天然气水合物系统的环境效应

环境效应是天然气水合物科学体系中重要一环,同时,有关该领域的调查研究也是人类安全、环保、经济、科学地利用水合物资源的可靠保证。海底天然气水合物所孕育的独特的生态系统、与之关联的重大地学、环境问题以及资源的勘探开发均是充满魅力而又富有挑战的科学新领域。梳理了当前全球范围内有关水合物环境效应的大部分研究工作,综述了与天然气水合物环境有关的生物效应、化学效应和物理效应的研究现状及内容,着重强调了与该领域相关的基础问题和焦点问题,展望了该领域未来发展的趋势,希望藉此为我国的水合物环境效应调查与评价工作向纵深推进提供参考依据,并能引起广大研究者的兴趣与重视。     

天然气水合物研究及我国的对策

天然气水合物具有资源量大，与气候变化关系密切以及易引起海底地质灾害等三大特征，因此引起世界各国的重视，发达国家纷纷制订各自的开发研究计划。在这资源竞争日趋激烈、人类对生态环境日益关注的,克国应尽早设立专项，健全机构，组织科技人员开展这一领域研究，为和平利用这一自然资源、减灾防灾打下良好基础。     

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。     

海底天然气水合物资源量计算及环境效应评估

计算天然气水合物的资源量是比较复杂的 ,利用垂直大陆边缘横断面面积来计算水合物资源量的方法 ,能较好地反映外界条件变化所导致的水合物资源量在时间上的变化趋势。呈透镜状的水合物横断面面积主要与以下 6个参数有关 :水的活度、大陆坡深度、大陆架转折端的深度、大陆坡坡度、底部水温以及地热梯度。其中 ,前 3个参数中任何一个减小或者后 3个参数中任何一个增大都会导致横断面面积的减小。运用VisualBasic 6 0编程 ,以布莱克海岭地质背景为例 ,根据横断面面积、充填率和孔隙度计算全球海底水合物资源量约为 3 97× 10 5km3 ,与其他学者的计算结果相当。进而推算出LPTM约有 0 38× 10 5km3 的水合物被溶解并释放到海洋和大气圈中 ,导致当时沉积的碳酸盐岩和有机物的平均δ13 C下降 - 2 5‰的重大地质事件。这种水合物资源量计算方法 ,对分析地史时期类似重大转折时期评估天然气水合物对全球环境的影响 ,具有较强的启迪作用     

海底天然气水合物的微生物成因及识别

当前,天然气水合物作为一种未来新型能源在国际上备受关注,世界上已直接或间接发现了天然气水合物116处,其中海洋就有85处(包括中国南海北部陆坡、南沙海槽和东海陆坡),直接采集到天然气水合物样品有23处。据估算,全球天然气水合物中蕴藏的天然气总量约(1.8~2.1)×1016m3[1],资     

天然气水合物对全球气候变化、海平面旋回性的影响

天然气水合物作为21世纪的重要能源地位已受到广泛认可和关注,然而作为一个重要的气候致变因子,其赋存状况及其行为规律对全球气候和海平面的影响仍不容忽视。作者从甲烷的温室效应出发,提出了天然气水合物的生成和分解与全球气候的冷暖变化、海平面的升降变化这两个旋回之间相互依存的猜想。     

海底天然气水合物形成的数学模型

我们建立了一个预测海洋沉积物中天然气水合物的数量和分布的数学模型，认为大陆边缘有机质沉积积累的环境是天然气水合物稳定存在的区域。由于细菌的作用。有机质向甲烷转变有利于形成水合物并消耗了有机碳。我们得到了沉积物中水合物和气体数量的质量平衡方程，并解释了孔隙流体中溶解甲烷和盐类浓度的变化。沉积压实及相关流体的影响明确模型化。尽管我们主要关注仅由沉积输入碳的理想化的被动大陆边缘。我们也提及了深源流体的供应。数学计算显示．沉积速率、有机质的质量和数量、以及表征生物生产力效率的速率常数为该模型的关键参数。应用该模型预测了布莱克海台代表的环境，并将其与ODP164航次的观测结果进行了比较。我们得到，没有任何外来淡水的条件下，包括稳定带以下的区域在内，预测结果与实测的氯离子剖面十分吻合。我们同样预测，水合物不可能占据7％的孔隙体积，这也与观测的结果一致。     

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。     

海洋天然气水合物勘探与开采研究进展

海底水合物是一种重要的新型能源矿产,曾认为在未来20~30年内不具开采价值,但是现在这种看法已经改变,美国和日本政府现正筹划进行试验性开采。近年科技界已经研究出适合于从深海水合物中开采甲烷气体的工艺技术和方法。目前,降压法已被证明是一种较为经济有效的方法。引述了日本天然气水合物勘探和开采纲要MH21,详细说明其开采试验的计划和设计。     

未来善于天然气水合物循环的研究

在２０世纪６０年代，已有大量证据表明，碳以游离气、溶解气和水合物的形式存在于海洋沉积物中 ,数量巨大。在典型的温度 (洋底温度为摄氏数度 )和约５０巴 (相当水深５００ｍ或更大 )的条件下 ,如有足够的甲烷气或其它形式的气存在 ,就可形成天然气水合物。科学家估算 ,天然气水合物中的碳相当于石油、天然气和煤中的碳之两倍。大洋钻探１４６和１６４航次在俄勒冈和新泽西州大陆边缘发现和回收了水合物、流体和气以及对下部界面环境影响之证据。这样 ,对未来大洋钻探计划提出了挑战 :需要在全球海洋中广泛布置井位 ,以采集水合物样品。这…     

南海东沙海域天然气水合物与地质构造的关系

构造作用和构造过程是控制天然气水合物发育和赋存的重要地质因素之一。陆坡区复杂的构造运动能够形成良好的气体运移通道以及欠压实、高孔隙的水合物储集空间。东沙群岛邻近海域具有水深变化大、沉积厚度大、沉积速率高和有机质丰富等天然气水合物有利赋存条件,最新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,针对东沙群岛海域广泛发育的断裂、底辟、海底滑坡等构造,开展了其与天然气水合物成藏的关系研究,可以进一步深入了解天然气水合物在东沙群岛不同地质构造中的分布特征与演化,为该区天然气远景评估提供参考。     

天然气水合物赋存区麻坑地貌特征及其地质灾害意义

文章通过对天然气水合物资源及其赋存区典型地貌体特征的分析,梳理了天然气水合物赋存区和麻坑地貌体的地质灾害类型,阐述了由于天然气水合物分解释放造成海底滑坡、滑塌和甲烷气体大规模逸散,继而引起海底输电或通信电缆毁坏、海洋石油钻井平台垮塌,甚至海啸和全球气候变暖等严重灾害。为天然气水合物勘探和开采提供有益参考。     

国外天然气水合物主要研究机构及研究项目

近20年来，世界各国投入了大量的资金和人力研究寻求洁净的新能源——天然气水台物。截至2002年底，全球范围内共有23处水合物矿点直接获取水合物岩心样品。本文在收集国外天然气水合物调查研究方面的文献资料基础上。介绍了国外主要的研究机构和研究项目。供我国天然气水合物研究者在开展项目设计和调查研究时参考。     

利用地震反射法评价海底天然气水合物资源

海底天然气水合物是２１世纪的重要新能源,本文介绍了利用地震反射法来识别海底天然气水合物的存在和分布特征,并春资源量进行评价的方法。根据地震剖面上的拟海底反射层（ＢＳＲ）识别水合物的存在,并结合地震弹必参数和利用沉积物的孔隙率等等征,来评估海底天然气水合物的资源前景。     

海底地貌与天然气水合物的关系

世界各大陆边缘的海底滑坡或滑塌、泥火山（包括泥底辟）、浊积体以及海底表面上分布的碳酸盐岩隆、麻坑等特殊海底地貌与天然气水合物的释放和聚集有着特殊的关系,可以作为指示天然气水合物存在的证据这一加以考虑。     

东海天然气水合物的地震特征

使用中国科学院海洋研究所"科学一号"调查船于2001年以及20世纪80年代在东海地区采集的多道地震资料,以海域天然气水合物研究为目的,对这些资料进行了数据处理并获得了偏移地震剖面。通过对地震剖面的解释,在6条剖面上确定了6段异常反射为BSR,均有振幅强、与海底相位相反的特点。6段BSR基本上都没有出现和沉积地层相交的现象。分析认为,这与东海地区第四纪以来的沉积特征有关,并不能由此否认这些异常反射是BSR。6段BSR出现的水深为750~2 000 m,埋深在0.1~0.5 s (双程时间)之间。随着海底深度的增大,BSR埋深有增大的趋势。计算结果显示,6段BSR所处的温度和压力条件都满足水合物稳定赋存所需要的温度和压力条件。本文的BSR主要与北卡斯凯迪亚盆地以及智利海域水合物的温度、压力条件相似,而与日本南海海槽、美国布莱克海台等海域水合物的温度、压力条件相差比较大。在地震剖面上,6段BSR所处的局部构造位置都和挤压、断层有关,有利于水合物的发育;在空间上,它们主要分布在东海陆坡近槽底的位置以及与陆坡相近的槽底。在南北方向上,除分布在吐噶喇断裂和宫古断裂附近外,还与南奄西、伊平屋和八重山热液活动区相邻。热液活动和水合物虽然没有直接的成因关系,但岩浆活动为水合物气源的形成提供了热源条件,为流体和气体的运移、聚集提供了通道条件,从而有利于水合物的发育与赋存。根据地震剖面反射特征推断,剖面A1A2和A14A23发育BSR的位置应该有气体或者流体从海底流出,可能是海底冷泉发育的位置。剖面A14A23上BSR发育处,振幅比的异常增大和BSR埋深的降低是相关联的。这种关联支持该处发育海底冷泉的推测。     

日韩海洋天然气水合物勘探研究进展及对我国的启示

海底天然气水合物是一种重要的新型能源矿产,美国、加拿大、德国等发达国家都将水合物列入国家重点发展战略。而中国、日本、韩国的研究工作起步时间相对较晚,过去十年,日本实施了"21世纪水合物研究开发计划(MH21)",韩国制订了"天然气水合物开发十年计划"。我国在水合物领域也做了大量的研究工作,在南海陆坡区钻探到了水合物样品,但与日、韩相比还存在一定的差距。文章通过总结日本、韩国天然气水合物研究的开发思路,旨在为我国海域天然气水合物的勘探开发和试开采计划提供借鉴和参考。