南海东北部陆坡海底微地貌特征及其天然气渗透模式

海底天然气渗漏是海洋环境中广泛分布的自然现象,在世界各大洋中都有发现。海底渗漏可以极大地改变海底地貌特征,形成多种与之相关的微地貌类型。海底渗漏和天然气水合物的赋存具有密切的关系,海底渗漏区常伴有埋藏浅、饱和度高的天然气水合物。对南海东北部陆坡海域浅地层剖面、多波束测探和地震反射剖面等资料进行综合研究,识别出海底麻坑、海底丘状体、大型海底圆丘、泥火山等与海底天然气渗漏有关的微地貌类型,且麻坑、海底丘状体/大型海底圆丘、泥火山微地貌分别代表了浅覆盖层快速天然气渗漏、浅覆盖层中等速度天然气渗漏和厚覆盖层快速天然气渗漏3种天然气渗漏模式。具有海底丘状体微地貌及声空白反射特征的浅层天然气聚集带,成为块状水合物最理想的发育场所,这可能称为南海北部陆坡勘察块状水合物的重要识别标志。     

南海北部陆坡东沙海域海底丘状体气体与水合物分布

海底丘状体在天然气水合物发育区是一种常见的微地貌,对丘状体的研究有助于理解海底流体渗漏模式以及水合物的赋存规律。本文研究南海北部陆坡东沙海域天然气水合物发育区海底丘状体的特征及其与水合物的关系。研究所用的数据包括准三维多道地震数据、多波束数据以及浅地层剖面数据。在多波束海底地形图上,丘状体表现为局部的正地形,直径大约为300 m,高出周围海底约50 m。浅地层剖面上存在明显的声空白以及同相轴下拉现象,指示了海底丘状体气体的分布以及流体运移的路径。丘状体周围明显的BSR表明局部区域可能发育有水合物,水合物钻探结果也证实了这一推测。三维多道地震剖面上,丘状体正下方存在空白反射区域,这与泥火山的地震反射特征类似。但空白反射区域内存在强振幅能量,而且丘状体正下方存在连续的反射层,这表明该丘状体并非泥火山成因。综合钻探结果以及三维地震成像结果,认为水合物形成过程引起的沉积物膨胀以及海底碳酸盐岩的沉淀是形成该丘状体的主要原因。     

东沙群岛西南海区泥火山的地球物理特征

多道反射地震和CHIRP浅地层剖面显示在南海东沙群岛西南陆坡和白云凹陷东部陆坡之间的深水(600~1 000m)陆坡上矗立着一系列高出周围海底50~100m的丘形地质体,其内部地层发生褶皱,反射波呈现杂乱和空白,海底声波屏蔽严重。浅地层剖面还显示丘状构造带有气体羽状构造,从海底进入水体高达50m。海底沉积取样分析表明,这些海丘区的表层分布着生物成因的致密碳酸盐结核。可以推断东沙西南的丘形地质体就是泥火山带,并且可能是一个重要的水合物潜在区。东沙西南海区泥火山表现出构造挤压和带状分布的特点,不同于南海北部神狐和九龙甲烷礁已发现水合物区的非泥火山,也不同于全球其他典型被动大陆边缘的泥火山特征,其构造成因和水合物潜力有待进一步研究。     

南海北部陆坡神狐海域浅地层与单道地震剖面联合解释——水合物区沉积地层特征

本文通过南海北部陆坡神狐海域浅地层、单道地震剖面联合解释,发现了一系列与天然气水合物密切相关的海底异常地貌、地层结构.在精细浅地层剖面上发现了陆坡丘状体、浅部断层以及由连续强反射层、声空白补丁、局部增强反射和声空白带构成的海底浅部含气带.浅部含气带位于海底之下34-82m,通过其空间分布位置判断,认为气体来源于深部天然气水合物的分解.在单道地震剖面上识别出麻坑、气体渗漏柱、褶皱、模拟海底反射(BSR,bottom simulating reflector)等结构.BSR位于我国首次钻取的天然气水合物样品深度之下,判断其为该区水合物稳定带底界.依据ODP1148站深海钻井的地层厚度、沉积速率、测年等资料进行地层划分,识别出渐新世、中新世等地层界面,初步建立了神狐海域水合物区沉积地层年代标尺.地层年代划分结果表明BSR、褶皱、首次钻取的水合物样品位于晚中新世至上新世地层内,以上地层成为南海北部神狐海域天然气水合物勘探重点目标层位.     

南海东北部陆坡天然气水合物区的滑塌和泥火山活动

本文研究了南海东北部陆坡天然气水合物区滑塌和泥火山活动的特征及表现形式,探讨了滑塌和泥火山活动对天然气水合物成藏的影响,提出了滑塌主导和滑塌、泥火山共同作用两种控制模式。根据地震数据、浅层剖面和海底地形数据解释,将研究区划分为规则滑塌区和泥火山活动影响区,并识别出泥火山、泥火山脊、凹槽、凹坑等特征地形。滑塌和泥火山活动是陆坡天然气水合物发育区重要的地形控制因素,两种活动共同作用产生复杂的地形特征。综合多条地震测线中似海底反射层(BSR)形态、连续性和滑塌、泥火山活动的关系,认为滑塌控制的区域,BSR连续,天然气水合物储藏较完整,泥火山活动区天然气水合物储藏也仅受到局部破坏。同时指出滑塌和泥火山活动对研究区长期天然气渗漏活动具有重要作用。     

天然气水合物存在的流体特征——以印度西部大陆边缘为例

印度西部大陆边缘的多道地震反射资料揭示了流体排驱是否与天然气水合物相关。在地震剖面上没有典型的似海底反射存在，为了在确定天然气水合物的存在，我们在印度西部大陆边缘的一个小水道找到其它地震反射证据。我们研究了通过海底的排气通道、麻坑、海底滑坡以及反映流体运移通道的断层、清楚的含气沉积、弱振幅、底辟和泥火山等，地震剖面上所有这些流体逸散特征预示着在天然气水合物稳定域内天然气水合物的可能存在。     

南海北部陆坡某海域浅层气的声学特征及其对水合物勘探的指示意义

海底天然气渗漏是海洋环境中广泛分布的自然现象,在世界各大洋中都有发现。海底渗漏的气体赋存于浅部地层,可以改变近表层沉积物的物理性质,使其在声学剖面上得以反映。通过对南海北部陆坡某海域研究区浅地层剖面和地震数据分析,在浅地层剖面上发现了声空白、声混浊、增强反射层、速度下拉等特征,在地震剖面上则识别出气烟囱或泥底辟、亮点、速度下拉、增强反射层等特征。以似海底反射层（BSR）作为地震剖面上明显的含气层标志,划分了2套含气系统。通过浅地层剖面与地震剖面联合解释认为,BSR之下气烟囱／泥底辟的发育导致了亮点、速度下拉、增强反射层等声学特征的发生,BSR之上水合物层的存在则可能起到封堵天然气而使其发生侧向运移的作用,在气体封堵相对薄弱的位置,天然气向上运移形成声空白、声混浊、增强反射层、速度下拉等特征。以声空白代表的天然气聚集带可能成为块状水合物的发育场所,可能成为较有潜力的勘探目标。     

尖峰北盆地含气流体运聚疏导组合特征及对水合物成藏的控制作用

南海北部陆坡尖峰北盆地发育良好的气源及含气流体运聚疏导条件,具备较好的天然气水合物成藏潜力。为深入揭示尖峰北盆地水合物的成藏地质特征,基于高精度三维多道地震、浅地层剖面、多波束资料,深入分析了研究区深、浅部含气流体运聚疏导通道的地质、地球物理特征及对水合物成藏的控制作用。详细刻画了研究区深、浅部主要含气流体疏导通道的形态特征、发育规模、分布特点及对含气流体运聚的控制作用;重点剖析了深、浅部含气流体疏导通道组合特征及与水合物分布的耦合关系,最后结合水合物成藏地质条件,探讨了研究区水合物的成藏模式及影响因素。研究结果表明:尖峰北盆地的含气流体疏导通道主要以断裂型为主,亮点反射、反射空白带、BSR、声空白、声浑浊等含气流体运聚及水合物赋存指示标志多出现在沟源断层、古隆起伴生断层、多边形断层的顶部及邻近区域。以T3反射界面为界,其下伏沟源断层、古隆起伴生断层与上覆多边形断层构成的深、浅部含气流体疏导通道在垂向上相连通,沟通了深部气源层与浅层水合物稳定域,形成了"沟源断层—多边形断层"与"古隆起伴生断层—多边形断层"两种含气流体运移与水合物成藏模式。多边形断层的存在一方面促进了含气流体向浅层发生"中继疏导",控制水合物富集成藏;另一方面,在多边形断层密集发育段,强烈的流体充注会引起局部温压平衡破坏和水合物分解、渗漏,导致"断续型"BSR的产生。浅层气体的渗漏和扩散可以持续作用至海底并对海底形态进行改造,导致海底滑塌、断裂、麻坑、丘状体等一系列海底微地貌的形成。     

天然气水合物勘探中地震测线的布设：以冲绳海槽盆地为例

天然气水合物因其储量巨大、分丰广泛已受到或正受到各海洋国爱的高度重视。目前寻找天然气水合物最简单、最有效的方法就是在地震剖面上识别出似海底反射层。怎样布设地震测线才能提高冲绳海槽盆地发现ＢＳＲ的成功率？本文拟从水深、海底微地貌、泥火山或泥岩底辟、地震和火山以以及海底滑坡等几个方面进行阐述,以期起到抛砖引玉的作用。     

南海中建海域麻坑发育特征及成因机制

海底麻坑在圈定潜在的天然气水合物发育区和指示海底地质灾害方面都具有重要意义。基于南海中建海域的高密度三维地震资料,采用自动追踪技术对研究区海底地貌特征进行了刻画,发现了众多形态各异、大小不一的麻坑,可分为圆形麻坑、椭圆形麻坑、拉长形麻坑、新月形麻坑和复合型麻坑等5类。中建海域的海底麻坑主要发育在海底地形坡折的位置,成群、成带分布,在地形平坦的位置麻坑不发育。影响中建海域麻坑形成的因素主要有火山活动、断裂活动、水合物分解、海底底流等。引起中建海域海底形成麻坑的流体主要有4种,分别是火山热液、天然气水合物分解的气体、沿断裂向上运移的深部油气及火山热液与天然气水合物分解气体的混合。     

南海天然气水合物的成矿远景

通过对南海的中新生代区域构造、中上新世纪沉积、近－现代地貌及地温条件的分析，结合ODP184航次钻探成果和水合物最新调查资料，探讨了南海水合物的成矿条件，认为具有良好的成矿地质构造环境；通过对南海陆坡深水区现有大量多道地震调查资料的重新判读，发现南海地区存在多处水合物的地震标志－BSR，以活动边缘笔架增生楔和非活动边缘西沙－东沙为例，重点解剖水合物的地震特征，建立其成藏模式，总结其成矿规律，预测水合物资源远景，为今后在该海域寻找水合物矿床、预测水合物资源远景起到抛砖引玉作用。     

南海天然气水合物的形成和分布

从物理海洋、古气候、沉积环境和构造环境分析入手，研究了南海天然气水合物的形成条件。研究结果表明，在整个南海海域，天然气水合物生成的条件是存在差别的。南海，东北部，在氧同位素2、4、6期，由于菲律宾海的高盐度海水的注入，使这里的生物生产率特别高，陆坡上沉积了丰富的有机物质，加上此期间该处的沉积速率高，为天然气水合物的生成提供了物质条件；另外，自中新世末以来，由于菲律宾海板块与欧亚板块在台湾地区发生碰撞，对南海北部产生北西向挤压，加快了流体在沉积物中的活动，为天然气水合物的生成提供了良好的构造环境。因此认为南海东北部陆坡应是南海天然气水合物最丰富的地区。     

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。     

利用地热开采南海天然气水合物的技术研究

近年的研究表明南海北部陆坡区发育有底辟构造、海底滑坡以及活动断层带等有利于天然气水合物形成的地质构造环境.受深部地幔上隆的影响,南海整个海区热流背景值偏高,地热资源十分丰富,由此提出了利用地热加热海水,用热激发法分解天然气水合物的设想,并设计了初步的生产工艺.用传统热激发方法开采天然气水合物藏本身需要消耗大量能源,而且...     

南海北部天然气水合物研究进展

天然气水合物是一种新型的储量巨大的绿色能源,是目前世界各国研究界的研究热点之一。我国以及美国、日本、印度、韩国等国家都采集到了天然气水合物的实物样品。虽然我国对天然气水合物的研究起步较晚,但近年来的研究已经取得了飞速的进步,而且也于2007年5月在南海北部陆坡的神狐海域成功采集到天然气水合物的实物样品,这是在南海海域首次获取天然气水合物实物样品,证实了南海北部蕴藏着丰富的天然气水合物资源,标志着我国天然气水合物调查研究水平又上了一个新的台阶。目前,南海北部陆坡已经作为我国天然气水合物未来开发的战略选区之一。在总结我国天然气水合物以往十几年研究工作的基础上,综述了我国天然气水合物近年来在南海北部的地质、地球物理、地球化学3个方面的研究进展,提出了未来天然气水合物勘探和研究的方向和建议。     

南海台西南盆地天然气水合物区沉积物的地球化学和微生物特征分析

The Taixinan Basin is one of the most potential gas hydrate bearing areas in the South China Sea and abundant gas hydrates have been discovered during expedition in 2013. In this study, geochemical and microbial methods are combinedly used to characterize the sediments from a shallow piston Core DH_CL_11(gas hydrate free) and a gas hydrate-bearing drilling Core GMGS2-16 in this basin. Geochemical analyses indicate that anaerobic oxidation of methane(AOM) which is speculated to be linked to the ongoing gas hydrate dissociation is taking place in Core DH_CL_11 at deep. For Core GMGS2-16, AOM related to past episodes of methane seepage are suggested to dominate during its diagenetic process; while the relatively enriched δ18O bulk-sediment values indicate that methane involved in AOM might be released from the "episodic dissociation" of gas hydrate.Microbial analyses indicate that the predominant phyla in the bacterial communities are Firmicutes and Proteobacteria(Gammaproteobacteria and Epsilonproteobacteria), while the dominant taxa in the archaeal communities are Marine_Benthic_Group_B(MBGB), Halobacteria, Thermoplasmata, Methanobacteria,Methanomicrobia, Group C3 and MCG. Under parallel experimental operations, comparable dominant members(Firmicutes and MBGB) are found in the piston Core DH_CL_11 and the near surface layer of the long drilling Core GMGS2-16. Moreover, these members have been found predominant in other known gas hydrate bearing cores, and the dominant of MBGB has even been found significantly related to gas hydrate occurrence. Therefore,a high possibility for the existing of gas hydrate underlying Core DH_CL_11 is inferred, which is consistent with the geochemical analyses. In all, combined geochemical and microbiological analyses are more informative in characterizing sediments from gas hydrate-associated areas in the South China Sea.     

浅剖资料在南海北部东沙西南海域水合物调查中的应用

南海北部东沙海域陆坡已经被证实为天然气水合物前景分布区,浅地层剖面数据以其高效率采集过程和浅表层高分辨率的特点被国内外学者应用到天然气水合物调查中并取得了很多成果。以南海北部东沙西南海域的两条浅剖测线为例,分析了该区浅表层沉积物的声学特征,并在浅剖剖面上发现了浅层含气带以及气体泄露现象,初步推测为深部的天然气水合物分解后通过断层运移到浅层中形成了浅层含气带,部分浅层气体还通过泄露点喷射到海水中从而形成了剖面中的气体泄露现象。最后,进一步通过对研究区域的沉积及气源条件、温压条件、地质及生物证据的讨论,证实该区具有天然气水合物发育的基本条件,因此,可以证实上述浅剖资料解释中关于天然气水合物的推测。