台湾西南海域似海底反射分析

台湾西南海域弧陆碰撞及俯冲作用形成增生楔,在增生楔部位地震调查原始炮集数据上可清楚地识别BSR极性及波形特征。通过对该区域地震调查数据处理,获得了常规地震偏移、瞬时振幅及瞬时相位3种属性剖面,三者可清楚地反映BSR特征及分布,瞬时相位剖面还反映了BSR之上弱反射层的结构特征。研究表明,增生楔部位构造沉积明显控制BSR的形成与分布,该区天然气水合物成矿前景良好。     

似海底反射的地震速度和AVO效应

我们将浓度和压力作为一个函数得到冰和含气体水合物的地震波速度。同以往以简单的慢度和平均模量及双相模型为基础的理论不同，我们使用了Biot类型的三相理论，这一理论考虑了二种固体（颗粒和冰或笼形物）和一种液体（水）的存在，以及一个含气和水的多孔隙基质。对于固体的Berea砂岩，低于0℃时的纵波理论估计值过低，在含有冰－颗粒相互作用和颗粒胶结时与实验数据产生了好的吻合。严格地讲，水的比例与温度紧密相关。假定已知孔隙的平均半径和标准偏差，那么在一给定温度下的波速拟合就能对整个温度范围的速度进行预测。通过一个粘弹性的单相结构模型来计算反射系数。本文的分析是针对游离气带的顶部（位于含气体水合物的沉积层下）和底部（上履于饱含水的沉积层）进行的。如果似海底反射仅仅是由于胶结气体水合物与含游离气沉积层的分界面造成，我们可以得出结论：（1）在一定的气体饱和度下，很难估算低浓度情况下气体水合物数量。然而，水合物的高、低浓度还是可以区分的，因为它们分别呈现正和负的异常；（2）游离气和饱和度可以从反射振幅中而不是从异常类型中获取；（3）P波转化为S波的反射系数是指示高含量的气体水合物和游离气一个较好指示。另一方面，对于未胶结的沉积物，振幅随偏移距变化曲线总是为正。     

秘鲁近海似海底反射的速度结构：全波形反演结果

我们对海底以下气体水合物的广泛分布之认识源于似海底反射（BSRs）这一地震观测结果。根据纵波速度研究BSRs精细结构的全波形反演是一种可行技术，我们将非线性的全波形反演技术用于研究秘鲁近海的一处BSR。首先利用一个统计的反演技术确定地震速度变化特征，使旅行曲线的相关能量最大化。这些速度被用作全波形反演的初始模型，并产生BSR附近详尽的速度／深度模型。我们发现数据与一个由薄的低速层形成的BSR的模型吻合最好。在18m的层内，纵波速度由2.15km/s下降至平均速度为1.70km/s，在其中6m在层内，最小速率仅1.62km/s。利用纵波速度反演结果，计算沉积物中的气体含量，结果表明低速层为厚6－18m、孔隙空间含部分游离气的地带。BSR的出现与地层区域垂向抬升相一致。因此，我们认为该BSR处的气体是由于抬升作用造成压力下降，水合物稳定带底部水合物分解而形成的。     

海底水合物冰丘的特征及意义

海底水合物冰丘是一种特殊的海底构造,外观表现从平滑浑圆的陡峭丘状体变化到粗糙不平的缓斜丘状体。地震剖面上,内部常表现为空白反射,并与似海底反射(BSR)紧密相关。归纳了前人对海底水合物冰丘的研究。综合分析认为规模较大的海底水合物冰丘通常形成于高通量汇聚型流体运移通道附近;海底水合物冰丘的出现可能指示了下部水合物及油气藏的赋存和大陆边缘汇聚型流体的运移;同时,在汇聚型流体运移条件下,伴随着流体向上运移的深部热流和高盐度水可能导致BSR深度变浅;此外,水合物冰丘的形成与发育为动态过程,其形成过程可分为水合物成核、聚集/冰丘型以及分解/冰丘垮塌3个阶段。开放型流动系统中形成的水合物丘的气体来源于“深部”沉积物渗滤的外部流体,可形成规模较大、高饱和度的水合物矿产,具有勘探价值。为更好地认识海底水合物冰丘演化史以及其与汇聚型运移通道、BSR分布位置等之间的关系,需要进一步开展海底调查、高精度多道地震调查,并结合地球化学等方法进行综合评价研究。     

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。     

陆缘气体水合物稳定性及其热流评估

陆缘气体水合物的一个显著特征是似海底反射(BSR)。该反射通常与预测的气体水合物稳定区域的底部相一致。因为气体水合物的出现受到温压条件的控制，有人认为BSR标志着一个等温面，所以可以用它来估计陆缘热流。关键参数有BSR深度的温度、海底温度以及BSR与海底之间的热导率结构。然而，这些所需参数通常难以得到，必须用气体水合物稳定性模型和地震速度得出热导率的经验方程求取。在本文中．使用了钻穿气体水合物区域的l0个ODP站位的井下温度、热导率、孔隙度和测井数据来研究估计值的质量。我们对巴基斯坦马克兰陆缘的约束条件的分析和应用如下：(i)尽管毛细作用力、化学杂质或不平衡条件会降低(或升高)BSR深度的温度，但是该温度依然可以用海水一甲烷体系近似算出。倘若能对热探针测量加以校准，则地温梯度的误差会小于10％，否则可出现高达20％或者更高的不确定性。此外．因必须考虑底部水温的季节性变化．这又可对温度梯度的影响造成达近10％的误差；(ii)一定数量的低热导率气体水合物对体积热导率的影响可以忽略；(iii)BSR与海底之间的热导率剖面通常可以用平均值近似算出；(iv)应该用海底测量代替经验方程，因为经验方程会产生5—30％的误差。除了需要高质量的地震数据以外，一个先决条件是要有大量的热导率数据和海洋学数据。推荐使用热探针来测量地温梯度，这可使热流测量值的不确定性是其估计值降低到5—10％。如果不使用这些数据，则误差／不确定性可以达到计算值的50—60％。     

新型深海地温梯度测量设备（FY2）研发

随着海底地热学研究的不断深入,对海底地热测量仪器的技术指标提出了更高要求。基于前期自主研发的FY1自容式微型温度测量记录仪,经过大量实践数据与经验积累,研制出新型的FY2自容式微型温度测量记录仪。为验证FY2的性能,在实验室恒温水槽和南海北部陆坡深水海域对FY1和FY2进行了仪器校验和比测,结果显示FY2的测量分辨率优于0.0001 ℃,测量准确度优于±0.0015 ℃,比测点的海底热流值为78 mW/m2。实验结果证实FY2探针不仅具有高分辨率、高精度、性能稳定的特点,而且测量效率高,可为海底热流探测与研究提供新一代可靠的技术支持。     

MTL地温梯度探测系统海上作业方法研究

海底热流是在天然气勘探中认识沉积层热状态、推算沉积层地温分布的重要参数之一。MTL是国内首个成功应用的地热流探测系统,可同时进行沉积物地温梯度测量和沉积物取样,为天然气水合物资源调查和海洋区域地质调查获取相关数据资料。本文就MTL地温梯度探测系统的组成、主要技术指标及海上作业方法进行阐述。     

南海西沙海槽地区的海底热流测量

为了解南海西沙海槽区的地热特征,利用Ewing型地热探针在该区开展了地热测量,并利用TK04热导率仪测量了相关站位表层沉积物样品的热导率,获得了7个站位的热流数据。结果表明,研究区7个站位的热导率变化范围为0.88~1.06 W/m.K,平均为0.96 W/m.K,地温梯度变化范围为85~120℃/km,热流值变化范围为83~112 mW/m2,平均达到95 mW/m2。分析表明测量结果与20世纪80年代中美合作在西沙海槽的地热测量结果一致性较好,说明研究区仍具有高热流特征,推测高热流特征可能与本区高热背景、莫霍面埋深较浅、断裂发育、晚期岩浆活动和基底起伏等有关。     

海洋地热流测量技术及其方法研究

随着我国海域天然气水合物调查工作的深入开展,海洋地热流测量成果对其他地质地球物理调查资料的解释和研究成果的提升至关重要。因此,海洋地热流测量以及相关的研究工作越来越被人们所关注。论文通过对目前我国海洋地热流测量工作开展的现状、测量地热流值中的地温梯度和沉积物热导率值的理论基础、测量技术和种类以及相应的技术特点进行了分析,结合海上调查中的实际工作情况,系统介绍测量技术方法,指出目前海洋地热流测量技术方法研究的方向。     

巴基斯坦马克兰增生棱体实测热流值与由BSR导出的热流值的比较

1997年秋，德国“Sonne”号调查船在巴斯坦第马克兰增生楔进行SO－124航次调查，利用地球物理调查以分析构造变形增生楔中天然气水合物富集沉积的热状况。垂直变形前锋的走向测量的42个热流值，并作了地震反射试验。本次调查从南部的深海平原开始，覆盖到陆坡2300m水深处。本次研究的目的是比较由BSR导出的热流值（意味着是估算的热流值）与在海底实测的热流值。这需要用速度和孔隙度之间的经验方程式来计算不同浓度沉积物的物理性质。变形前锋前南热流实测值经沉积之间的经验方程式来计算不同深度沉积物的物理性质。变形前锋南部热流沉积作用校后为47mW/m^2,这稍高于Hutchison等（Earth Planetayt Sci.Lett.56(1981)252-265)报道的热流值。在所有盆地中热流的估算值都明显高于实测值。因此，由海底实测的温度值推测而得到BSR处的温度比天然气水合物稳定条件得出的温度要低5－6K.估算和实测的热流值都有一个普遍的趋势：即从变形前然向北增厚的棱体都有小小的减少。类似的结果也在其他增生楔中存在，如Wang等[J.Geophys.Res.98(B3)(1993)4121-4142]和Ferguson等[J.Geophys.Res.98(B6)(1993)9975-9984]所述。在斜坡盆地中热流值具有小的变化，表明主要受传导热传递控制。液体可能沿着边界断层流动，这我们很难控制。快速沉积作用对BSR的动力特征的作用同样对估算热流值具有重大的影响。我们的数据组清楚显示，详细的地震调查资料和控制好地地下速度资料对比较实测热流值和由BSR导出的热流值是完全必要的。然而，未能胡定速度－孔隙度关系和一个高的，仅是近似建立的沉积速度，代表关键性的,失去约束条件的沉积速率只能从钻井资料中得到。     

新Caledonia离岸Fairway盆地似海底反射高分辨率地震研究初步成果

1998年法国-澳大利亚实施一个航次的联合调查，随之第一次报告了在新Caledona离岸Fairway盆地存在气体水合物。此航次识别了一个似海底反射（BSR），位于LordHowe隆起东侧的新Caledona西部。在同一区域实施了ZoNeCo5（1999）航次后，提出BSR的范围超过7万km^2，有可能是已圈定面积最大的BSR。为了确定BSR的存在并评估其特征，在2004年ZoNeCo11航次调查了一个站点。同时采集了以3．3km长电缆记录和以紧密间隔的海底地震检波器记录的高分辨率地震数据。海面地震数据成像可得到沉积构造以及推测的BSR相关的沉积地层的细节。基于OBS数据的旅行时反演提供了海底下速度分布的信息。这一研究的初步结果表明，尽管在Fairway盆地出现至少二个异常反射体，但都不能描述为BSR。观察到的异常反射体的成因依然未知，但更可能是与流体循环有关，而不是与沉积中气体和气体水合物的存在有关。     

东沙海域温压场和热流值的计算及其特征分析

天然气水合物是一种由水的冰晶格架及其间吸附以甲烷为主的气体分子组成的固态化合物，相同气体成分水合物相对稳定的温压关系是根据BSR的赋存深度计算海底热流的理论基础。本文在系统调研国外基于BSR数据进行热流计算的研究成果的基础上，作者根据东沙海域水合物工区的地震资料，特别是BSR的深度数据．选择合理的计算方法和计算参数，对东沙海域BSR发育区的温度、压力和热导率、热流等进行计算。此外，本文还进一步分析了东沙海域BSR发育区的温压场和热流特征。该研究不仅对水合物发育区温压场条件等方面的理论研究具有一定的参考作用，而且为进一步通过热流数据估算BSR深度等方面的研究提供了合理的方法和参数。     

非常规油气系统的研究与应用

近年来非常规油气资源对能源补给的贡献愈来愈大。拿美国来说 ,其每日的产气量中来自低渗透率 (致密 )储层的气、煤层甲烷和页岩气就占到 2 6 %以上。人们预计到 2 0 2 0年天然气将成为世界能源消费中增长最快的一种 ,有人规划 2 0 2 0年天然气的消费量达 1 6 2万亿立方英尺 ,接近 1 999年总量 84万亿立方英尺的一倍。而人们估计 ,在全世界作为非常规油气资源的一种重要类型———天然气水合物中封存的甲烷量是巨大的 ,虽然公开发表的估算量还是高度推测性的 ,但人们普遍相信全世界天然气水合物中的气量要大大超过已知的常规气资源的总量。…     

挪威斯瓦尔巴群岛西部天然气水合物高分辨地震研究

在斯瓦尔巴群岛西部的高分辨率地震剖面上可识别出强似海底反射（BSR）（振幅变化大）。据高频海底水听器（HF－OBH）资料计算，在BSR之上速度达1840m/s，暗示沉积物含气体水合物；BSR之下出现低速层，认为含气沉积物所致，厚度12－25m。另外，在经典的水合物稳定带（HSZ）之内。可识别出含游离气的两个低速层，而理论上这里不存在游离气。     

全球范围内天然气水合物构造背景及其稳定域研究综述

天然气水合物是人类21世纪的重要能源。目前。全球范围内共有80余处获取水合物样品。识别水合物地震标志—似海底反射(BSR)的地区更为广泛。大量的钻孔资料和地震剖面显示：主动大陆边缘的增生楔和被动大陆边缘的断裂褶皱系、泥火山、泥底辟等构造为水合物聚集成藏的有利构造环境。世界范围内不同水合物产区的温压场及稳定域特征。差别较为明显。各水合物产区的构造背景与水合物发育区的温压场环境以及稳定域的展布规律存在明显的相关关系。本文分别讨论了主动大陆边缘的增生楔(以卡斯凯迪亚为例)和被动大陆边缘的泥火山(以Hakon Mosby泥火山为例)的温压场特征、水合物聚集规律和各自的成藏模式。在此基础上。作者还进一步讨论了南海坳隆断裂带与水合物之间的关系。认为坳隆断裂带分别在气源、疏导体系(断层、砂体)和温压场环境等三方面为水合物形成提供了有利条件。