海底泥底辟(泥火山)对天然气水合物成藏的影响

海底泥底辟(泥火山)与周缘发育的天然气水合物存在着密切的关联,表现在静态要素和动态成藏2个方面。作为一种重要而有效的运移通道类型,泥底辟(泥火山)携带的气体将是天然气水合物的重要气体来源。同时,含气流体沿着泥底辟(泥火山)的上侵,可能会导致上覆地层中温压场和地球化学组分的改变,进而引起天然气水合物稳定带厚度的变化。因此,泥底辟(泥火山)将控制天然气水合物的成藏,如位于构造中心部位的矿物低温热液成藏模式和位于构造边缘的矿物交代成藏模式。另一方面,泥底辟(泥火山)的不同演化阶段将对天然气水合物的形成和富集产生不同的影响。早期阶段,泥底辟(泥火山)形成的运移通道可能并未延伸到天然气水合物稳定带,导致气源供给不够充分;中期阶段,天然气水合物成藏条件匹配良好,利于天然气水合物的生成;晚期阶段,泥火山喷发带来的高热量含气流体引起天然气水合物稳定带的热异常,可能导致天然气水合物的分解,直至泥火山活动平静期,天然气水合物再次成藏。     

东海与泥底辟构造有关的天然气水合物初探

根据所获得的高分辨率地震资料分析,发现冲绳海槽南部西侧槽坡附近以及海槽内部发育有一系列泥火山（底辟）构造,在地形上表现为泥火山地貌,在穿过泥火山的地震剖面上,表现出典型的泥底辟构造。对穿过泥底辟构造的DMS01-5地震剖面进一步的处理和解释发现,泥底辟构造顶部存在明显的似海底反射（BSR）,其与海底反射波组极性相反,在BSR之上存在振幅空白带,在速度谱上出现速度异常,指示存在与泥火山有关的天然气水合物。从世界广泛发现的与泥底辟构造有关的天然气水合物来看,天然气水合物既可以在泥底辟构造的丘状外围成藏,也可以在其外围的海底沉积物中产出。在泥底辟构造的丘状外围附近,天然气水合物的形成机制类似于传统的矿物低温热液的形成;在泥底辟构造外围海底沉积物中,其形成过程类似于传统的矿物交代形成机制。冲绳海槽泥底辟构造的发育与很高的沉积速率和槽坡的活动断层有关。在冰期期间,长江携带大量的陆源物质直接输送到大陆坡地区,沉积速率达300 m/Ma,产生异常高压,同时张性断层极为发育,为流体的迁移提供了良好的通道,在异常压力以及上覆地层压力作用下大量流体向上运移,从而发育大量的泥底辟构造。富含甲烷的流体易在其外围及外围海底沉积物中形成天然气水合物藏。     

泥底辟输导流体机制及其与天然气水合物成藏的关系

摘要：详细阐述不同成因的泥底辟流体输导模式,探讨了泥底辟输导体系的演化与天然气水合物成藏之间的关系,并分析神狐海域泥底辟输导体系对天然气水合物成藏的影响。底辟核外部伴生断裂、底辟核内部流体压裂裂缝和边缘裂缝带均可作为输导流体的通道。根据运移通道和动力等差异性,提出泥底辟输导流体的2种端元模式：超压-流体压裂输导型和边缘构造裂缝输导型。在此基础上,讨论了泥底辟(泥火山)的不同演化阶段对水合物的形成、富集和分解的影响。早期阶段,泥底辟形成的运移通道可能未延伸到水合物稳定带,导致气源供给不够充分;中期阶段,水合物成藏条件匹配良好,利于天然气水合物生成;晚期阶段,泥火山喷发引起水合物稳定带的热异常,可能导致水合物分解,直至泥火山活动平静期,水合物再次成藏。神狐海域内泥底辟分为花冠状和穹顶状两类,花冠状泥底辟以超压-流体压裂输导型为主;穹顶状泥底辟以底辟边缘裂缝输导型为主。泥底辟输导体系的差异性可能是神狐海域天然气水合物非均质分布的影响因素之一。 关键词：泥底辟;输导体系;天然气水合物;成藏机制;神狐海域     

底辟构造与天然气水合物的成矿关系

世界上天然气水合物发现地区的地质构造特征研究表明,底辟构造和水合物的形成与聚集有较为密切的关系。底辟构造可能是地层内部圈闭气体由于压力释放上冲的结果,也可能是气体向上运移的通道。初步总结了被动大陆边缘中典型底辟构造与天然气水合物的成矿关系,认为被动陆缘内巨厚沉积层、塑性物质与高压流体、陆缘外侧的火山活动及张裂作用,为底辟构造发育提供了条件,形成了水合物成矿的有利空间。文中对南海底辟构造发育的地质背景进行了分析,并对南海天然气水合物的发育和赋存进行了预测。笔者在进行综合分析的基础上,对底辟构造中天然气水合物的成矿模式进行了进一步的分析和探讨。     

莺歌海盆地泥-流体底辟构造成因机制与天然气运聚

莺歌海盆地的泥 -流体底辟构造发育演化是区域构造应力场变化和超压体系形成演化的结果。与盆地构造类型密切相关的不均衡压实和热作用引起盆地超压体系的发育 ,而区域构造应力场变化则导致盆地中中新世以泥底辟作用为主 ,晚中新世—第四纪以流体底辟作用为主 ,其中 ,早期泥底辟阶段形成的构造形态对晚期流体底辟作用有显著的控制作用。在莺歌海组浅层底辟圈闭中 ,圈闭形成期与中新统气源岩生烃过程的匹配是造成含不同天然气组分的流体发生幕式充注的主要原因     

构造控制型天然气水合物矿藏及其特征

构造环境是天然气水合物富集成藏的重要控制因素,增生楔、断裂体系、褶皱、(泥)底辟、滑塌等特殊构造体是影响天然气水合物成藏的主要地质载体。通过对这些特殊构造体与天然气水合物成藏关系的研究,结合流体活动对水合物形成的影响,总结出陆缘地区有增生楔型、盆缘斜坡型、埋藏背斜型、断褶型、滑塌型及底辟型等六类构造控制型水合物矿藏。南海位于欧亚板块、太平洋板块及印澳板块的交汇处,早期为活动陆缘,晚期演化为被动陆缘,其构造活动具有早期张裂、后期挤压的特点,这既不同于被动陆缘,也有别于活动陆缘,可视为“复合型”大陆边缘,兼具了“被动陆缘沉积速率高、活动陆缘构造活跃”的优点,从而形成了“增生楔型、断褶型、底辟型、滑塌型、盆缘斜坡型”等多种构造控制型水合物矿藏,是“复合型”大陆边缘水合物成藏地质模式的典型代表。     

东海陆坡及邻近槽底天然气水合物成藏条件分析及前景

在西太平洋边缘海中,东海是唯一没有获得天然气水合物样品的边缘海。利用已有的地震资料、海底温度资料等,从沉积物来源、沉积地层厚度、烃源岩条件、沉积速率、海底温度—压力条件等方面对东海水合物成藏条件进行了分析。认为冲绳海槽沉积物源丰富,沉积厚度大,且发育烃源岩地层。冲绳海槽较高的沉积速率主要分布于冲绳海槽槽底沉积中心,以及西部陆坡连接海底峡谷底部的三角洲区域。根据冲绳海槽实测的海底温度数据,整个冲绳海槽地区600m以深的范围都能够满足水合物发育的温度、压力条件。以温度梯度为30℃/km计算,冲绳海槽中水合物稳定域的最大厚度为650m。冲绳海槽盆地中普遍发育的底辟构造、背斜构造等局部构造,以及网格状断裂系统,为烃类气流体的向上及侧向运移创造了有利条件,成为天然气水合物发育的有利区带。根据已经发现的BSR特征来看,东海地区天然气水合物前景广阔。     

南海北部神狐海域天然气水合物成藏特征

天然气水合物作为一种新型、洁净、潜在的新能源,越来越引起世界各国科学家的重视,对天然气水合物研究也进一步深入,但天然气水合物作为一种能源矿产,对其成藏机制的研究相对较少。针对我国天然气水合物调查研究相对较为详细的神狐海域,从其物质来源、气体运移通道、成藏条件等角度探讨神狐海域天然气水合物的成藏特征,指出白云凹陷古近纪埋藏的巨厚烃源岩是其成藏的主要物质基础;底辟构造发育区是形成水合物流体向上运移的主要通道;新近纪晚期大面积发育的滑塌体是水合物的主要赋存区。神狐海域具备天然气水合物成藏的优越条件,是进一步勘探水合物的远景区。     

莺歌海盆地泥底辟成因、展布特征及其与天然气运聚成藏关系

泥底辟是南海北部边缘西区莺歌海盆地颇具特色的地震地质异常体，具有欠压实异常、高温高压特点及低密低速的地球物理特征，其展布则具有明显分带性且沿盆地北西走向呈近南北向雁行式排列。泥底辟成因及分布，主要受控于盆地快速沉降及高速沉积充填压实与排出流体不均衡所产生的巨大异常高温高压潜能．和区域控盆断裂晚期右旋走滑伸展活动。而晚期泥底辟热流体上侵活动及其他成藏条件的有效配置，则有效地控制了天然气及CO2运聚成藏规律。     

莺歌海盆地泥-流体底辟带热流体活动对天然气运聚成藏的控制作用

莺歌海盆地是一个在新生代发育起来的南海北部被动大陆边缘的年轻高热盆地, 其高地温场及高大地热流值主要集中于盆地中部坳陷区的泥-流体底辟构造带.因此, 底辟发育演化与热流体上侵活动, 尤其是上新世晚期的热流体活动控制了天然气及CO₂的运聚与成藏特征.同时, 由于热流体上侵活动的分区分块与分层的局部性侵入, 导致了壳源型和壳幔混合型CO₂及烃类气运聚富集的分区分块与分层的局部富集特点.总之, 泥-流体底辟作用中热流体上侵活动是控制天然气尤其是CO₂运聚乃至富集成藏的主导因素, 而壳源型和壳幔混合型CO₂等非烃气与烃类气运聚成藏时间及运聚通道的差异, 则是控制和制约烃类气与非烃气差异运聚及富集成藏的关键.根据本区CO₂等非烃气与烃类气的地化特征及运聚规律, 可以分析和预测其运聚成藏模式, 为天然气勘探部署提供依据.      

泥火山——天然气水合物存在的活证据

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，这些高渗透带包括泥火山和底辟等侵入构造，所以泥火山、底辟和海底断裂等构造周围可能赋存水合物；实际钻探结果也证实，泥火山和水合物的形成与聚集有较为密切的关系。泥火山，它是地层内部圈闭气体由于压力释放上冲的结果，也是气体向上运移的通道。文章初步总结了泥火山与水合物的成矿关系，认为泥火山是水合物赋存的标志之一，是水合物存在的活证据。本文对我国泥火山与水合物的发育和赋存进行了分析预测，并对泥火山构造中水合物的成矿模式进行了初步探讨。     

The formation mechanism of mud diapirs and gas chimneys and their relationship with natural gas hydrates: insights from the deep-water area of Qiongdongnan Basin,northern South China Sea

ABSTRACT

Mud diapirs and gas chimneys are widely developed in continental slope areas, which can provide sufficient gas for hydrate formation, and they are important for finding natural gas hydrates. Based on the interpretation and analysis of high-resolution 2D and 3D seismic data covering the deep-water area in the Qiongdongnan Basin (QDNB), northern South China Sea, we studied the formation mechanism of mud diapirs and gas chimneys and their relationship with natural gas hydrates. Mud diapirs and gas chimneys are columnar and domelike in shape and the internal regions of these bodies have abnormal reflections characterized by fuzzy, chaotic, and blanking zones. The reflection events terminate at the rims of mud diapirs and gas chimneys with pull-up reflections and pull-down reflections, respectively. In addition, ‘bright spots’ and diapiric-associated faults occur adjacent to mud diapirs and gas chimneys. The rapidly deposited and deeply buried fine sediments filling in the Tertiary in deep-water areas of the QDNB and overpressure potential derived from undercompacted mudstones, as well as from the pressurization of organic matter and hydrocarbon generation, provide abundant materials and intensive driving forces for the formation of mud diapirs and gas chimneys. Bottom simulating reflectors (BSRs) with strong amplitude and high or poor continuity were recognized atop the mud diapirs and gas chimneys and in the structural highs within the same region, indicating that they have a close relationship with each other. The mud diapirs and gas chimneys and associated high-angle faults provide favourable vertical pathways for the hydrocarbons migrating from deep strata to shallow natural gas hydrate stability zones where natural gas hydrates accumulate; however, some BSRs are characterized by weak amplitude and poor continuity, which can be affected by high temperature and overpressure in the process of the mud diapir and gas chimney activities. This mutually restricting relationship must be taken into consideration in the process of gas hydrate exploration in QDNB.     

浅表层天然气水合物区的海底地形特征——以鄂霍次克海为例

使用重力取样器、渔网、深潜器等手段已经在海底及以下浅表层区域采获天然气水合物样品。但关于浅表层水合物的发育机制、分布规律及与海底地形的关系等问题还缺乏基本认识。根据2006年鄂霍次克海天然气水合物调查航次的调查数据,介绍了浅表层天然气水合物区的海底地形特征。萨哈林东北陆坡区,特别是中、下陆坡区发育大量海底凸起,这些凸起一般呈不对称的丘形,宽几百米,高几十米。不同于海底沙波、沙脊,海底凸起为孤立海底地形,在南北方向上并不连续。海底凸起和浅表层天然气水合物的发育密切相关。在海底剖面仪测量结果剖面上清楚地显示古陆坡凸起的发育。普遍地,现今海底陆坡凸起的幅度要小于古陆坡凸起的幅度,个别地方古、今陆坡凸起的形态有所变化,但大部分古、今陆坡凸起是一一对应的,基本形态没有根本变化。在萨哈林陆坡地区存在两个方向的挤压应力场,分别是由德鲁根盆地向萨哈林陆坡方向的挤压应力场、萨哈林陆坡沿萨哈林走滑断裂向南的挤压应力场。海底陆坡凸起是这两大应力场复合作用的结果。浊反射区中的游离气是底辟构造中的超高压多相物质向上迁移形成的。浊反射区上方对应的海底凸起应该是宏观构造挤压和局部底辟发育叠合的结果。浊反射区上方的海底凸起,在形态等方面应该和其他仅由挤压构造原因形成的凸起有所区别,比如顶部发育裂口等。在底辟构造中,由于游离气体的向上迁移,在整个水合物稳定域中从下到上,直至海底都可能形成水合物,从而使我们有机会使用重力采样器这样的设备也能采获天然气水合物样品。     

Diapir structure and its constraint on gas hydrate accumulation in the Makran accretionary prism,offshore Pakistan

The Makran accretionary prism is located at the junction of the Eurasian Plate, Arabian Plate and Indian Plate and is rich in natural gas hydrate (NGH) resources. It consists of a narrow continental shelf, a broad continental slope, and a deformation front. The continental slope can be further divided into the upper slope, middle slope, and lower slope. There are three types of diapir structure in the accretionary prism, namely mud diapir, mud volcano, and gas chimney. (1) The mud diapirs can be grouped into two types, namely the ones with low arching amplitude and weak-medium activity energy and the ones with high arching amplitude and medium-strong activity energy. The mud diapirs increase from offshore areas towards onshore areas in general, while the ones favorable for the formation of NGH are mainly distributed on the middle slope in the central and western parts of the accretionary prism. (2) The mud volcanoes are mainly concentrated along the anticline ridges in the southern part of the lower slope and the deformation front. (3) The gas chimneys can be grouped into three types, which are located in piggyback basins, active anticline ridges, and inactive anticline ridges, respectively. They are mainly distributed on the middle slope in the central and western parts of the accretionary prism and most of them are accompanied with thrust faults. The gas chimneys located at different tectonic locations started to be active at different time and pierced different horizons. The mud diapirs, mud volcanoes, and gas chimneys and thrust faults serve as the main pathways of gas migration, and thus are the important factors that control the formation, accumulation, and distribution of NGH in the Makran accretionary prism. Mud diapir/gas chimney type hydrate develop in the middle slope, mud volcano type hydrate develop in the southern lower slope and the deformation front, and stepped accretionary prism type hydrate develop on the central and northern lower slope. The middle slope, lower slope and deformation front in the central and western parts of the Makran accretionary prism jointly constitute the NGH prospect area.     

天然气水合物的地热研究进展

天然气水合物的地热研究在以下几个方面都取得了重要进展，热流与似海底反射层的关系，水合物稳定带的研究；水合物热物理参数的确定；水合物形成过程中的热状态；热导率的应用，指出了今后水合物的地热学研究方向。     

Bottom Simulating Reflector and Gas Seepage in Okinawa Trough： Evidence of Gas Hydrate in an Active Back-Arc Basin

To look for gas hydrate, 22 multi-channel and 3 single-channel seismic lines on the East China Sea (ECS) shelf slope and at the bottom of the Okinawa Trough were examined. It was found that there was indeed bottom simulating reflector (BSR) occurrence, but it is very rare. Besides several BSRs, a gas seepage was also found. As shown by the data, both the BSR and gas seepage are all related with local geological structures, such as mud diapir, anticline, and fault-controlled graben-like structure. However, similar structural "anomalies" are quite common in the tectonically very active Okinawa Trough region, but very few of them have developed BSR or gas seepage. The article points out that the main reason is probably the low concentration of organic carbon of the sediment in this area. It was speculated that the rare occurrence of gas hydrates in this region is governed by structure-controlled fluid flow. Numerous faults and fractures form a network of high-permeability channels in the sediment and highly fractured igneous basement to allow fluid circulation and ventilation. Fluid flow in this tectonic environment is driven primarily by thermal buoyancy and takes place on a wide range of spatial scales. The fluid flow may play two roles to facilitate hydrate formation:to help gather enough methane into a small area and to modulate the thermal regime.     

琼东南盆地南部隆起带天然气水合物赋存特征分析

天然气水合物是21世纪最具潜力的接替煤炭、石油和天然气的新型洁净能源之一。我国南海蕴藏着丰富的水合物资源,目前已在南海北部陆坡神狐、东沙、海马区发现丰富的水合物资源。本文分析了琼东南盆地南部隆起带天然气水合物赋存的地质条件,开展了地球物理资料的分析与海底反射(BSR)识别,计算了水合物热动力学稳定带厚度。研究表明,琼东南盆地南部隆起带具备水合物赋存的地质条件,渗漏构造发育,游离气丰富,BSR表现为强振幅、不连续等特征,水合物稳定带厚度大,具有较大的天然气水合物资源潜力。