海底泥火山特征及其与天然气水合物的成矿关系

海底泥火山与其周缘的天然气水合物矿体存在着紧密的关联,近年来成为深水天然气水合物勘探的重要对象之一。从泥火山形态及内部结构、喷发物岩石学特征、泥火山周缘热异常特征等3个方面分析认为,泥火山外部形态多样,依据泥火山顶部的形状可将其分为3种:圆锥型、平坦型和塌陷型;海底泥火山喷发物岩石学特征与半深海-深海沉积具有显著差异,喷出物组成混杂,且来源多样;泥火山作为一种流体逸散构造,其分布常常与构造断裂、底辟(泥底辟、盐底辟)的分布一致,且往往引起周缘地层热异常,从而影响水合物的形成和赋存。将与泥底辟相关的泥火山形成过程划分为龟背阶段、刺穿阶段、生长(喷发)阶段和塌陷阶段4个阶段。在前述基础上分析了泥火山与天然气水合物的成矿关系,指出泥火山对天然气水合物非均质性分布特征的控制作用、泥火山的形成与天然气水合物动态成藏、泥火山控制下的天然气水合物与常规油气资源共生机制将会是今后天然气天然气水合物研究的重点方向。     

海底泥火山的全球分布和相关的气体水合物

１简介研究海底泥火山很重要 ,这是因为 :①它们是甲烷通量从岩石圈到水圈到大气圈的来源（温室效应和气候变化） ;②它们可以提供海底深处高油气潜力的证据 ;③对泥火山沉积物（角砾）中岩石碎屑的研究可确定泥火山地区沉积剖面的有用资料 ;④海底泥火山活动可影响钻探、套管安装和管线辅设 ;⑤与深水泥火山相关的气体水合物是潜在的能源。２海底泥火山的分布在这之前汇编了两个底辟构造表。０’Ｂｒｉｅｎ（１９６８）把在海岸和近海选择的由各种物质（石膏、盐、泥、蛇纹岩、冰、泥灰岩、硬石膏）组成的底辟构造制成表格。Ｌａｎｃｅｌｏ…     

气体水合物中甲烷的地球化学特征

通过对气体水合物样品中烃类气体组分和甲烷碳同位素组分的检测,表明自然界中存在Ⅰ型、Ⅱ型和Ｈ型３种类型的气体水合物,在水合物结构中甲烷客体分子主要源自沉积有机质中ＣＯ２的微生物还原作用,也存在热成因甲烷,少数地区为微生物成因和热成因混合甲烷,微生物成因甲烷总是占优势。     

气体水合物聚积的数学模型

世界上各大陆边缘和北极广泛分布气体水合物的储集场所，但人们对其形成知之甚少。我产运用恒原理推导出一系列方程，用以描述在均匀的渗透介质中水合物的形成。利用比例宗量，我们能识别不同环境下水合于聚积最重要的物理过程。这一知识可用来钩建在各种环境下，能定量描述水合物地层发展的模型。这些模型与最近在海洋沉积物中野外观测水合物相比较，二者非常吻合。     

水合物监视装置—观测墨西哥湾北部水体与含气体水合物海底沉积物之间的相互作用

一个旨在墨西哥湾北部大陆斜坡监视气体水合物“露头”的计划已经开始实施，在特定的一段时间内，利用放置在海底的一个“多感器”监测站进行工作。这个传感器集地震、声学、电磁学和光学于一体，资料在现场数字化后通过光纤电缆传送到海上的平台，然后通过卫星传送到岸上的设备。最初的气体水合物露头地震检测技术始于1998年6月，是密西西比峡谷调查航次的一部分，在密西西比峡谷的海底或海底下已经知道有气体水合物出现。早期进一步的工作在1999－2000年财政年度进行，包括穿过可能有水合物出现站位的高分辨率地震剖面（位于Viosca海丘区），以及利用三组分地震检波器（由地震计、加速计及一种垂直排放的水听器组成）所作的检测工作。     

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。     

海底水合物丘与泥火山的演化特征及其对天然气水合物聚集的影响

海底水合物丘与泥火山均属于不同相态流体向上运移排出至地表过程中的产物,与这2种特殊地质体相关的浅表层天然气水合物具有独特的成藏过程和赋存规律,同时,它们也都是富碳流体排放的重要途径。然而,由于对这2种地质体缺少系统的调查,加之对浅表层天然气水合物资源和碳泄漏过程的研究程度不高,当前在海底水合物丘与泥火山特征刻画及准确甄别上还存在障碍,导致难以科学地评价与其伴生的水合物资源的聚集过程及环境效应。通过总结已有海底水合物丘与泥火山的阶段性研究工作,对该2种特殊地质体从地貌特征、内部结构、形成机制等方面开展比较研究,系统分析了二者的演化过程以及对与之相关的天然气水合物聚集过程的影响,并讨论了2种地质体的区别与联系。本研究可为理解全球海底富碳流体的排放及其对海洋碳循环的贡献以及海底浅表层天然气水合物资源量的评价提供参考。     

气体水合物的地质远景及全球变化

天然气水合物赋存在极地的广义地区,通常与近岸和近海的冻土层以及大陆和岛屿外缘的沉积物相伴生。气体水合物中甲烷所含碳量可能超过１０＾１９克。气体水合物在三个方面尤为重要,即：化石燃料储藏潜能,海底地质灾害以及对全球气候变化的影响,由于气体水合物代表地球表层２０００ｍ范围内的大量甲烷,故将其作为一种非常规的、未查验的化石燃料来源,因为气体水合物处于亚稳定状态,故温压变化影响其稳定性,海底之下未稳定的气     

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％。     

Barents海巨大的海底火山口中潜在的水合物丘状体

穿过Barents海“火山口区”的多次调查资料的解释结果提供了该区火山口（大洼地，直径300－500m，深10－30m)，与距今大约15000年冰消作用后气体逸出相关联的进一步证据。为山口的位置表明气体的流动受到三叠纪粉砂岩基岩断裂的控制。数个火山口内的地形高处（由棱角状的岩石组成，局部隆升于火山口壁围岩之上），被解释为水合物丘状体，说明了在火山口形成之后气体仍持续不断地流动。这可能是最早报道的在岩化沉积物中存在的水合物丘状体。假定这种气体为甲烷，海底温度与现今的相似，那么，当海底位于海平面之下280－340m时（比现今低10－80m)就会形成水合物丘状体。地化研究为紧邻火山口区海底浅层中气体水合物随季节性温度变化而分解这一论点提供了证据。     

波弗特海大陆边缘之下与气体水合物相关的BSR地震研究

位于阿拉斯加北部波弗特海上陆坡海底之下300－700m处有一强的似海底反射层（BSR），与上覆的气体水合物和下覆的天然气及孔隙水之间的相界面对应。世界各地BSRs具有类似的成因，这里通常解释为含本水合物碎屑沉积物之底界，下覆沉积物内可能有或没有游离气。令人惊奇的是，对这些强反向起因知之甚少。在这篇论文里，通过对合成的BSR振幅和波形（随震源－检波器偏移距变化）与穿越波弗特海发育较好的BSR多道地震反射资料比较，分析产生BSRs的物性差异。为了区分BSR之下是否有游离气，需要补充近垂直入射资料和叠前偏移资料。对振幅随偏移距变化（AVO）的分析暗示出：BSR的产生主要是由于BSR之下碎屑沉积物内存在游离气。据垂直入射合成地震记录，估计游离气带厚度薄于11－16m。若气体浓度深度而减少，则游离气带厚度可能大于16m。据AVO模拟，初估BSR之上沉积物内气体水合物饱和度不足孔隙体积的10％。     

从地球物理角度研究Crimea大陆架斜坡带气体水合物聚集的来源

位于Crimea大陆边缘（黑海北部）东南面的Sonokin海槽以泥岩的穿刺作用而闻名。1988年已经在此区域的海床沉积层中了气体水合物。1996年“Gelendzhik”号的TTR-6航次期间，在五个含有泥质角砾岩的岩芯中观察了气体水合物，据此进行了一次综合地球物理勘探，以更深入地了解气体水合物的区域分面上以及水合物聚集与流体排出口之间的关系，并由此提出此研究区域的气体水合物很可能由外来气体形成，对含气体水合物的岩芯进行岩性研究的初步结论显示从中采到气体水合物的泥火山有一个复杂的形成机理，水合物来源之一的气体也有一段复杂的历史。     

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。     

海底气体水合物中菌成甲烷氧化作用对生命极限环境的意义

本次研究运用调查潜水器采集的热成碳氢气体样品,位于墨西哥湾大陆坡。水深约在５４０ｍ的化以能自养群落的火山口和气体水合物丘,研究区具体渐高压特征（温度平均为７℃,压力约５４００ｋＰａ）ＩＩ型结构气体水合物丰富,气体水合物样品的三种同位素特征指示了该水合物束缚甲烷（ＣＨ４）的细菌氧化作用,以下三种情形和形成报体水合物的火山喷气有关;（１）甲烷束缚甲烷富＾１３Ｃ相当于３．８‰ＰＤＢ（皮狄组美洲拟箭石标准     

珠江口和琼东南盆地天然气水合物形成和稳定分布的地球化学边界条件及其分布区

通过对南海北部陆缘珠江口和琼东南盆地气田的天然气形成水合物的地球化学计算模拟及地质地球化学条件分析，对珠江口和琼东南盆地天然气形成水合物的地球化学边界条件及分布区进行了研究。认识到南海北部陆缘琼东南和珠江口盆地内的断裂构造是天然气向海底渗漏的通道，为天然气水合物在海底的形成提供了物源；盆地内巨厚的第四纪富有机质沉积也为天然气水合物形成提供了充足的细菌成因生物气源。在海底温度2－16℃范围内，琼东南盆地气田10种天然气和珠江口盆地气田18种天然气形成水合物的压力有比较大的范围，随温度增高，天然气水合物形成的压力增高；盆地间和各天然气样品之间形成水合物的压力均是不一致的。在南海海水平均盐度3．4％条件下，结合海底温度与水深变化资料，珠江口和琼东南盆地天然气水合物形成和稳定分布的海区是不同的，珠江口盆地小于230m水深的海区没有天然气水合物的形成，在230－760m水深的海区可能有天然气水合物的存在，天然气水合物的稳定分布区应该在大于860m水深的深水区；在琼东南盆地水深小于320m的海区不可能有天然气水合物的形成，在320－650m水深的海区可能有天然气水合物的存在，大于650m水深的海区是天然气水合物的稳定分布区。     

深海沉积物中气体水合物的聚积

气体水合物的聚积很大程度上取决于孔隙水中气体溶解度的空间变化。在海底气体水合物稳定带内,在向海底表面方向上,随着温度的下降,水中甲烷的溶解度明显降低。气体水合物可以从向上渗出的甲烷饱和水中沉淀,也可以从与上升流和生物化学甲烷刘生产速率区域有关的扩散晕内的散播气体和分凝孔隙水中聚积。水合物更易在孔隙水相对淡的及孔隙较大的沉淀物中形成。温不合物稳定带是碳氢化合物气体从沉积物迁移进入海水的地球化学障。无     

气体水合物的结构,成因及在我国海域的可能分布

气体水合物因其资源量巨大而正受到各国地质学家的重视,作为可能的２１ 世纪重要的替代能源,弄清其结构、成因及在我国海域的可能分布是今后开发此类能源的关键。     

墨西哥湾陆坡的喷出气体及气体水合物：气体水合物分解所产生的影响

气体水合物是象冰一样的结晶物质，烃类和非烃类气体赋存于水分子晶格内。分布于墨西哥湾和其它海盆中的Ｉ型构造的气体水合物通常是细菌作用成因的甲烷水合物，贫13C、Ⅱ型和 H型气体水合物在墨西哥湾水深约540 m处共存。Ⅱ型气体水合物主要成分一般是C1-C4碳氢化合物（甲烷－异丁烷），而Ｈ型则主要由C1-C5碳氢化合物组成（甲烷－异戊烷）。与简单的细菌成因的甲烷水合物相比，由于热成因的气体水合物是由不同性质的碳氢化合物分子共存于晶体格子中，故保存了更为复杂的成因和稳定性信息。温度、压力及形成气体水合物的气体组成是决定…     

西伯利亚贝加尔湖中含气体水合物沉积物的多频地震研究

本文讨论了西伯利亚贝加尔湖中含甲烷水合物之沉积物所表现的声学特性与频率关系。所用的五种不同类型的震源（枪阵，二种单气枪，水枪和电火花）的频带宽度10－1000Hz。对于低频枪阵数据，我们所观察到的水合物稳定带（HSZ）底是一个反极性强振幅的似海底反射（BSR）。对于中一高频率数据，BSR的振幅和连续性降低，甚至消失，垂向和水平方向的分辨率解释了这一特征。BSR反射振幅随着偏移距的增加而增强，BSR反射系数以及其下反射增强表明HSZ之下存在游离气。在BSR之上观察到一些延伸的强反射，推断为在HSZ内游离气与水合物共存的标志。BSR之上的空白带厚度变化不定，而对于中一高频的数据，BSR本身起一个低通滤波器的作用。提供初始地震信息的新单道剖面穿过了贝加尔钻井工程（BDP－97）的钻孔位置，在此处HSZ底部之上约200m的深度取到含水合物的沉积物。将钻井和地震信息结合，我们可以粗略估算储存于贝加尔湖中水合物和碳量，也让我们得出一个结论：贝加尔湖中气体水合物的储量没有形成一个有希望的能量远景。