南海北部陆坡区神狐海域构造特征及对水合物的控制

通过对南海北部陆坡区神狐海域高精度2D和3D地震资料的精细解释,在研究区共识别出4种构造类型,分别为气烟囱(流体底辟)、区域大尺度断层、深水扇中的正断层和滑移体中的滑脱断层。气烟囱具有直立的通道形态,其内部结构可划分为杂乱反射带、模糊反射带和顶部强振幅区域。大尺度断层位于水合物钻探区的西北部和东北部,断层规模大,对深部地层表现出明显的控制作用。深水扇中的正断层广泛发育于上新世的深水扇中,特别是在水合物钻探区西部进积特征明显的深水扇中,正断层的数量更多。滑移体中的滑脱断层在神狐海域的第四纪地层中非常常见,在剖面上呈雁列式分布。研究结果表明,大尺度断层由于和水合物钻探区的距离较远,对于水合物的成藏可能不起控制作用。气烟囱和规模小数量多的断裂体系为含气流体的运移提供了垂向和侧向的输送通道,构成了水合物的流体运移体系。当富含甲烷气体的流体通过这些垂向-侧向的运移通道时,在合适的温压条件下,被适于水合物聚集的沉积体所捕获,就有可能形成水合物。水合物钻探区内东西部构造特征的差异,使得研究区内形成了不同的流体运移体系,这可能是控制钻探区水合物不均匀性分布的一个关键因素。     

南海北部神狐海域新近系以来沉积相及水合物成藏模式

广州海洋地质调查局自2000年以来在南海北部陆坡区相继开展了多个航次的天然气水合物资源的调查及研究工作, 取得了非常丰富的地震资料.在对这些地震资料精细解释的基础上, 识别出了6种典型的地震相: 透镜状前积相、丘状前积相、V字型充填相、席状平行相、底辟—气烟囱状杂乱相、丘状杂乱相; 并由此分析出3种类型的沉积相: 深水浊积相、滑塌相、峡谷水道相.结合似海底反射(BSR) 在研究区范围内的分布, 研究BSR与各沉积相之间的空间位置关系, 由此分析出了3种水合物成藏模式: 断层沟通浊积扇体成藏模式、断层沟通峡谷水道成藏模式、断层沟通峡谷水道及滑塌扇体成藏模式.      

南海北部陆坡天然气水合物区地质灾害类型及其分布特征

南海北部陆坡区存在着有利天然气水合物的成藏条件,综合调查及钻探结果揭示南海北部陆坡区蕴藏着丰富的天然气水合物资源,天然气水合物多发育在构造活动复杂地区,同时也是灾害地质因素高发区,潜在的灾害地质因素对水合物的赋存及商业开发是极大的威胁。本文基于广州海洋地质调查局多年来在南海北部天然气水合物发育区采集的大量2D、3D、浅地层剖面及多波束测深资料对南海北部水合物发育区进行海底灾害地质研究,对研究区地形地貌特征、灾害地质因素类型、特征、成因及分布特征进行了综合分析,同时阐述了灾害地质因素与水合物的形成与分解之间的关系,研究结果对南海北部陆坡区天然气水合物区成矿预测、试采井布置及未来灾害风险评价提供了基础数据和决策依据。     

南海北部天然气水合物钻探区烃类气体成因类型研究

南海北部天然气水合物钻探区水合物气、顶空气样品和沉积物样品烃类气体组分和甲烷同位素特征测试结果表明,气体样品中烃类气体以甲烷为主,含微量乙烷和丙烷,C1/(C2+C3)值均大于或接近1 000。甲烷的碳同位素值为-54.1‰~-62.2‰,氢同位素值为-180‰~-255‰,属于微生物气或是以微生物气为主的混合气,甲烷由CO2还原生成,由原地提供或侧向运移而来。沉积物样品酸解烃分析显示多数样品甲烷丰度大于90%,含一定量的乙烷、丙烷及少量的丁烷,C1/(C2+C3)值均小于50。甲烷的碳同位素值为-29.8‰~-48.2‰,呈现典型的热解气特征,显示由深部运移而来。     

中国南海西北次海盆西北陆缘洋陆过渡区深水沉积体系特征

高分辨率二维地震资料显示中国南海西北次海盆西北陆缘（水深1 000 m及以下）发育如下深水沉积体系：珠江口盆地南部隆起区缓坡带（水深约1 000~1 500 m、坡度<1.2°）出露神狐南海山,该海山附近发育“海山相关等深流沉积体系”,可能受南海中层水循环（自西向东）底流控制;神狐南海山以南水深约1 500~2 500 m的陆坡区（坡度>2°）普遍发生坡移,发育“重力流滑塌体系”和“峡谷体系”,鲜见等深流沉积;下陆坡区（水深>2 500 m,坡度稍缓<2°）滑塌现象明显减少,主要发育“峡谷体系”以及“席状等深流沉积体系”,席状等深流沉积体系可能受分散的、流速较低的南海深层水循环底流控制。地震沉积记录显示,神狐南海山附近等深流侵蚀特征最早出现于晚中新世早期,其后至现今该区较稳定发育等深流沉积/侵蚀的加积序列,说明南海西北次海盆西北陆缘的稳定底流沉积/侵蚀可追溯至晚中新世早期。     

南海天然气水合物稳定带厚度分布特征

天然气水合物在未来能源、自然环境和灾害等方面具有重要的研究意义,其形成除需要充足的气源外,还与温度、压力密切相关。天然气水合物稳定带表明该地区水合物发育与分布的可能范围。以Dickens和Quinby Hunt的甲烷水合物相平衡公式为基础,从地热学角度分析南海甲烷水合物稳定带厚度及其分布特征。研究表明,南海大部分海域均具备形成天然气水合物的条件。由于受海底深度、海底温度、热流等参数的影响,在不同位置发育的水合物稳定带厚度变化较大,最大厚度可达1 100 m,位于吕宋海槽内。水合物稳定带厚度较大的区域主要呈条带状分布在南海中部和东部,大陆边缘水深500 m左右即可形成水合物,说明南海地区具有广泛的天然气水合物形成环境。天然气水合物稳定带厚度仅是水合物厚度的理论值,地层中实际的水合物发育厚度和分布特征还受到气源、构造、沉积等因素的影响。此外,岩石热导率、海底温度、热流和水深等对南海水合物稳定带厚度及其分布有影响。     

南海东北部陆坡区天然气水合物成矿作用

南海东北部陆坡区具有准被动大陆边缘构造特征,新生代含油气沉积盆地发育,具备天然气水合物发育的一系列有利地质构造背景。基于该区已有的调查资料,从构造、沉积、成矿气体来源和水合物相平衡及其热力学特征等方面,综合分析了南海东北陆坡区有利的天然气水合物成矿条件。结果表明,研究区完全具备形成水合物的海底温度、地温梯度和压力条件,存在底辟和泥火山构造、斜坡-断层构造组合等特殊地质构造环境及构造部位,浅部沉积层具有合适的岩石学条件和较高的沉积速率,并存在丰富的生物气和热解气。因此,南海东北部陆坡区具有潜力极大的天然气水合物成矿远景。     

南海北部天然气水合物成藏地质条件及成因模式探讨

中国南海北部陆坡区是天然气水合物成藏的理想场所,资源潜力巨大。文章基于天然气水合物勘探成果,结合南海北部天然气水合物成藏地质背景,从天然气水合物成藏的温压稳定条件、气源形成条件、构造输导条件和沉积储集条件4方面,系统分析了南海北部天然气水合物成藏的基本地质条件,探讨了南海北部陆坡中部神狐海域、南海北部陆坡西部海域和南海北部陆坡东北部海域天然气水合物的成藏类型与成因模式。结果认为,南海北部陆坡中部神狐海域主要发育扩散型水合物,而南海北部陆坡西部海域主要发育渗漏型水合物,南海北部陆坡东北部海域则发育兼具扩散型与渗漏型特征的复合型水合物。     

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。     

南海北部陆坡海底异常地貌特征与天然气水合物的关系

在南海北部陆坡的浅层剖面上，发现存在若干海底声学异常反射现象，主要有滑塌体、丘状体、麻坑、羽状流(海水中)等类型，它们是由于滑塌、浅层气或流体溢出等因素造成的海底微地形地貌突变，可能与海底下存在的天然气水合物有关。     

南海北部陆缘西沙海槽—台湾恒春半岛地学断面

利用南海北部陆缘及邻区的地质、地球物理资料,综合编制了印支半岛东缘-西沙海槽-南海北部陆坡-台湾恒春半岛-菲律宾海地学断面,从地形地貌、地球物理场、地质构造特征和时空演化等多个方面综合揭示了南海北部陆缘洋陆转换带岩石圈结构及其相互作用,对深入认识南海北部陆缘构造格局和深水区油气地质具有重要意义.     

天然气水合物沉积环境的自生矿物特点及其在南海的发育情况

天然气水合物沉积环境出现的岩石矿物主要为碳酸盐岩、黄铁矿、石膏等。自生碳酸盐岩的典型特点为极负的δ13CPDB值（最低可达-70．0‰）、正的δ18OPD。值（＋2．5‰-＋6．5‰），碳酸盐矿物主要为镁方解石、文石、白云石和菱铁矿。黄铁矿以霉球状、条状为主。石膏则主要为自形晶体，透明。此类自生岩石矿物与甲烷厌氧氧化过程或水合物的形成效应有关。南海沉积物中出现的自生碳酸盐岩、黄铁矿和石膏，其特点与水合物沉积环境中的十分类似，预示了南海可能存在有利于水合物成藏的地球化学过程。     

南海东北陆坡断裂特征及其对盆地演化的控制作用

南海东北陆坡断裂发育,主要有北东、北西、近南北和近东西向的4组断裂,按性质分则有张性、压性和走滑等。主干基底断裂有F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7、F8、F9、F10等,这些断裂规模较大并决定了珠江口盆地白云凹陷、尖峰北盆地、笔架盆地和台西南盆地发育和演化。受主干断裂的控制,尖峰北盆地经历了断陷、坳陷、区域沉降3期演化,发育两套构造层;而笔架盆地则经历了渐新世断陷、渐新世末—中中新世坳陷和晚中新世—全新世构造反转3期演化,发育两套构造层。     

海底可视技术在天然气水合物勘查中的应用

海底可视技术是一种可以直观地对海底地形地貌、表层沉积物类型、生物群落等进行实时观察的调查手段。本文介绍了海底摄像、电视抓斗、深拖系统和ROV四种海底可视技术，并对海底可视技术在南海北部陆坡天然气水合物勘查中的应用进行阐述。利用海底可视技术，在南海北部陆坡发现了天然气水合物气体“冷泉”喷溢形成的自生碳酸盐岩和活动于天然气水合物冷喷溢口或渗流口周围的菌席、双壳类、管状蠕虫等化能自养生物群，圈定出该陆坡由天然气水合物气体“冷泉”喷溢形成的巨型碳酸盐岩面积达430km^2。     

南海北部陆坡软黏土动力应变-孔压特性试验

针对南海北部陆坡原状软黏土,开展了不同偏压固结比 和循环应力比CSR条件下的动三轴试验,探究了动荷载作用下试样的残余动应变、残余动孔压与循环振次的变化规律;综合考虑试验过程中残余动应变和残余动孔压的关联性,提出了基于动应变-孔压模式的动三轴试验破坏标准,并采用微观电镜扫描（SEM）图像揭示其作用机制。研究表明：在给定 条件下,CSR值不同,残余动应变随循环振次的发展趋势呈现出显著差异性,而残余动孔压随循环振次的变化规律基本一致;随着 的增加,CSR临界值逐步增大,相应的最终残余动应变逐渐减小,而残余动应变-动孔压曲线也表现出相似特征;将传统的应变值破坏标准扩展至由应变-孔压曲线拐点控制的破坏区间,可以有效界定破坏振次并描述试样的完整破坏过程,揭示动荷载条件下试样内在的有效应力-应变-孔压互馈机制。上述研究成果将为南海北部陆坡软黏土软化-孔压模型的建立、海洋地质灾害评价与预测、海洋工程基础设计提供可靠参考。     

南海北部边缘东部海域中生界及油气勘探意义

华南大陆南缘和台湾地区发育的中生代海相地层揭示,该区晚三叠世—白垩纪时曾遭受2次海侵。从海水入侵方向分析,南海北缘东部的海区也相应地发育2套中生代海相沉积岩系。地震资料和钻井资料证实,本区珠江口盆地潮汕坳陷和台西南盆地发育巨厚的中生界,上三叠统—下侏罗统以暗色页岩为主,代表水体宽阔、环境稳定的深海相沉积;下白垩统岩性以砂页岩为主,代表环境变化较大的浅海相和海陆过渡相沉积。上三叠统—下侏罗统与下白垩统之间为角度不整合接触。该区中生代地层具有优越的生、储、盖组合和构造圈闭条件以及油气生成、聚集和保存条件,油气资源前景良好。     

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.