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。     

天然气水合物分解对海底斜坡稳定性影响研究进展

天然气水合物作为一种新型能源,已经逐渐引起人们的重视。赋存于海底沉积物中的天然气水合物虽然本身作为亚稳定胶结物对海底有建造作用,但是由于其对特定温度和压力条件的严格依赖,海底温压条件的改变会引起其分解,从而使海底沉积物失稳甚至导致海底滑坡。本研究系统介绍了近年来国内外针对天然气水合物合成、物理性质及对海底稳定性影响进行...     

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。     

南极陆缘天然气水合物特征及资源前景

首先,根据地震反射剖面的似海底反射特征、深海钻探计划(DSDP)和大洋钻探计划(ODP)钻孔沉积物的高甲烷含量、高有机碳含量以及孔隙水盐度、氯离子浓度和硫酸根离子浓度异常等地球物理和地球化学证据推测,南极陆缘有7个潜在的天然气水合物分布区,它们分别为南设得兰陆缘、南极半岛的太平洋陆缘、罗斯海陆缘、威尔克斯地陆缘、普林斯湾陆缘、里瑟-拉森海陆缘和南奥克尼群岛东南陆缘等。其次,从气源条件、沉积条件、热流及温压条件和地质构造条件等对南极陆缘天然气水合物的成藏条件进行了分析,认为该陆缘具备天然气水合物形成和赋存的有利地质条件。最后,对南极陆缘天然气水合物的资源前景进行了探讨,认为其资源量非常可观。     

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。     

地中海海岭泥火山的构造特征及其油气意义

地中海海岭泥火山属于典型的活动陆缘泥火山特征,上面覆盖着富含有机质、高沉积速率的沉积物盖层。受板块构造挤压作用的影响,增生楔内断裂和盐底辟构造发育,为地层深部高压的流体和气体的向上运移提供通道。同时,渗透性差的海底碳酸盐盖层和墨西拿期蒸发盐又是理想的油气和天然气水合物捕获体,已经成为海底油气、天然气水合物评估的重要标志地貌。台湾增生楔和地中海海岭有着相似的活动陆缘地质构造特征,具有类似的成油环境及沉积物中流体、气体的迁移机制。通过对比研究,可进一步了解活动板块陆缘增生楔的油气生储意义。     

海底天然气渗漏系统水合物成藏过程及控制因素

在海底天然气渗漏系统沉淀水合物的动力学基础上,建立了水合物沉淀与分解的化学动力学模型。应用该模型分析了美国墨西哥湾布什山天然气渗漏系统水合物的成藏过程,探讨了水合物沉淀、稳定性影响因素。在渗漏通量为每年400kg·m-2的单个通道中,约需425a才能导致水合物稳定带沉积层约30%孔隙完全被水合物充填,渗漏通道被堵塞,沉淀的水合物在剖面上从稳定带底部向海底趋于富C3+C4。在渗漏通道天然气流量由弱到强再到弱的演化过程中,渗漏速度增大过程中形成的水合物在渗漏速度减小过程中将分解,总量约10%的水合物将被分解。如果分解产生的天然气可快速迁移出渗漏系统,海底温度的升高可引起约40%的水合物在20d内分解,并导致海底渗漏速度的急剧增大。     

天然气水化物：对全球气候变化和大陆边缘构造的激发因素

大陆边缘海洋沉积物中天然气水化物之产生，受控于这里的高静水压、低的海底不温及存在大量的天然气。海平面升降引起静水压的温度发生变化，因此这是控制天然气水化物生长和分解的主要因素。当海平面升高时，大陆边缘的水压力增加，因此水化物（大多为甲烷和水）固化并生长，当海平面下降时，静水压力减小，引起天然气水化物的分解。     

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。     

南海北部东沙海域天然气水合物分解事件及其与海底滑塌的关系

东沙海域是南海北部一个重要的天然气水合物成藏区, 其陆坡广泛发育滑塌构造。文章对采自东沙陆坡中部973-4柱样和下部平坦区973-5柱样开展了沉积学粒度、底栖有孔虫种属特征和稳定同位素等的综合分析。研究结果表明: 两个柱样中底栖有孔虫的δ¹³C在末次冰期均出现明显负偏现象, 同时δ¹⁸O增高, 指示该时期东沙海域存在持续的天然气水合物分解事件; 末次冰消期以来, δ¹³C负偏现象逐渐消失, δ¹⁸O值降低, 可能是由于海平面上升阻止了天然气水合物分解。973-4柱样仅在末次盛冰期对应层位440~600cm段存在明显的滑塌沉积, 且该层段对应的特征底栖有孔虫Uvigerina spp.和Bulimina spp.的数量突增, 推测该区的海底滑塌可能是由于末次盛冰期海平面大幅度下降引起天然气水合物大量分解诱发所致; 973-5柱样同样记录到了海底滑塌现象, 但其滑塌沉积晚于973-4柱样的滑塌时间, 且其规模较小。     

天然气水合物分解诱发海底滑坡影响因素分析及致灾风险评价

天然气水合物主要赋存于低温高压下的海底沉积物层中,当周围环境的温度或者压力发生变化时,其稳定性会受到破坏,诱发坍塌、海底滑坡等地质灾害,对钻井平台、海底电缆等造成巨大破坏.结合南海北部海底陆坡的实际地震资料,首先获得了符合实际情况的储层属性参数,然后基于改进的地质力学模型,获得了相应的力学模型参数,利用孔隙压力平衡方程...     

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。     

沉积物间隙水中硫酸盐与甲烷相互关系的研究进展

天然气水合物是在低温、高压以及有足够气体供应条件下形成的一种天然气（主要为甲烷）与水组成的似冰状固态化合物，广泛分布于海底沉积物和大陆高纬度地区寒冷的冻土带中。由于其巨大的资源储量（估计为石油、煤、天然气等所有化石燃料矿产总储量的两倍）、潜在的地质灾害（海底天然气水合物分解可能引起大规模海底滑坡等灾害）以及对全球环境变化的影响而备受关注［１］。 现在，识别天然气水合物主要依靠地震剖面上似海底反射界面（ＢＳＲ）的出现。ＢＳＲ曾被认为是由水合物稳定带中致密厚层水合物所导致，然而，现有证据表明，ＢＳＲ…     

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。     

垂直多井动态开采水合物边坡稳定性分析

天然气水合物是一种赋存在海底沉积物孔隙中的清洁能源，含量巨大，具有很好的开发前景和研究价值。垂直井作为开采水合物的一种主要方式，在开采过程中，会改变天然气水合物沉积层的环境条件，随着开采井释放出大量的气体和水，在地层中形成超压，过高的孔隙压力会降低沉积物的胶结强度，破坏沉积层的稳定性，诱发海底滑坡。借助Flac3D软件建立高精度的海底斜坡模型，基于有限差分法对垂直多井动态开采水合物过程中的边坡稳定性进行了数值模拟，模拟了不同开采方案条件下采用多井开采，水合物分解量、开采井压变化等不同影响因素产生的地层力学响应和位移变化，基于安全系数法进对于水合物开采引起的边坡稳定性进行了初步分析。结果表明：多井开采条件下，随着水合物分解程度的不断增大，海底斜坡稳定性逐渐降低，当水合物分解程度达到80%时，安全系数会降低到1.0以下，边坡会失稳；随着井压的不断降低，海底斜坡稳定性同样逐渐降低，当开采井压降低到4 Mpa以下时，安全系数会降低到1.05以下，边坡变为欠稳定状态，存在发生海底滑坡的风险。     

南海东北陆坡海底微地貌特征及其天然气渗漏模式

海底天然气渗漏是海洋环境中广泛分布的自然现象,在世界各大洋中都有发现。海底渗漏可以极大地改变海底地貌特征,形成多种与之相关的微地貌类型。海底渗漏和天然气水合物的赋存具有密切的关系,海底渗漏区常伴有埋藏浅、饱和度高的天然气水合物。对南海东北部陆坡海域浅地层剖面、多波束测深和地震反射剖面等资料进行综合研究,识别出海底麻坑、海底丘状体、大型海底圆丘、泥火山等与海底天然气渗漏有关的微地貌类型,且麻坑、海底丘状体／大型海底圆丘、泥火山微地貌分别代表了浅覆盖层快速天然气渗漏、浅覆盖层中等速度天然气渗漏和厚覆盖层快速天然气渗漏3种天然气渗漏模式。以海底丘状体微地貌及声空白反射特征的浅层天然气聚集带,成为块状水合物最理想的发育场所,这可能成为南海北部陆坡勘察块状水合物的重要识别标志。     

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。     

南海北部陆坡沉积物硫酸盐-甲烷反应界面深度的空间变化及其对甲烷水合物赋存状态差异性的指示意义

海洋沉积物中的硫酸盐-甲烷反应界面（SMI）的深度变化能够指示下伏甲烷水合物的赋存状态。本文通过对南海北部陆坡天然气水合物潜在分布区沉积物间隙水化学和自生碳酸盐氧、碳同位素组成资料系统分析和对比,探讨了南海北部陆坡沉积物的SMI深度空间变化对下伏甲烷水合物的赋存状态的指示意义。结果表明,南海北部陆坡沉积物的SMI的深度呈现出从西南-东北变浅的趋势,这一趋势与自生碳酸盐的碳同位素组成揭示的甲烷释放量增大趋势有很好的对应关系,进而表明在南海北部陆坡从西南-东北甲烷水合物的埋藏深度变浅或者甲烷水合物的分解程度增大。     

海底滑坡分类及成因机制研究进展

海底滑坡危害严重且普遍存在,成为人们日益关注的热点问题。为加深对其认识,从范畴分类、成因机制两方面进行论述分析,对国内外的研究成果进行提炼总结,并重点分析了水动力与天然气水合物分解两种触发机制。结果表明海底滑坡内涵逐步深化、类型逐步细化、范畴逐步泛化;海底滑坡的最终形成是在一定内在条件下,多种触发因素共同作用的结果,其成因机制异常复杂。最后指出了海底滑坡未来的研究方向与工作重点:发展原位实时监测技术,建立海底滑坡资料数据库,完善物理-数值模型。     

水合物分解对海底边坡稳定影响的数值模拟分析

海底边坡失稳会给人类造成巨大危害,部分海底边坡失稳案例被证实与水合物分解有关。由于海底条件的复杂性,人们很难直接观察水合物分解引起的海底边坡失稳过程。数值模拟可以相对准确地预测水合物分解可能引起的海底边坡失稳状况。通过选用基于ABAQUS软件的有限元强度折减法,模拟海底边坡失稳的过程并得到相应结果,分析了水合物分解程度、水合物带上覆厚度、边坡角度等因素对海底边坡稳定性的影响。结果表明,正常情况下,塑性区首先在坡脚区域出现并逐渐向上发展至坡顶;当水合物分解达到一定程度后,塑性区首先出现在水合物带,随后自水合物带向上发展至坡顶,并和随后在坡脚出现的塑性区形成贯通边坡的塑性带。水合物埋藏越深,越有可能造成大规模的滑坡;边坡角度高于15°时,水合物分解会急剧促进边坡失稳。