海底滑坡典型特征及石油地质学意义

海底滑坡是一种由于重力失稳导致的广泛发生在外陆架-上陆坡-深海平原的沉积物搬运体,是海底沉积物重要的搬运过程,具有较强的侵蚀能力和搬运能力,可将大量陆架沉积物搬运至深海,为深海带来丰富的沉积物。再沉积后的滑坡体因其特殊的内部结构,对海洋油气成藏有重要影响。综合国内外研究,对海底滑坡空间展布特征和垂向结构特征进行总结,对滑坡体岩石物理特征进行梳理,揭示海底滑坡边界特征、内部结构以及岩石物理特征。结合海底滑坡特征,从提供物源、储层、盖层、改变海底温压等方面分析海底滑坡对海底油气藏的积极意义,从破坏盖层、改变海底土体温压环境等方面分析海底滑坡对海底油气藏的负面影响。最后结合国内外研究现状,指出未来应对海底滑坡微尺度特征识别、进一步开展海底滑坡与海底油气藏联系以及加强海洋油气开发致灾风险等方面进行深入研究。     

海底滑坡与天然气水合物之间的相互关系

海底滑坡是具有巨大危害作用的海洋地质灾害之一,近来发现其与海底天然气水合物的分解有重大的关系。详细分析了天然气水合物的形成和分解对海底沉积物的影响;提出了4种自然因素引起水合物分解,导致海底滑坡的观点;列举了国内外滑坡研究的具体事例;从另外一方面讲,海底滑坡对寻找天然气水合物又具有重要的指示作用。     

南海北部陆坡神狐海域海底滑坡地球物理响应特征及其与流体活动相关性

海底滑坡广泛发育于海底陆坡上,是改变海底地形地貌的主导因素,也是大陆坡上沉积物往深海盆地搬运的重要方式。利用神狐海域针对水合物储集层做过特殊处理的高分辨率地震资料,首先根据剖面的地震响应特征对该区域海底滑坡的后壁、侧壁以及滑坡内部构造进行识别、分析和解释,其次根据海底及海底以下不同反射时间的时间切片对该区域海底滑坡的整体形态以及空间展布等特征进行了详细刻画。最后结合流体聚集区频谱分析结果以及滑坡分布与流体活动带的对应关系,分析了该区域海底滑坡与流体活动的相关性,推断了该区域海底滑坡的直接诱因。     

南海北部神狐海域海底滑坡在地震剖面上的识别及形成机制

海底滑坡广泛发育于海底陆坡,是沉积物往深海盆地搬运的重要方式。大规模的突发性海底滑坡事件不但可以改变海底地形地貌,还可能触发海啸,给沿海地区居民的生命和财产带来巨大损失。对海底滑坡地震响应特征进行研究,可以推断其物质来源、形成机制以及演化模式,为人类的防灾减灾提供科学依据。神狐海域地处被动大陆边缘,海底构造复杂,大陆坡较陡,具有发育海底滑坡的条件。结合最新采集的三维地震数据,在南海北部神狐海域发现了多期海底滑坡,研究表明,这些海底滑坡在地形上具有以下特征:在坡度剧烈变化处,有弧形主陡坎,沿着主要陡坎的两侧向下延伸则会出现近平行的侧壁,在海底峡谷侧壁和在较顺直的海底斜坡上存在圈椅状陡坎或陡壁。在对研究区海底滑坡的地震响应特征分析的基础上,研究了海底滑坡的地貌特征、内部结构及几何形态,探讨了南海北部陆坡神狐海域海底滑坡的形成机制,对于开展区域海洋工程,防止灾害发生具有重要意义。     

东北太平洋Cascadia陆缘Orca滑坡触发机理的数值模拟

海底温度和海平面变化可以引起海底天然气水合物分解,导致沉积物孔隙内形成超压,改变沉积物有效应力从而触发海底滑坡。本文建立了与此相关的海底滑坡产生的数值模型,并应用于东北太平洋Cascadia陆缘14～9 kaBP期间发生的Orca滑坡形成过程研究。模拟结果显示在最近18 ka海平面逐渐上升的大背景下,18～14 kaBP期间底水温度升高引起其后的天然气水合物稳定带底界快速上移,并在13.7 kaBP达到1.18 m/ka的高底界上移速率,此时Orca地区稳定带底界粗颗粒层内的高饱和度天然气水合物发生分解,产生114 kPa的流体超压,使地层安全系数显著小于1,触发海底滑坡。因此,海底温度升高引起高饱和度天然气水合物分解可能是东北太平洋Cascadia陆缘Orca海底滑坡的主要触发因素。     

南海北部白云大型海底滑坡的几何形态与变形特征

利用二维、三维地震资料,结合多波束水深测量,在南海北部白云凹陷发现大型海底滑坡。白云大型海底滑坡可分为滑坡根部、滑坡主体和滑坡前缘3个主要部分,广泛发育滑坡陡壁、滑塌沟谷、滑移面、滑坡台阶等典型滑坡地貌。地震相特征表现为楔状弱振幅杂乱地震相,块状平行或渡状弱振幅中连续地震相,席状亚平行／波状弱振幅连续地震相,谷状水平充填中振幅、中连续地震相和丘状／透镜体状前积地震相等5种典型地震相特征。初步估算白云海底滑坡范围约为13000km2,滑坡分布受地形和海底沉积物岩性控制,晚期活动在中更新世。白云大型海底滑坡位于深水油气和天然气水合物的富集区,对油气和天然气水合物成藏作用和勘探开发具有重要的影响。     

东非鲁武马盆地陆坡深水沉积特征及主控因素

东非鲁武马盆地陆坡深水区发育了挤压冲断带和伸展断陷两种类型的构造,这种特殊构造背景下的深水沉积特征尚无研究报道。利用高分辨率三维地震资料,详细描述了鲁武马盆地陆坡第四系深水沉积特征,并探讨其主控因素。结果表明,鲁武马盆地陆坡深水区主要发育5种深水沉积类型:陆坡峡谷-水道充填沉积、正断层改造的朵体、沉积物波、海底滑坡和等深流沉积。深水沉积主要受构造活动和地形地貌控制,西部挤压剥蚀区主要发育带状的峡谷-水道体系、丘状的等深流漂积体以及波状的沉积物波,东部拉张沉积区主要发育海底滑坡沉积及深水朵体。     

陆缘海底滑坡及其影响

当块体水下重量向坡下的分量超过了破裂面上的抗剪强度时,就会发生海底滑坡。滑坡事件的结果取决于受影响的块体、范围以及事件的动力学机制,其结果可能对海底设施和建筑物毫无影响,也有可能造成巨大破坏,甚至可能诱发海啸并对沿岸造成广泛影响。我们是通过在河流三角洲和冰川冲积扇附近的陆坡上所见的滑坡痕迹以及广泛运移的海洋沉积物发现了大型的滑坡事件。这些滑坡发生在坡角非常低的陆坡区,从较深的水域一直延伸至陆架外缘。在更新世期间,这些地区沉积物的堆积量大而且比较快速,     

南海北部外陆架和上陆坡海底滑坡稳定性研究

海洋工程地质调查发现，在南海北部外陆架和上陆坡海底，有大片滑坡，其水深范围约在１８０－６５０ｍ之间，它们沿着陆架外缘坡折处呈北东－南西方向分布，其具体位置往往与古三角洲前缘的海底陡坎及古海岸线位置密切相关，大量浅层地震，旁侧声纳，底质取样分析和土体力学理论计算表明，本区滑坡主要是由于地形坡度，沉积物特性，土体自身重力，它们是区内海底很不稳定的地带，是一种重要的地灾害因素，在海洋工程地质设计和实施时     

胶州湾口海底沙波的类型、特征及发育影响因素

采用多波束资料对胶州湾口的海底沙波类型、特征进行了研究,发现研究区主要有线性沙波(二维)、沙丘(三维)2种沙波类型。结合水流流速、海底构造和表层沉积物综合分析发现:海底沙波缓坡朝向与优势流向不完全一致,为强流作用的产物,在涨、落潮作用下均可形成;沉积物的多寡是研究区海底沙波类型分布的决定因素,海底松散沉积物较为丰富的地区形成二维沙波。在水动力强大的胶州湾口,沉积物多分布在构造低洼地带,使二维线性沙波的分布与海底断裂延伸方向一致。     

冲绳海槽天然气水合物与地质构造的关系

海底天然气水合物大多与通过切穿沉积盖层的断裂的上升烃类流体相关,这些高渗透带包括底辟和泥火山等侵入构造,所以海底断裂、底辟和泥火山等构造周围可能赋存天然气水合物;其次,高沉积速率和巨厚沉积层可使有机质迅速掩埋而保存起来,为天然气水合物的生成提供充足物源,因此,邻近陆坡河谷口的海底沉积扇也是天然气水合物赋存的有利地区;另外,由于陆坡区的水合物沉积层比海盆更容易受外界温压变化的影响发生失稳分解,诱发海底滑坡,所以滑坡与天然气水合物赋存之间的关系也非常密切。冲绳海槽邻近海域具有覆水深、沉积厚度大、沉积速率高和有机质丰富等有利赋存条件,目前的研究已经在该海域发现了天然气水合物赋存的地球物理证据BSR,因此,在现有研究基础上开展断裂、泥火山、海底扇、海底滑坡等与天然气水合物相关的构造研究,可以深入了解天然气水合物在不同地质构造中的分布特征与演化,为更精确地评估其资源潜力提供参考。     

现代海底热液沉积物的硫同位素组成及其地质意义

共收集到现代海底热液沉积物的1264个硫同位素数据,结合我们对冲绳海槽Jade热液区和大西洋中脊TAG热液区中表层热液沉积物的硫同位素研究成果,对比分析了不同地质-构造环境中海底热液沉积物的硫同位素组成特征及其硫源问题.结果表明:(1)现代海底热液沉积物中硫化物的硫同位素组成集中分布在1‰～9‰之间,均值为4.5‰(n=1042),而硫酸盐矿物的硫同位素组成主要分布在19‰～24‰之间,均值为21.3‰(n=217);(2)无论在洋中脊还是在弧后盆地扩张中心,无沉积物覆盖热液活动区中热液沉积物与有沉积物覆盖热液活动区相比,其硫同位素组成的分布范围相对狭窄;(3)各热液活动区中硫化物硫同位素组成的不同,反映出各自硫源的差异性.无沉积物覆盖洋中脊中热液成因硫化物的硫主要来自玄武岩,部分来自海水,是玄武岩和海水硫酸盐中硫不同比例混合的结果,而在弧后盆地和有沉积物覆盖的洋中脊,除了火山岩以外,沉积物和有机质均可能为热液硫化物的形成提供硫;(4)现代海底热液沉积物硫同位素组成的变化和硫源的不同可能归因于海底热液体系中流体物理化学性质的变化、岩浆演化和构造-地质背景的不同.     

珠江口盆地陆架坡折带海底滑坡及其影响因素

为了解海底滑坡在陆架坡折演化过程中所起的作用并分析影响海底滑坡发育的因素,以最新采集的二维和三维地震资料为基础,综合运用了地貌分析和地震解释技术,通过对滑坡的地貌形态特征及地震响应特征进行详细刻画,在珠江口盆地陆架坡折带新近纪地层中识别出多处海底滑坡,明确了其分布范围并建立了滑坡发育的地质模式。分析认为,珠江口盆地相对海平面变化和流体活动的综合作用是导致研究区海底不稳定的主要因素。海底滑坡发源于海底峡谷的朔源侵蚀,向上陆坡扩展并终止于陆架坡折带。     

海底滑坡对置于海床表面管线作用力的CFD模拟

海底管线是海洋工程中用于传输原油和天然气等的重要通道,通常放置在海床表面或处于悬跨状态。本文采用计算流体动力学CFD法模拟了不同冲击角度下海底滑坡对置于海床表面的海底管线的作用,得到了管线所受的轴向荷载和法向荷载与滑坡冲击角度之间的关系。同时分析了沿冲击方向管线截面形状与管线所受阻力之间的关系。对已有研究进行拓展延伸,丰富了不同工况下轴向阻力系数和法向阻力系数的计算成果,得出了海底滑坡对置于海床表面管线冲击力的计算公式。     

陡峭且地震活跃的西北地中海利古里亚陆缘海底失稳和沉积物运移

利古里亚陆缘地形陡峭,表现为复杂的继承性地壳运动构造、易变的下切谷以及众多的海底滑坡。这部分陆缘经常受到地震（历史上有四次地震,分别是公元1564年、1644年、1817年和1887年）和海啸（公元1564年、1817年、1887年和1979年）的影响。在这个人口密集的海岸带,人们对地震和海啸的高度关注是实施两次海上计划（Malisarl和Malisar2）,对沉积物滑坡触发机制进行调查的深层次的原因。2006年采集到的资料包括尼斯到热那亚之间水深100～2500m的EM300多波束资料、3—5kHz浅层剖面以及24道或72道地震剖面。     

利用土工仪器原位测试以及数值模拟调查研究海底滑坡以及沉积物崩塌

在过去二十年间,各个研究机构、学术界以及相关行业共同努力,在海洋岩土力学领域以及海底滑坡研究方面都取得了重大进展。由于海底滑坡对海上平台、海上建筑物以及海岸社区造成了实质性的威胁,因此这方面的研究工作还会进一步加强。好在有石油工业的勘探调查,他们在挪威的大陆边缘、几内亚湾以及墨西哥湾开展了海底陆坡失稳及其对海上平台、油气管道和海上设施所造成的影响方面的研究计划。这些研究结果表明海底斜坡失稳通常是复杂的,是多种原因和触发因素共同作用的结果。     

珠江口盆地海底滑坡发育特征及成因机制

海底滑坡属于海洋地质灾害的一种主要类型。国内外海洋领域学者对不同地理位置的海底滑坡做过一些建设性的研究工作,国内学者在南海北部海底滑坡的研究中主要关注的是灾害分区和成因分析,而对南海北部珠江口盆地海底滑坡的形态、类型、规模、分布特征等方面的基础性工作还缺乏系统的科学分析。通过2012年以来对珠江口盆地滑坡区海洋土的静力触探试验、十字板剪切试验及室内分析试验,揭示出珠江口盆地海洋土的垂直分布特征,根据不同深度海洋土的工程性质差异可将该区土体自上而下划分为5层。按照海底滑坡所处的地貌单元不同,把珠江口盆地水深160~1280 m范围内发育的滑坡分为4处规模较大的滑坡带,均呈NE-NEE向展布,主要为顺层型滑坡、圆弧型滑坡和崩塌型滑坡3种基本类型,规模从4 km2到800 km2不等,集中分布在北纬19°-22°,东经113°-117°范围内。通过海底地质环境、水文气象环境及力学平衡分析,指出了影响海底滑坡稳定性的主要因素包括地震活动、海流影响及沉积物质的快速堆积3个方面。     

水声学方法对黄河口水下底坡失稳现象研究

对黄河三角洲东北部地区的高分辨率水声学资料进行了综合研究。根据所记录的破坏土体变形程度、运动产生的平面形状和地貌特征形态,对土体失稳过程进行分类：浅表土体变形、塌陷凹坑、滑坡和沉积物重力流。结果表明：（１）浅表土体形变的变形程度最低,出现在研究区斜坡上部平滑海底,主要为绳网状泄水构造和表层拉张裂隙。（２）塌陷凹坑在研究区内广泛出现,是局部土体液化后发生了垂直沉降的结果。（３）滑坡多发生在水下斜坡的中上部,由弧形塌陷区、狭窄的冲沟通道和负地形沉积物堆积区组成。滑坡陡坎后缘发现拉张裂隙。（４）沉积物重力流是土体发生变形程度最大,搬运距离最长的土体破坏变形形式。局部区域多次受到沉积物重力流切割和充填作用。     

琼东南盆地陵水研究区海底地质灾害类型、分布和成因机制

琼东南盆地陵水研究区位于西沙海槽北部的陆架边缘和陆坡区,地质灾害广泛分布。利用三维反射地震数据,在琼东南盆地陵水研究区识别了海底滑坡、麻坑、丘状体、流体管道、天然气水合物(BSRs)、活动断层等海底地质灾害体,并分析了各类地质灾害体的地震反射特征和分布规律。结合区域构造和沉积演化过程,分析了地质灾害体的成因机制。研究表明,灾害体的分布面积总计超过2000km~2,各类灾害体相互叠置。构造断层活动、充足物源供给和海平面变化是导致该地区海底地质灾害广泛分布的重要原因。第四纪晚期高沉积速率导致陆架边缘和陆坡区沉积了较厚地层,有机质丰富,为水合物成藏提供了潜在气源。陆坡区的滑坡主要分布在加积层序较发育的陡坡区。在陆架边缘和滑坡不太发育的陆坡缓坡区,超压流体释放形成流体管道、丘状体和麻坑。高沉积速率、埋藏的古滑坡和区域的构造不稳定性是诱发超压流体释放的重要因素。     

白云凹陷深水油气开发区海底滑坡的特征、分布以及成因初探

白云凹陷深水区是深水油气勘探开发的热点区域,深水地质灾害严重威胁深水油气开发的施工安全,通过研究其主要深水地质灾害海底滑坡的形成、分布,可对深水油气开发过程中不必要的风险和损失进行预测和预防。通过分析中海油高精度三维地震资料,识别了白云凹陷深水油气开发区的海底滑坡以及与之相关的天然气水合物、气烟囱、泥底辟、浅层气和浅水流等深水地质灾害现象。这些深水地质灾害现象与海底滑坡的发育密不可分,是识别海底滑坡的重要因素。利用地球物理属性识别并发现了白云凹陷规模巨大和分布广泛的海底滑坡,并认为超压流体释放、水合物分解、高沉积速率等主导了白云凹陷海底滑坡的发育,这些主要控制因素都是南海北部新构造活动的产物,新构造活动才是海底滑坡的主要成因。