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。     

南太平洋东劳扩张中心表层沉积物氨基酸组成所揭示的生物地球化学意义

通过对南太平洋劳盆地东劳扩张中心(ELSC)表层沉积物进行水解氨基酸(THAA)分析、氨基酸对映异构体比值(D/L)分析及总有机碳(TOC)分析,对沉积物中氨基酸含量和来源、有机质降解程度和采样区域生物活动性及温度特征等问题进行了探讨。结果表明,ELSC区域样品中有机质含量较低,TOC含量为0.70～2.15 mg/g(干重),THAA含量为30～511μg/g(干重),热液活动区域原位化能合成作用对沉积物中氨基酸的相对富集有较大的贡献。沉积物中THAA含量和生物群落活动状况与分布范围有关,样品矿物组分对氨基酸的保存亦有一定的影响。由于各采样点热液活动、沉积物类型、生物群落的类型及分布均有所不同,样品中个体氨基酸的组成分布特征有较大差异。以TOC中氨基酸态碳所占百分比TAAC%作为指标对样品有机质活性进行了判别,热液喷口区域样品有机质新鲜程度要普遍高于非热液喷口区域样品,高温热液环境对氨基酸降解途径有一定的影响。样品中个体氨基酸D/L比值变化范围较大,天冬氨酸(Asp)为0.08～0.46,谷氨酸(Glu)为0.06～0.19,丝氨酸(Ser)为0.01～0.81,丙氨酸(Ala)为0.10～0.30。根据样品中THAA含量、TAAC%及个体氨基酸的D/L比值可以粗略判断生物活动性的大小及细菌对THAA的相对贡献,但并不能准确地区分热液活动活跃区域和非活跃区域在温度和生物活动性方面的差异。     

Focused fluid flow in the Baiyun Sag, northern South China Sea: implications for the source of gas in hydrate reservoirs

The origin and migration of natural gas and the accumulation of gas hydrates within the Pearl River Mouth Basin of the northern South China Sea are poorly understood. Based on high-resolution 2D/3D seismic data, three environments of focused fluid flow: gas chimneys, mud diapirs and active faults have been identified. Widespread gas chimneys that act as important conduits for fluid flow are located below bottom simulating reflections and above basal uplifts. The occurrence and evolution of gas chimneys can be divided into a violent eruptive stage and a quiet seepage stage. For most gas chimneys, the strong eruptions are deduced to have happened during the Dongsha Movement in the latest Miocene, which are observed below Pliocene strata and few active faults develop above the top of the Miocene. The formation pressures of the Baiyun Sag currently are considered to be normal, based on these terms: 1) Borehole pressure tests with pressure coefficients of 1.043–1.047; 2) The distribution of gas chimneys is limited to strata older than the Pliocene; 3) Disseminated methane hydrates, rather than fractured hydrates, are found in the hydrate samples; 4) The gas hydrate is mainly charged with biogenic gas rather than thermogenic gas based on the chemical tests from gas hydrates cores. However, periods of quiet focused fluid flow also enable the establishment of good conduits for the migration of abundant biogenic gas and lesser volumes of thermogenic gas. A geological model governing fluid flow has been proposed to interpret the release of overpressure, the migration of fluids and the formation of gas hydrates, in an integrated manner. This model suggests that gas chimneys positioned above basal uplifts were caused by the Dongsha Movement at about 5.5 Ma. Biogenic gas occupies the strata above the base of the middle Miocene and migrates slowly into the gas chimney columns. Some of the biogenic gas and small volumes of thermogenic gas eventually contribute to the formation of the gas hydrates.     

烃类成因对天然气水合物成藏的控制

天然气水合物具有能量密度高、分布广、规模大、埋藏浅、成藏物化条件优越等特点,是未来的新型海洋能源。模拟实验显示,在烃类气体供给充分,温度低于平衡温度、压力大于平衡压力的条件下,天然气水合物的形成对于烃类气体的来源没有选择性。然而,已经获取的天然气水合物样品的分析显示,形成水合物的气体大多数为微生物成因气体,只有少量为热解气。最新的研究显示,形成生物气的营养源丰富,适合微生物的地质条件宽泛,生物气能够为形成天然气水合物提供充足的气源。通过对热解气和生物气形成天然气水合物条件的研究,以及对天然气水合物的地质分布特征的分析,笔者强调指出,与热解气相比,生物气更易于形成天然气水合物,而热解气形成的天然气水合物实际上意味着资源的严重破坏,并进一步认为,南海天然气水合物勘探方向,应集中在有利生物气形成富集以及有利于水合物形成的地质条件的分析和地质体的调查上,而不是在常规的深部油气藏附近展开。     

南海神狐表层沉积物常量元素地球化学特征及其物源分析

通过对神狐海域109个站位表层沉积物样品的常量组分化学分析,研究了该区域海底沉积物常量组分的地球化学特征、R-型因子分析和典型组分分析与物质来源的关系。分析结果表明,SiO2含量最高,并随着水深增加而增大,CaO和CaCO3含量的变化趋势与SiO2正好相反;常量组分相关分析结果表明,SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、K2O、Na2O、TiO2、MnO之间存在显著至弱的正相关关系,而CaO、CaCO3和烧失量与上述组分呈明显的负相关关系。R-型N子分析和典型组分分析结果表明,神狐海域物质来源复杂,主要受陆源组分和碳酸盐型的生物碎屑组分控制,属于半深海沉积环境。     

南海北部东沙群岛HD196站位地球化学特征及其对水合物的指示

南海北部是中国海上油气的重要基地,也是中国天然气水合物调查的首选地区。对南海北部东沙群岛附近具有BSR特征的HD196站位沉积物样品的地球化学特征进行综合分析,得到以下结果:柱状样沉积物的常量元素的分布具有分段性,且与沉积物孔隙水中的离子浓度和甲烷含量的变化趋势相一致,可能对其下面是否存在天然气水合物有指示意义;同时柱状样沉积物孔隙水中离子浓度的变化与世界上发现天然气水合物地点的孔隙水离子浓度的变化一致。HD196站位的地质条件表明本站位具有天然气水合物形成的温压条件、气源条件和构造条件,因此在本站位的下面赋存天然气水合物的可能性比较大,在此进一步工作有可能取得天然气水合物勘查的突破。     

全球主要国家水合物探采计划与研究进展

随着世界上石油和常规天然气资源的消耗和减少,各国的研究人员正在致力于寻找新的替代能源,天然气水合物的发现、勘探、开发和利用为未来能源带来新的希望。由于天然气水合物具有重要的战略意义和巨大的经济价值,世界上许多发达国家和发展中国家都将其列入国家重点研发计划,美国、日本、印度、韩国、德国、挪威以及中国等均相继投入巨资进行海域天然气水合物调查甚至于开采试验。文章介绍了国际上主要国家天然气水合物勘探开发计划的历史和现状,重点阐述了国家层面的天然气水合物勘探开采计划、实施情况、资金投入以及战略研究,同时从整体角度,对天然气水合物现阶段关注的重点问题进行了阐述。按照各个国家的发展趋势和研究目标总结为3种类别:(1)美国,早期在研究机构和ODP航次支持下,积累了大量的地质实物资料,但由于受到页岩气工业革命等商业模式冲击,近期天然气水合物开采领域投资放缓,但仍然关注于理论和技术实践,并保持综合科学研究工作为主,待时机成熟后将再次注入国家预算资金;(2)中国、日本、印度、韩国,由于受到国内能源结构和储备的限制,对天然气水合物勘探开采持有非常积极的态度,国家资金投入丰厚,全部开展了多期次的近海的天然气水合物钻探工作,并且中国和日本近年在海域试开采领域突飞猛进,分别取得了重要性的阶段成果,极可能是未来世界上首批商业性开采的国家;(3)德国、挪威,作为传统的欧洲工业国家,利用雄厚的工业技术基础,在天然气水合物能源开采技术研究以及环境评估等方面另辟蹊径,着重关注于全球环境保护和二氧化碳置换甲烷技术,是天然气水合物研究领域的绿色保护者代表,可为后能源时代提供天然气水合物新的机遇。     

南海东北部HD196A岩心的自生条状黃铁矿

自生黄铁矿是海洋沉积物缺氧硫酸盐还原过程的主要产物。南海东北部的HD196A岩心中发现大量条状的自生黄铁矿,以中空或实心为主。含量分析表明,岩心500cm附近为黄铁矿富集带,与沉积物有机碳(Corg)、硫酸盐[SO4]2-、甲烷(CH4)以及碳酸钙(CaCO3)的地球化学特征分界一致,是岩心的沉积边界,反映了沉积物所处的缺氧环境。岩心沉积物地球化学剖面表明,有机质参与的硫酸盐还原过程和甲烷厌氧氧化作用是黄铁矿形成的主要因素。黄铁矿异常可以作为指示沉积物甲烷异常的标志之一。     

南海神狐海域地震——沉积相分析与沉积环境演化

应用高分辨率层序地层学方法在南海北部陆坡神狐海域天然气水合物的有利聚集区二级层序划分基础上共可划分出7 个三级层序,且在三级层序格架控制下,神狐海域可识别出席状、楔状、透镜状、丘状、充填状等5 个地震相和16 个地震亚相,沉积相发育以浊流和泥流为主。神狐海域沉积环境演化的总体特征以海平面下降为主,从层序C 到A 发育半深海--深海相到浅海相的地层,从上陆坡到下陆坡主要发育半深海--深海相地层。     

西藏纳木错—嘉黎断裂带铜多金属矿化特征及找矿模型

西藏纳木错—嘉黎断裂带是狮泉河-申扎-嘉黎结合带的重要组成部分,该断裂带为区内的控岩控界断裂,具有规模大、切割深的特点,是西藏念青唐古拉山地区铜多金属成矿的重要导矿构造.断裂带西起纳木错,东至嘉黎县城以东,全长320km以上,沿该带及两侧分布有大量地化异常及大、中型矿床(点).通过对区内地、物、化、遥资料的综合研究,分...