墨西哥湾西北部陆坡气体水合物资源评价

气体水合物是一种似冰状的结晶物质 ,烃类和非烃类气体赋存于水分子笼形格架内。全球海底气体水合物储集层可能含有２×１０１４（Ｓｏｌｏｖｉｅｗ，２０００）～７．６×１０１７ ｍ３（Ｄｂｒｙｎｉｎ等，１９８１）的甲烷。目前 ,在墨西哥湾西北部陆坡水深４４０～＞２４００ｍ处采集了５０个热成因和细菌成因的气体水合物样品。通过活塞柱状取样和科学考察深潜器 ,研究者已经从海底取到细菌成因Ⅰ型构造的甲烷水合物和热成因Ⅱ型和Ｈ型的气体水合物。近年来 ,ＧＯＭ (墨西哥湾 )深水区已经成为对石油勘探具有重要意义的地区。１９９９…     

墨西哥湾西北陆坡天然气水合物资源评价

墨西哥湾西北陆坡天然气水合物发育广泛,水合物天然气资源量估计约(10～14)×1012m3。构造控制的混合成因(生物甲烷和热成因天然气)水合物含量高、资源密度大,经济潜力高;盆地生物成因甲烷水合物呈细分散状发育,沉积物中水合物含量低、资源密度小、经济潜力低。综合地质、技术和开采成本3方面因素,在目前全球几个工程程度较高的水合物发育区中,墨西哥湾水合物的经济潜力最大,其中工作程度最高的7个水合物发育区中,MC852/853区的经济潜力最高。     

水合物监视装置—观测墨西哥湾北部水体与含气体水合物海底沉积物之间的相互作用

一个旨在墨西哥湾北部大陆斜坡监视气体水合物“露头”的计划已经开始实施，在特定的一段时间内，利用放置在海底的一个“多感器”监测站进行工作。这个传感器集地震、声学、电磁学和光学于一体，资料在现场数字化后通过光纤电缆传送到海上的平台，然后通过卫星传送到岸上的设备。最初的气体水合物露头地震检测技术始于1998年6月，是密西西比峡谷调查航次的一部分，在密西西比峡谷的海底或海底下已经知道有气体水合物出现。早期进一步的工作在1999－2000年财政年度进行，包括穿过可能有水合物出现站位的高分辨率地震剖面（位于Viosca海丘区），以及利用三组分地震检波器（由地震计、加速计及一种垂直排放的水听器组成）所作的检测工作。     

气体水合物的地质远景及全球变化

天然气水合物赋存在极地的广义地区,通常与近岸和近海的冻土层以及大陆和岛屿外缘的沉积物相伴生。气体水合物中甲烷所含碳量可能超过１０＾１９克。气体水合物在三个方面尤为重要,即：化石燃料储藏潜能,海底地质灾害以及对全球气候变化的影响,由于气体水合物代表地球表层２０００ｍ范围内的大量甲烷,故将其作为一种非常规的、未查验的化石燃料来源,因为气体水合物处于亚稳定状态,故温压变化影响其稳定性,海底之下未稳定的气     

墨西哥湾北部陆坡天然气水合物成藏系统

为了深入了解墨西哥湾北部陆坡天然气水合物赋存状况、水合物储层特征以及资源评价,借助天然气水合物成藏系统概念,在收集和整理国内外学者的研究成果的基础上提出了散失均衡体系。对该区天然气水合物气体供应、流体运移、聚集成藏及水合物散失均衡体系进行了综合分析,认为散失均衡体系应该作为天然气水合物成藏系统的重要组成部分予以重视。     

天然气水合物气体成因及其来源

天然气水合物中烃类气体主要有微生物和热因两种，应用天然气水合物烃类气体的C1／（C2＋C3）比值以甲烷的δ^13C同位素组成可以较好地区分气体成因，而甲烷的δD同位素组成可以用于判别CO2还原或醋酸根发酵的微生物成因方式。根据CH4以及CO2的δ^13C同位模式计算以及孔隙水的Br^-含量可以推测天然气水合物的气体来源。     

墨西哥湾陆坡区冷泉碳酸盐岩的烷烃分布特征

对墨西哥湾北部水深2200m的Alaminos Canyon645区块（AC645区）和水深540m的Green Canyon185区块（GC185区）冷泉碳酸盐岩的有机质进行了研究,结果显示深水和浅水区冷泉碳酸盐岩的有机质丰度和烷烃组成差别较大,下陆坡深水AC区样品有机质含量低,正构烷烃、萜烷、甾烷各组分的含量相对较高,正构烷烃以低碳数占绝对优势,并含有种类丰富的三环萜烷和五环三萜烷,且以17a（H）,21B（H）-藿烷为主峰碳,反映了深水区冷泉碳酸盐岩的有机质来源于细菌和低等藻类,有少量的深部油气藏有机质的渗漏输入,并受微弱的微生物作用改造。上陆坡浅水GC区样品有机质含量较高,其中正构烷烃含量较低,并且以难以分开的复杂混合物（UCM）为主,同样含有种类丰富的以17α（H）,21β（H）-降藿烷为主峰碳的三环萜烷和五环三萜烷,表明有机质主要来源于深部油气藏渗漏的有机质,并遭受了强烈的微生物降解。本文系统地研究了冷泉碳酸盐岩中正构烷烃、萜烷、甾烷的组成和分布特征,并探讨了有机质来源和冷泉渗漏的关系。     

气体水合物融化对海底斜坡不稳定性的影响

在考虑温度、压力、孔隙水化学及平均粒径分布对平衡影响的基础上，本文提出了海洋沉积物中气体水合物的热力学化学平衡理论模型，该模型用新的、基于能量守恒定律焓形式基础上的公式表示。模型表明温度压力增加时，为了与周围环境中的水体保持化学平衡，水合物带顶部的水合物将分解，这一结论与实验结果一致。 文章第二部分通过对挪威陆缘巨型滑坡Storegga滑坡的分析，说明了该模型的应用，计算时考虑了末次冰期及末次冰消期后最重要的两个变化（即海平面变化引起的静水压力变化及海水温度增加）。模拟结果表明，气体溶解度变化引起气体水合物熔融，从而诱发了Storegga陆坡下部的牵引式破坏。另外，利用该模型还进一步得到与以前观点相反的预测结果；以前认为水合物分解只能发生在气体水合物稳定带的底部，本模型的计算结果表明水合物带顶部的水合物先发生分解，这一预测结果目前已得到实验验证。     

南海北部陆坡天然气水合物的沉积物孔隙水地球化学研究进展

孔隙水地球化学异常是天然气水合物勘探的重要工具之一,南海北部陆坡地区拥有良好的天然气水合物成藏潜力,孔隙水地球化学异常在南海的天然气水合物勘探中发挥了重要作用。其中与水合物直接相关的氯离子含量异常被用于识别神狐及东沙海域钻探区的水合物层和计算水合物饱和度。除直接指标外,浅表层沉积物中的硫酸盐含量及其他与早期成岩作用有关的地球化学异常作为间接指标可用于水合物的找矿预测,研究者们通过对硫酸盐还原过程的判别、硫酸盐甲烷接触界面的计算等方面对南海北部陆坡不同海域的沉积物甲烷通量进行了评估,预测出水合物可能的成藏区域。其他如碘含量、氧化还原敏感元素、氯同位素、地球化学模型等新的地球化学指标和计算机手段也被应用于南海北部陆坡区水合物成藏研究并取得了不错的成效。     

气体水合物的结构,成因及在我国海域的可能分布

气体水合物因其资源量巨大而正受到各国地质学家的重视,作为可能的２１ 世纪重要的替代能源,弄清其结构、成因及在我国海域的可能分布是今后开发此类能源的关键。     

墨西哥湾下伏含盐盆地密西西比扇体中的天然气水合物和原油：石油系统的特征

在靠近墨西哥湾下斜坡与深海平原的交接处的阿特沃特海下谷(AT)425火山喷块区，水深约1920～1930m处的海底有Ⅱ型结构天然气水合物(甲烷-乙烷水合物)和原油。该处位于墨西哥湾下伏含盐盆地界线内清楚的构造区——东密西西比扇体(MFF)中。热成因烃类的存在证实了在东MFF深部存在活动的石油系统。MFF中天然气水合物含的C2-C5烃类气体的^13C极低，使得其与上斜坡和中斜坡其它气体明显不同。AT425处石油中的生物标志物(m／z=191及217)同样与上墨西哥湾斜坡及Smackover斜坡的原油的标志物明显不同。AT425处原油的生物标志物与具有强烈的含硅粘土流体区沉积的、可能有高等植物有机质沉积的海洋源岩一致。墨西哥湾下陷带内存在的页岩或泥岩源岩引起了诸如源岩沉积时的古地理等新问题。墨西哥湾含盐盆地下陷带南部和东部在中生代突然出现的高地可以解释AT425处产生原油和天然气的页岩或泥岩源岩产状。     

侏罗纪大洋缺氧事件中气体水合物的大量分解

欧洲贫有机物的海洋碳酸盐可以很好地说明众所周知的托阿尔早期的碳同位素正偏移 ,而海洋有机质以及相关的碳酸盐则主要记录了负偏移（以前认为后者主要为成岩成因）。缺失有机物的特提斯期灰岩的碳同位素也存在负偏移 ,其在阿尔伯特阶则极少出现。总之 ,这些δ１３Ｃ曲线记录了一个同位素值缓慢上升的阶段 ,其同位素值首先被一个负偏移间断 ,然后突然变为正偏移。英格兰约克郡的ＨａｗｓｋｅｒＢｏｔｔｏｍｓ剖面提供了海洋有机物中负偏移的详细资料。这种偏移与黑页岩沉积作用和高分辨率鲕状岩生物地层学的关系很容易确定。也出现了木化石…     

气体水合物中大量甲烷释放引起大气圈组分、放射压力和气候的改变

陆坡上水合物矿床中甲烷(CH4)的灾难性释放已显著干扰了古新世／始新世温度最高(PETM)期(约55．5Ma)的全球气候和碳循环。我们调查了所有PETM期古温度和古二氧化碳替代矿物是否与假设考虑大量增加的甲烷散发到大气圈的影响相一致。     

利用多种测井数据估算阿拉斯加北部陆坡Mount Elbert井原位气体水合物饱和度

2006年,美国地质调查局（USGS）完成了对可用的2D和3D地震数据的解释和分析后,提出了一个确定阿拉斯加北部Milne Point区域永冻带下气体水合物稳定带内的水合物矿藏的可行办法。为了验证USGS的预测并获得关键的储层数据,也是为了形成长期生产测试计划发展的需要,2007年2月,在Mount Elbert矿区进行的钻井取得了多种测井数据和岩芯数据,并将这些数据用来估算水合物原位饱和度及储层属性。气体水合物饱和度可根据不同的测井数据估算,如核磁共振（NMR）,P波与S波速度,电阻率以及孔隙水盐度等。根据NMR测井数据估算的气体水合物饱和度与通过P波和S波估算的结果非常吻合。由于原生水的低盐度及低的形成温度,原生水的电阻率与页岩的电阻率是相当的,因此在利用电阻率测井数据准确估算气体水合物饱和度时,必需解决粘土的影响。确定二个气体水合物高饱和区段,上部区段的厚度约43ft,平均气体水合物饱和度为54％,下部区段厚度53ft,平均气体水合物饱和度为50％,二个区段的最大饱和度都达到75％。     

墨西哥湾气体水合物微生物群落结构特征：DNA与RNA源的克隆文库比较分析

为了更好的了解微生物活动在墨西哥湾水合物生态系统中的作用和贡献，我们对固态气水合物中的微生物，尤其在原位水合物环境下生理上比较活跃的微生物组合特征进行了研究。本次研究首先从含沉积物水合物层（SEH）和水合物层内部（IH）提取RNA和DNA，然后对RNA和DNA源的16SrRNA克隆文库进行系统发育学分析，从而确定细菌和古菌的群落组成。克隆分析所用的水合物样品是由水下载入深潜器上的Johnson Sea Link水合物取样器在墨西哥湾北部大陆坡一个有明显水合物活动特征的裸露的隆丘上获得的（水深：550m）。较早时的地球化学分析表明，微生物群落在SHE层中的新陈代谢能力要比在珊层中的新陈代谢能力强（B．N．Orcutt，A．Boetius，S．K．Lugo，I．R．Macdonald，V．A．Samarkin，and S．Joye，Chem．Geol．205：239—251）。RNA和DNA源的克隆文库系统发育学分析表明，SHE层的克隆文库的多样性要比在珊层中的大。从微生物群落新陈代谢活动部分所获得的克隆大多数与推测的硫酸盐还原细菌和厌氧氧化甲烷古菌密切相关。在RNA和DNA源的克隆文库中也发现一些先前未经人工隔离培养的新的细菌和古菌种群。本次研究是首次对赋存在墨西哥湾水合物丘的SHE层和珊层微生物群落新陈代谢活动进行分子系统发育学分析。     

在沉积物搬运过程中气体水合物的自然赋存作用

自然界中赋存的气体水合物在海底沉积物是处于半固结状态,具有储存大量的气体和水的潜能。当水合物的平衡条件被打破时,能释放出气体和水。因此,水合物能给巨大的沉积物搬运提供潜在的形成机制。在海底低水温和正常静水压力条件下,大部分陆坡和所有海隆、深海平原在靠近海底沉积物的孔隙不处在饱和或近饱和状态下,烃类气体将形成水合物。水合物的气体既可能是原地微生物成因气,也可能是来自较深部沉积物的热解气。稳定水合物沉积物的平衡条件可能遭到破坏,例如由连续沉积或者海平面下降所引起,其中任何一种情况出现使部分固体气－水混合物开始分解。释放出气体和水的体积超过水合物自身的体积,如果大量水合物分解,那么其内部压力能猛烈地骤增,原来部分稳定的沉积物转化为富含气体和富含水的低密度泥岩。当内部压力由于气体压缩或者浮力作用变得非常大时,其上覆沉积物隆起甚至破裂,而非致密的气侵泥岸可以向上运移。与水合物有关非常大时,其上覆沉积物隆起甚至破裂,而非致密的气侵泥岸可以向上运移。与水合物有关的这些现象可以引起泥底辟、泥火山、泥滑坡或浊流,这取决于沉积物的结构和海底地形。     

综合利用多分量地震属性、新岩石物理模型和现场数据来估计墨西哥湾深水近海底地层中的气体水合物浓度阶段

目前在工业和学术情况是大多数深水水合物研究由学术团体在进行。这些工作已经将高级的现代科学应用到水合物系统的评估,但是它们受限于投资小,而深水研究船以及操作的巨大开支使得收集到的数据非常有限。大多数学术研究集中在布莱克海台,南卡罗里那远洋（例如Hormbach,2003）以及Cascadia边缘,英国哥伦比亚远洋（例如Spence,2000）,