西沙海槽研究区天然气水合物地球化学勘探及成藏模式研究
日本南海海槽天然气水合物研究现状
2001年6月地球物理学进展第16卷第2期日本南海海槽天然气水合物研究现状宋海斌1，2松林修2（1.中国科学院地质与地球物理研究所，北京100101；2.日本地质调查所，筑波3058567）摘要：本文介绍日本在其周围海域特别是南海海槽的海洋天然气水合物研究工作.首先介绍其研究简史、研究计划、研究队伍及早期研究成果.其次，介绍了西南海海槽天然气水合物的勘探、研究状况.然后，介绍了五年计划实施的东南海海槽地球物理勘探、钻探状况.最后指出，南海海槽的一些新资料深入的综合研究无疑会给世界水合物研究增添新的内容.关键词：天然气水合物；日本；南海海槽中图分类号：P722.3；P744.4文献标识码：A文章编号：1004-2903（2001）02-0088-111前言由于日本国内缺乏常规油气资源，因此对海洋天然气水合物的开发寄予厚望.日本基于其雄厚的经济实力投入巨资设立国家计划，组织石油公司、国立研究所、大学的研究与技术人员开展海洋天然气水合物的研究、勘探工作.并积极开展国际合作（包括加拿大、美国等），充分结合深海钻探DSDP/大洋钻探ODP的工作，取得了世人注目的成就.日本在世界天然气水合物的勘探与研究中占非常重要的地位.因此，介绍日本在其周围海域特别是南海海槽的海洋天然气水合物研究工作是很有必要的.日本的一些研究工作并没有发表，有的也正在进行之中，发表的也多是日语论文，日本国外的研究者很难了解其真正的发展现状.本文也只是尽力向国内研究者简单地介绍其研究现状（图1）.2日本天然气水合物研究概况!."研究简史日本对天然气水合物的研究可简单分为两个阶段，5年（1995~1999）计划开始前与5年计划开始后，也就是1994年以前与1995年以后.5年计划开始前，在20世纪80年代晚期，在一些国立研究所，主要是地质调查所开展了小规模的甲烷水合物研究，目的是调查日本周围海域水合物存在的可能性［1-2］.其他工作通收稿日期：2001-02-05；修订日期：2001-04-01.基金来源：STA Fellowship、中国科学院全国优秀博士学位论文专项资金和国家自然科学基金项目（49904007）.作者简介：宋海斌，1968年生，男，博士，中国科学院地质与地球物理研究所副研究员，主要从事海洋地球物理研究.图1日本周围海域天然气水合物分布（由日本地质调查所Satoh 编绘）［33］ribution of Gas hydrate around Japan（CompiIed by M.Satoh ，GeoIogicaI survey of Japan ）［33］常是通过国际交流完成的［3-4］.南海海槽的深海钻探31航次、87航次、大洋钻探131航次，日本海的大洋钻探124航次额外地给日本的水合物研究增添了丰富的资料［5-7］.124航次768B 孔、131航次808孔均钻取了水合物岩样，得到水合物存在的依据.作为1995年ODp164航次首席科学家的Mastumoto 博士也无疑给日本的水合物研究增添了活力［8］.1996年11月日本地质学杂志专辑基本上反映了早期的日本水合物研究现状［8-12］.5年计划开始后，石油公团组织10家公司开展东南海海槽调查与钻探工作，其主要工作是钻探及其相关技术，集中在水合物是否能成为将来的能源这一主题上.而地质调查所与东京大学等的一些科学家还在其他项目的支持下开展深入的研究工作.自1994年以来，日本地调所与东京天然气公司、大阪天然气公司、日本石油勘探公司合作进行天然气水合物的基础研究，早期的一些研究成果在1998年的地质调查所月报的专集中发表［2，13］.1997~1999年通产省下的新能源（产业技术综合开发机构NEDO 还设立了以研究为主题的项目—天然气水合物资源化技术先导研究开发，这些成果基本上没有发表［14，15］.虽然人们也在关心日本周围其他海域的天然气水合物的赋存状况，但此时主要精力已化在西南海海槽与东南海海槽的天然气水合物勘探、钻探与研究.至今为止，这两个地区积累了丰富的地球物理（包括・98・第16卷第2期宋海斌等：日本南海海槽天然气水合物研究现状多道地震、高分辨地震、深拖地震、海底地震仪观测、广角地震、“学院式”三维地震、高精度热流等等）、钻探、深潜器、地质与地球化学资料16-25］，可以说是世界天然气水合物研究最合适的天然场所之一（其他两个为布莱克海台与Cascadia 大陆边缘）.这一阶段国际合作更加广泛，有例行的日加工作会议（加拿大方主要是冻土带与Cascadia 大陆边缘水合物的研究者），美国、法国科学家也常常来日本完成有关工作.!.!研究队伍日本天然气水合物的海洋地质与地球物理研究主要由日本地质调查所、日本石油公团以及有关的公司（如日本石油勘探公司JAPEX ）、东京大学等三个部分组成.日本地质调查所组成了以资源能源部部长Yoshihisa Okuda 博士为首含19名科学家的研究队伍，主要包括资源能源部Yoshihisa Okuda 博士、Osamu Matsubayashi 博士、Manabu Tanahashi 博士、YoshioWatanabe 博士、Sumito Morita 博士（在石油公团出差），海洋地质部的Shin -ichi Kuramoto 博士、Mikio Satoh 博士，地壳化学部的Noboru Imai 博士、Tatsuo Maekawa 博士，地壳物理部的Naomi Kano 博士.日本地质调查所的科学家主要参与19971999年的先导研究项目及其他课题的研究，基本上没有参与5年计划的工作.东京大学的科学家主要有Ryo Matsumoto 博士、Hidekazu Tokuyama 博士、Juichiro Ashi 博士等.JAPEX 及其下属的地球科学综合研究所主要有Yutaka Aoki 博士、Akio Sakai 博士.在石油公团成立了以Takashi Uchida 博士为首的研究队伍（Hailong Lu 博士是其中一员），与以加拿大地质调查所Dallimore 博士为首的研究队伍合作，执行东南海海槽项目（包括麦肯基三角洲的钻探）的勘探、研究工作.!."研究计划基于1993年的实例研究，地调所估算了日本周围海域的甲烷水合物的资源量大约为6X 1012m3，是1992年日本全国天然气消耗量的100倍［1］.许多研究者指出日本周围的深海沉积物中的甲烷水合物蕴藏有巨量甲烷.上述估计与观点影响了日本石油委员会，他们在1994年向通产省提交了一份水合物研究建议书.建议书在国家第8个5年计划内，也就是在1995~1999年计划进行地球物理与钻探调查，并在1999年钻探天然气水合物.1998年在加拿大麦肯基三角洲冻土带水合物的钻探是该项目的重要组成部分.在通产省的资助下，日本石油公团开始执行“作为未来国内能源的甲烷水合物评估”项目.计划的评估方法包括地震调查和野猫井钻探.野猫井命名为通产省南海海槽井（MITI ”Nankai Trough ”），在1999年末钻探作为非常规油气藏的甲烷水合物与作为常规油气藏的中新统目的层.通产省于1995年在日本石油公团内组成了甲烷水合物推进委员会.为了1999年的南海海槽的成功钻探，委员会在1996年实施了与钻探、地球物理调查有关的技术上的综合研究.然后，与天然气水合物勘探有关的大部分科学家与技术人员集中研究钻探计划.项目还包括1995年ODP164航次钻探的初步研究及与加拿大、美国、俄罗斯开展冻土带钻探的国际合作.与钻探为主题的项目相对应，19971999年通产省下的新能源（产业技术综合开发机构NEDO 还设立了以研究为主题的项目—天然气水合物资源化技术先导研究开发.由通产省工业技术院的日本地调所、资源环境技术研究所、北海道工业技术研究所等3个国立研究所与地球科学综合研究所、日本海洋钻探公司、能源综合工学研究所、工程振兴协会等4个单位合作进行天然气水合物的探查、钻探、利用系统、环境影响4个方面的深入研究，取得了丰硕的成果.・09・地球物理学进展2001年这两个计划已于2000年3月完成，在2001年3月前新的研究计划还没有开始实施.由于野猫井的钻探取得了令人鼓舞的成果，预测很快就会开始实施新的大型项目.!."早期研究成果!.".#甲烷水合物相图的研究日本地调所利用实验得到了甲烷水合物相图.具体包括以下几个方面：研制了甲烷水合物合成仪器［26］，并进行了改进［27］以观测甲烷水合物的合成与分解过程；研究了纯水与纯甲烷合成甲烷水合物、甲烷水合物分解的温压条件［26］，研究表明甲烷水合物形成与分解相比，需要较底的温度、较高的压力；并进行了用盐水与纯甲烷合成甲烷水合物，盐水的相平衡曲线与纯水的相平衡曲线相比向低温、高压方向移动［27］；利用甲烷水合物合成实验，了解温度、压力（水深）、气体与水的组分等因素的相互关系.利用甲烷水合物实验得到的相图，探讨了甲烷水合物的自然界中的赋存条件与注入暖和的盐水进行甲烷水合物开发的模型［2］.地震反射剖面上的BSR 与实验得到的相图相关联.!.".!日本周围海域天然气水合物的分布自1974年以来，日本地调所利用R /V Hakurei-maru 号在日本周围海域进行海洋地质与地球物理调查，编制海洋地质图.同时，通产省在2000m 水深范围内进行了以海上石油与天然气勘探为目标的地球物理调查.这些调查获得的反射地震剖面的分析表明，BSR 主要分布在南海海槽的内陆坡与北海道周围海域［2］.南海海槽的地质背景与BSR ：南海海槽是上新世以来菲律宾海板块向欧亚板块俯冲形成的年轻海沟.在水深800~2000米的内陆坡，分布有数个上第三系沉积充填的弧前沉积盆地.在弧前盆地的外侧，较深的陆坡处有增生楔发育.BSR 通常分布于南海海槽北侧的弧前盆地内.形成单个“圈闭”，这些“圈闭”与局部地形高有关，并可能与下部的沉积与基底构造高对应.区域上BSR 分布于南海海槽的下陆坡、增生楔发育的地方.通常被逆冲断层错断，并被滑坡堆积扰动，因此BSR 的分布相当复杂.在南海海槽区深海沉积盆地的BSR 分布区，地震反射较强，可能与甲烷水合物层下方游离气的存在有关.北海道周围的地质背景与BSR ：由于北海道岸外海水温度较低，因此BSR 广泛分布于北海道周围海域，特别是鄂霍次克海水深超过500m 的地方，强BSR 分布较多.值得指出的是，这一地区一些BSR 与水合物无关，代表的是蛋白石的相变带，这些BSR 为正极性.日本周围海域有两种BSR 分布类型［2］，一种是闭合的，大体与下部地层地质构造有关的地形高对应；另一种是平坦/平原类型，BSR 分布均匀并与沉积平原对应.前一种在南海海槽深海台地的东端非常典型.1983年在深海台地附近，有一口老的勘探井，深达469m （比BSR 浅）.钻遇的下部地层—下中新统有丰富的生烃潜力与相当的成熟度，也有气显示.但是，在这一地区，可能有深部供给的热成因气运移到水合物稳定带.而后者主要分布在鄂霍次克海地区，那里分布着厚厚的比下中新统还年轻的地层.多年来许多研究者指出并研究了南海海槽BSR 的存在［11］.基于这些研究，甲烷水合物被认为是广泛分布于南海海槽，并估算了其包含的天然气的体积.Krason ［28］与Matsumoto［29］估算为（0.42~4.2）X 1012m 3和（0.8~8.0）X 1012m 3.括号内的数字代表甲烷水合物带的厚度，前者为1m ，后者为10m.Satoh 等［11］估算了四国岸外南海海槽地区的天然气水合物与有关的游离气资源量，分别为2.71X 1012m 3与1.6X 1012m 3.・19・第16卷第2期宋海斌等：日本南海海槽天然气水合物研究现状3西南海海槽的天然气水合物调查与钻探南海海槽从本州中部岸外、延伸到四国岸外，再向南到九州以东，最大水深4800m.南海海槽地区的地质与地球物理资料非常丰富.有工业部门与研究机构的反射与折射地震数据、完整的水深与旁侧声纳数据、大量的热流分析数据以及四个航次（31、87、131、190）DSDP /ODP 数据［24-25］.值得指出的是，在1999年6月~8月日美合作还采集了80km X 8km 的三维多道地震数据［20，22］.高分辨率的地震剖面揭示了通过增生楔的数个构造单元的面貌，根据Ewing 9907/9908航次3维地震数据的解释表明，沿着Muroto 断面自海沟向陆方向，增生楔可划分为南海海槽轴心带、原逆冲带PTZ （proto-thrust zone ）、叠瓦状逆冲带ITZ （imbricate thrust zone ）、前缘无序逆冲带OOSZ （out-of-seguence thrust zone ）、大个逆冲板片带LTSZ （large thrust slice zone ）与向陆倾斜反射带LDRZ （landward-dipping reflector zone ）［22，24-25］.虽然2000年的190航次没有采获天然气水合物固体，但有其存在的间接依据［24］.在陆坡上的1176站位与1178站位，温度测量与孔隙水氯离子浓度数据都指示有天然气水合物.由于水合物在外界温度与压力条件下是不稳定的，因此在采获过程中，水合物分解了.如果不是特别丰富的话，采获固体水合物不太可能.1176与1178站位位于海水甲烷水合物稳定带内.由于在这些站位甲烷是主要的气体，而且这些站位是非热成因的大洋站位，如果存在天然气水合物，必定是甲烷水合物.甲烷水合物的形成是一个高度的放热反应，而它的分解需要消耗大量的热能，并使岩心冷却.在1176站位的两个钻孔，在距海底220~240m 处测量到比周围还泠的温度，才4~5C.由于岩心采获率很低，在240~320m 范围没有数据.孔隙流体氯离子浓度指示比其他稀释过程少稀释约1%.在1178站位，天然气水合物似乎特别丰富.基于孔隙流体氯离子浓度资料，在120~400m 之间存在甲烷水合物，在150~200m 浓度最高.在距海底200m 处，测量到最低达0.5C 的温度.在一些钻孔，大多在150~200m 处，测量到4~6C 的温度.在1178站位，氯离子浓度—深度剖面显示，在90200m 有较陡的下降，并有两个极小值.第1个位于170~185m ，第2个极小值为524Mm ，而底水的值为558mM.这对应甲烷水合物分解造成大于6%的稀释.在150~200m 之间背景稀释值为3%.在200~400m 之间，氯离子浓度继续下降，逐渐从547mM 下降到BSR 深度（约420m ）处的517Mm ，对应7%的稀释.在氯离子浓度剖面上，叠加在背景值上有很多极小值.这表明在90~400m 之间，存在分散状的天然气水合物，对应3~4%的氯离子稀释值，特别是粗颗粒的沉积层中有较高的饱和度，对应6~7%的稀释值.在BSR 下方，氯离子浓度急剧下降，500m 处达到470mM 的最小值，至少6%的稀释值.这个低值带的原因仍然不清楚.这可能与更丰富的古BSR 对应，水合物分解没来得及释放稀释信息.与这一情形对应，在这一深度，有高浓度的甲烷.沉积与构造可能导致这种BSR 的向上移动.・29・地球物理学进展2001年4东南海海槽的调查与钻探4.11996年的地震调查与井位确定东南海海槽地区被选为调查区有以下原因［19］：1）在这一地区有常规油气远景；2）与甲烷水合物有关的BSR 在水深小于1000m 的浅水区域被发现；3）BSR 分布区与深部油气目标在同一位置.此外，南海海槽地区接近日本太平洋海岸工业带，是日本最大的油气消耗地区；甲烷水合物的天然气运输也方便.虽然在井位选择时没被考虑，但这无疑是比其他地区优越的重要原因.日本石油公团JNOC 于1996年在东南海海槽进行了常规与高分辨率地震调查［19］.与常规地震相比，高分辨率地震给出了层理、断层、BSR 等较好的横向与垂向分辨图像.与常规地震相比，高分辨地震调查的气枪体积小、气枪与检波器的深度浅、采样间隔小、道间距也小（表1）.处理方面，只应用了几何扩散校正、没有使用自动增益控制以保持相对真振幅信息；没有用倾斜时差校正与多次波压制以不扭曲子波波形（表2）.在高分辨地震记录上，BSR 有以下特征：与海底反射相比为反极性，相对高的振幅及部分不连续与不清楚（不是单个层而是高振幅带）.表1东南海海槽地区地震调查的采集参数［19］Tabie 1Data acguisition parameters of the seismic surveys in the Nankai Trough area［19］常规地震高分辨地震总的调查长度1007km 533km 炮点距25.0m 25.0m 道间距12.5m 6.25m 检波器深度12m 8m 记录道数280480叠加次数7060震源Sieeve 气枪Sieeve 气枪气枪体积2200in 3800in 3气枪压力1800psi 1800psi 气枪深度6m 4m 记录长度6s （beiow S.L.）5s （beiow S.L.）记录采样间隔2ms （在处理阶段重采样为4ms ）1ms （在处理阶段重采样为2ms ）表2东南海海槽地区地震调查的数据处理参数［19］Tabie 2Outiine of the data processing of the seismic surveys in the Nankai Trough area［19］常规地震高分辨地震最小相位子波!!振幅恢复!!反褶积!!多次波压制!X 动校与切除!!倾斜时差校正（DMO ）!X 共中心点叠加!!时间偏移!!相对真振幅处理X !・39・第16卷第2期宋海斌等：日本南海海槽天然气水合物研究现状处理结果表明，调查区有4块明显的BSR 分布区，分别是东南陆坡（水深900~1500）、第一Tenryu 圆丘南部斜坡（水深600~800）、Tenryu 峡谷与Ryuyo 峡谷之间的鼻状地形区（水深900~1200）、第二Tenryu 圆丘的西坡（水深500~1200）.在第一与第二Tenryu 圆丘的顶部，水深小于500m ，没有识别出BSR ，这些地区的温压条件不满足水合物稳定带的存在.建议的通产省南海海槽井位于Tenryu 峡谷与Ryuyo 峡谷之间的鼻状地形区，井位处BSR 的深度为290m.勘探区的附近通产省有2口钻井，“Sagara ”与“Omaezaki-oki ”，深达下第三系.2口钻孔的结果表明在这个地区分布有储集岩与成熟的烃源岩.“Omaezaki-oki ”的上渐新统与“Sagara ”的上渐新统与下中新统含总有机碳（TOC ）0.5%~1%，因此，认为它们是烃源岩.预测成熟的烃源岩（R 0!0.5）在“Omaezaki-oki ”井3000m 以下，在下沉地区大部分的上渐新统与下中新统被认为是成熟的.特别Tenryu 峡谷地区有厚厚的沉积，碳氢物质在那里生成.“Sagara ”井的Sagara 组有大于20%的孔隙度，通过DST 测试证实有天然气产出.Sagara 组被认为是在这个地区广泛分布，有砂岩发育.与生物成因天然气有关的泠泉被深潜器、ROV 调查与流体分析观测或检测到.被认为是水合物分解形成的流体与天然气造成的［30］.这样的泠泉主要分布在平行南海海槽轴向的断裂处，并存在Calyptogena 生物群落.在活动断裂附近也观测到大尺度的凹坑状的凹陷，这些凹陷的成因被解释为与活动断裂的活动与有关的水合物的分解相联系［21］.石油公团在Ryuyo 峡谷的一个重力活塞样品富有甲烷的天然气的!13O 值为-75.4%，意味着是生物成因.根据石油公团的地震调查资料（包括1996年的高分辨地震）确定了野猫井的位置.建议的野猫井距Tenryu 河河口40km.它位于第一Tenryu 圆丘的西南延伸部分上，在北西以Tenryu 峡谷为界，在南东以Ryuyo 为界.圆丘与峡谷在周围区域也很发育，局部地形的走向与南海海槽平行，为北东东—南西西.野猫井的选取主要是因为在同一位置上识别出中新统远景目标与清晰的似海底反射层.也就是说，通产省—石油公团计划的野猫井，一方面勘探甲烷水合物，另一方面勘探BSR 下方的游离气与深部常规油气藏.从勘探甲烷水合物的角度来说［31］，钻探的目标是澄清BSR 的成因与甲烷水合物的产状，评估BSR 下方的游离气，收集帮助阐明甲烷水合物经济意义的基本数据.这一野猫井水深950m ，BSR 深度是距海底290m ，设计井深距海面2800m.4.21997年的井位调查1997年石油公团进行了1999年野猫井的井位调查，包括钻了两口深达250m 的井、间歇地取样与地震调查［19］.目的是预测浅层气的分布以预防钻井灾害，为设计1999年的钻探下套管计划提供技术资料.采获样品以检查甲烷水合物的存在与否，并进行一些地质评价的参数测量.在两个深约250m 钻孔中采获了样品.证实地层有足够的强度放置套管.钻探时温度测量表明地温梯度为4C /100m ，海底的温度为3~4C.利用地温梯度与Dickens 等（1994）的相图，甲烷水合物稳定带的底界在250~300m.钻取的地层包括了大部分甲烷水合物稳定带地层，采获的岩芯包括以泥岩为主的碎屑沉积，并有少量沙层，但在井孔的下部有更多的沙层.虽然岩芯中没能观测到甲烷水合物，没有甲烷水合物的直接存在依据，但一些层的孔隙水氯・49・地球物理学进展2001年离子浓度较低表明可能存在水合物［32］.井位调查时取得的地震剖面上，BSR 的分布清晰明了.与1996年的高分辨地震相比，浅地震数据有非常高的分辨率.由于新剖面上的BSR 不连续，原先设计的井位向南南东方向移300m.新井位处有连续的BSR ，在它的下方有连续的反射层，推测与气水界面有关.BSR 的不连续被认为是与地层孔隙与渗透率的不均匀分布有关.一个倾斜的高孔隙度的砂岩层在层内可能有水平的BSR.而不渗透的泥岩层，不含水合物，没有BSR.甲烷水合物在倾斜层中发育，形成了不连续的BSR.!."#$$$年的钻探在日本主要报纸2000年1月20日的夕刊与1月21日的朝刊上，日本石油公团发布了东南海海槽水合物钻探与评价的初步成果［33］.作业者为JAPEX.井位离Shizuoka 省OmaezakiSpur 岸外Tenryu 河出海口50km ，水深945m.计划井深距海面2800m ，距海底1855m.钻机是美国Reading &Bates Falcon Drilling 公司的“M.G.~ulme Jr.”.预算为50亿日圆.井位的WGS -84坐标为137 44'52"E 、34 13'08"N.1999年11月12~14日，为调查浅层气，进行了水深945m 、井深1600m 的第一口先导孔钻探.为了预报钻探的热引起水合物分解有可能造成的天然气的突然排出，在海底井孔处有装备仪器的遥控潜水器ROV （Remotely Operated Vehicle ）监测.但在钻探过程中，没有发现排出的天然气.1999年11月14~16日为了检查水合物是否存在并预报其深度，进行了带随钻测井的水深945m 、井深1486m 的第二口先导孔钻探.在反射地震资料预测的深度处，发现了高电阻率层的存在.1999年11月16日，主孔开钻.1999年11月19日~12月2日.进行了常规的取芯.在1110~1146m 与1151~1175m 处进行了5次取芯，采获率为35.5m /60m.在1254~1272m 处尝试了保温保压取芯仪，采获率为5.5m /18m.石油公团研制开发的保温保压取芯仪第一次在日本海域使用.但是，由于操作困难，保温保压取芯没有完成.在1175~1254m 尝试了27次保温保压取芯，采获率为27.1m /79m.利用保温保压取芯仪与其它取芯仪采获了1110~1272m 处的一些砂岩层.根据岩样释放的大量天然气、异常低的岩样温度与孔隙水氯离子浓度低异常，证实了在1152~1210m 处总厚16m 的三层沉积物中存在甲烷水合物.在岩芯被带到船上时，已经没有水合物存在了，一些沉积物可能由于气体流动与后续的脱水作用显的有些扭曲.因此，没有采获固体水合物.至今为止，天然气水合物量的估计是根据氯离子浓度的分析计算得到的.这三层沉积物中天然气水合物占总体积的20%，因此，饱和度高达80%，是布莱克海台的10倍.初步估算，含有525X 106m 3/km 2的甲烷气.这些钻探成果表明，从水合物中提取甲烷是有前途的.虽然被发现的水合物层比希望的要薄，但水合物饱和度特别高，达到80%，钻探的结果是有前景的，以后的研究与开发活动更实在了.如果足够的水合物被识别，开采方法达到完善，估计开始甲烷水合物的商业开采的最早时间为2010年左右.甲烷水合物的采获率达到10%，就被认为完全有经济价值.・59・第16卷第2期宋海斌等：日本南海海槽天然气水合物研究现状5小结ODP196航次于2001年将在西南海海槽进行钻探，会进行随钻测井测量、并安放一些长期观测设备.在东南海海槽的ODP 钻探建议也有几年了，集中在双BSR 与天然气水合物的动态演化这一主题上，在将来可能也会实施.西南海海槽与东南海海槽的一些新资料（三维地震、高精度热流、钻探资料）深入的综合研究无疑会给世界水合物研究增添新的内容.此外，新一轮勘探开发研究也即将实施，因此，日本南海海槽的天然气水合物研究更会举世注目.参考文献［1］Okuda Y.Naturai gas hydrate as future resources ［J ］.Jour.Jap.Inst.Ener.1993，6，425~435（in Japanese with Engiish Ab-stract ）.［2］Okuda Y.Introduction to expioration research on gas hydrates in Japan ［J ］.Buiietin of the Geoiogicai Survey of Japan ，1998，49（10），494~500.［3］Yamano M ，Uyeda S ，Aoki Y ，Shipiey T H.Estimates of heat fiow derived from gas hydrates ［J ］.Geoiogy ，1982，10：339~343.［4］Ashi J ，Taira A.Thermai structure of the Nankai accretionary prism as inferred from the distribution of gas hydrate BSRs.In Un-derwood［A ］，M.B.（Ed.），Thermai evoiution of the Tertiary Shimanto Beit ，Southwest Japan ：an exampie of ridge-trench inter-action.Spec ［C ］.Paper.-Geoi.Soc.Am.，1993，273：137~149.［5］Karig D E ，Ingie J C ，Jr.，et ai.Init.Repts.DSDP ，31：Washington （t.Printing Office ）1973.［6］Kagami ，H ，Karig D E ，Couibourn W T ，et ai.，Init Repts.DSDP ，87：Washington （t.Printing Office ），1986.［7］Taira A ，Hiii I ，Firth J V ，et ai.，Proc.ODP ，Init.Repts.，131：Coiiege Station ，TX （Ocean Driiiing Program ），1991.［8］Matsumoto R ，Watanabe Y ，Sato M ，et ai.Distribution and occurrence of marine gas hydrates-Preiiminary resuit of ODP ieg 164：Biake Ridge Driiiing ［J ］.Jour.Geoi.Soc.Japan ，1996，102，932~944（in Japanese with Engiish Abstract ）.［9］Maekawa T ，Imai N.Stabiiity conditions of methane hydrate in naturai seawater ［J ］.Jour.Geoi.Soc.Japan ，1996，102：945~950（in Japanese with Engiish Abstract ）.［10］Kuramoto S.Geophysicai investigation for methane hydrates and the significance of BSR ［J ］.Jour.Geoi.Soc.Japan ，1996，102：951~958（in Japanese with Engiish Abstract ）.［11］Satoh M ，Maekawa T ，Okuda Y.Estimation of amount of methane and resources of naturai gas hydrates in the worid and aroundJapan ［J ］.Jour.Geoi.Soc.Japan ，1996，102：959~971（in Japanese with Engiish Abstract ）.［12］Arato H ，Akai H ，Uchiyama S ，et ai.Origin and significance of a bottom simuiating refiector （BSR ）in the Choshi Spur Depres-sion of the Offshore Chiba Sedimentary Basin ，centrai Japan［J ］.Jour.Geoi.Soc.Japan ，1996，102：972~982.［13］Matsubayshi O.Heat fiow measurement as an expioration tooi for subbottom methane hydrates ［J ］.Buii.Geoi.Surv.Japan1998，49：541~549.（in Japanese with Engiish abstract ）［14］Matsubayashi O ，Edwards R N.Reiationship between eiectricai and thermai conductivities for evaiuating thermai regime of gas hy-drate bearing sedimentay iayers ［J ］.The Annais of the New York Acad.of Sci.2000，912：167~172.［15］Aoki Y ，Shimizu S ，Yamane ，T ，et ai.Methane hydrate accumuiation aiong the western Nankai Trough ［J ］.The Annais of theNew York Acad.of Sci.2000，912：136~145.［16］Moore G F ，Shipiey T H ，Stoffa P L ，et ai.Structure of the Nankai Trough accretionary zone from muitichannei seismic refiectiondata ［J ］.J.Geophys.Res.，1990，95：8753~8765.［17］Stoffa P L ，Wood W T ，Shipiey T H ，et ai.Deepwater high-resoiution expanding spread and spiit spread marine seismic profiiesin the Nankai Trough ［J ］.J.Geophys.Res.，1992，97：1687~1713.・69・地球物理学进展2001年。
西沙海域南部天然气水合物发育特征及成藏模式
西沙海域南部天然气水合物发育特征及成藏模式杨涛涛;吕福亮;王彬;杨志力;鲁银涛;孙国忠【摘要】According to the new 3D seismic data, three seismic identifications of natural gas hydrate are discovered in south of Xisha Islands seas, South China Sea: (1) Obvious bot om simulating reflector (BSR) shows strong amplitude and continuous reflection, opposite polarity in contrast to the seafloor reflection, and nearly paral el to sea floor and translayer phenomena. (2) There are blanking zones(BZ) accompanied with BSR. (3) Amplitude enhances versus increasing offset. Natural gas hydrate distributes in dispersive blocks in plane and gas hydrate enriches in center but gets reducing toward periphery within a single block. It is estimated that the stable zone of gas hydrate is about 120m thick. The result of geology analogy shows that gas hydrate accumulation is commonly effected by some conditions in-cluding gas source, temperature-pressure and structure-sedimentation. A geological model of gas hydrate accumu-lation is established.%根据新的三维地震资料，在西沙海域南部发现的天然气水合物具有三个主要地震识别标志：（1）似海底反射现象明显，表现为强振幅强连续反射、与海底反射极性相反、与海底近平行及有穿层现象等四个特征；（2）具有空白反射带，且与似海底反射伴生；（3）随偏移距增加，振幅明显增强。
海底水合物地球化学探测方法的试验研究
这 样 ，天 然 气 水 合 物 分 解 出 的 甲 烷 等 气 体 就 如 同 常规 油 气 一 样 微 渗 逸 至 地 表 ，除 了 以游 离 态 存 在 于土 壤 颗 粒 孔 隙 之 间或 逸 散 至 大 气 中 ，或 以吸 附 态 保 存 在 土 壤 颗 粒 表 面 上 外 ，还 可被 保 留在 由烃 类 氧
１ 理 论 依 据
根据 油 气 化 探 的垂 向运 移 理 论 ，天 然 气 水 合 物 并 将 沉 积 物 样 品放 在 高 温 下 热 解 、解 吸 出 二 氧 化 碳
收 稿 日期 ：２ ０ ０ ２—０ ６一叭
基 金项 目：国家 “６ ”海 洋领 域前 沿探索 课题 ８３
（２ 一 一 ） ８ ０探 ５ 。
（ 国 地 质 科 学 院 矿 产 资 源 研 究 所 ，北 京 １ ０ ３ ） 中 ０ ０ ７
摘 要 ： 选 择 西 沙 海 槽 水 合 物 潜 在 富 集 区 作 为 已 知 区 ，利 用 陆 上 油 气 地 球 化 学 勘 查 方 法 （ 解 酸
烃 、热 释 烃 、蚀 变 碳 酸 盐 方 法 ） 开 展 了 试 验 性 研 究 。 通 过 对 海 底 浅 表 层 沉 积 物 各 项 测 试 指 标
区 ，所 用 的 方 法 包 括 酸 解 烃 、 热 释 烃 、 蚀 变 碳 体 的一 种 地 球 化 学 方 法 。 热 释 烃 方 法 是 将 沉 积 物 样 酸盐 Ａ 等方法 。 Ｃ
品 加 热 到 一 定 程 度 解 吸 出 其 中烃 类 气 体 的 一 种 地 球
化学 方 法 。 蚀 变 碳 酸 盐 （ Ｃ） 方 法 则 是 基 于 微 渗 Ａ 逸烃类在运移过 程 中被 蚀 变成 一种 特殊 的碳酸 盐 ，
南海琼东南盆地气态烃地球化学特征及天然气水合物资源远景预测
南海琼东南盆地气态烃地球化学特征及天然气水合物资源远景
预测
南海琼东南盆地气态烃地球化学特征及天然气水合物资源远景预测
天然气水合物研究覆盖了地球物理学、地球化学和地质学等多门学科,其中勘查地球化学方法可以从海底介质中直接获得与天然气水合物有关的地球化学信息,圈定水合物异常区域.近些年来大量的研究工作和陆续发现的地球物理和地球化学证据显示,南海北部海域是我国勘查天然气水合物最有潜力的区域之一.依据广州海洋地质调查局2005年第4航次获得的南海琼东南盆地沉积物酸解烃测试结果和高异常段位同位素分析数据,探讨了琼东南盆地气态烃地球化学分布特征和异常成因.结合西沙海槽已有的勘探资料和水合物成藏地质条件,分析南海北部西沙海槽-琼东南地区与天然气水合物有关的地球化学异常特征,并对水合物成藏远景进行了预测.研究成果为南海北部天然气水合物勘探提供地球化学证据.
作者：孙春岩吴能有牛滨华孙艳崔义罗伟陈剑平 SUN Chun-yan WU Neng-you NIU Bin-hua SUN Yan CUI Yi LUO Wei CHEN Jian-ping 作者单位：孙春岩,孙艳,崔义,罗伟,陈剑平,SUN Chun-yan,SUN Yan,CUI Yi,LUO Wei,CHEN Jian-ping(中国地质大学,工程技术学院,北京,100083)
吴能有,WU Neng-you(广州海洋地质调查局,广东,广州,510760)
牛滨华,NIU Bin-hua(中国地质大学,地球物理与信息技术学院,北京,100083)
刊名：现代地质 ISTIC PKU英文刊名：GEOSCIENCE 年，卷(期)：2007 21(1) 分类号：P629 TE132.2 关键词：天然气水合物地球化学勘探琼东南盆地南海北部有利远景区。
天然气水合物分布及青藏高原有利勘探区
天然气水合物分布及青藏高原有利勘探区郭祖军;陈志勇;胡素云;李永铁;吴培红【摘要】Natural gas hydrate is a solid crystalline substance formed by water and gas under conditions of high pressure and low tempera- ture. The resources in the world amount to about 2× 10^16 m^3 and distribute in the ocean sediments and permafrost regions which are found in Makenzie delta in Canada, north siope of Alaska in America, Siberia in Russia and Qinghai-Tibet plateau in China. And Qiangtang basin is the most favorable area with subaerial hydrates. It is speculated according to the permafrost and hydrocarbon-generating conditions that the most favorable areas with natural gas hydrates are located in the western North Qiangtang depression and the eastern South Qiangtang depression. Also,in view of the present issues, the related exploration suggestions are proposed in this paper.%天然气水合物是由天然气与水分子在高压、低温条件下形成的固态结晶物质，全球资源约为2×10^16m^3，分布于海域和陆上冻土区；冻土区发现于加拿大马更些三角洲、美国阿拉斯加北坡、俄罗斯西伯利亚以及中国青藏高原等地。
南海西沙海槽盆地新生界含油气系统及油气勘探方向
2.1怪源岩
琼东南盆地的油气勘探结果表明，与西沙海 槽盆地相邻的松南-宝岛凹陷发育始新统中深湖 相桂源岩以及渐新统崖城组海相桂源岩，推测西 沙海槽盆地也发育有始新统湖相和渐新统海相姪
源岩,始新统桂源岩的干酪根类型可能为I — H 型，具备较高的TOC含量，主要分布在中央坳 陷，厚度一般＞1 000 m,已经达到成熟阶段或过
1区域地质构造概况
1.1新生代地层系统 西沙海槽盆地的基底与琼东南盆地一致，由
前新生代的岩浆岩、变质岩及沉积岩组成⑷。盆
42
Marine Geology Frontiers 海洋地质前沿
2019年］2月
地沉积中心位于盆地中南部，最大沉积厚度可达
8 000 m。］。自下而上依次为始新统、下渐新统
（崖城组）、上渐新统（陵水组），中新统（三亚组、梅 山组和黄流组），上新统（莺歌海组）以及第四系 （乐东组）。其中，始新统为一套河湖相沉积⑺门，
ISSN 1009-2722 CN37-1475/P
海洋地质前沿 Marine Geology Frontiers
第35卷第12期 Vol 35 No 12
冯常茂，钟广见，陈胜红，等.南海西沙海槽盆地新生界含油气系统及油气勘探方向［J］.海洋地质前沿,2019,35(12):41-
48.
南海西沙海槽盆地新生界含油气 系统及油气勘探方向
第35卷第12期
冯常茂，等：南海西沙海槽盆地新生界①斜坡扇、浊积扇；
②三角洲前缘扇；③西沙海槽浊积水道。 西沙海槽盆地的局部构造多呈NE向展布，
少量呈NW向展布。局部构造的发育一般受断 裂的控制，古近纪是局部构造的主要形成期，少量 局部构造的形成延续到中新世，其中始新世末期 和早渐新世末期是局部构造发育的主要时期，这 与盆地早期不均衡掀斜断裂作用有关；其次是晚 渐新世末期。
西沙海域南部天然气水合物发育特征及成藏模式
油气 地 质研究 提供 帮 助 。
１ 地 质 背 景
南 海 位 于 欧 亚 板 块 、太 平 洋 板 块 和 印度 一 澳
大 利 亚 板 块 三 大板 块 交 汇处 ．经历 了 复 杂 的地 质
少 量分 布 ｌ 】 水 合物 与常 规油气 藏 的形成 保存 有着
一
演化过程 ， 发 育有陆缘 裂谷盆地 、 走滑盆 地 、 前 陆 盆 地 和 大 洋 盆 地 等 四大 类 盆 地 ｌ Ｉ ５ ． 蕴 含 了 丰 富 的
资源潜 力 、 地球 物理 识别 标 志 、 分布 特征 及 主控 因素 等 开展 了大量 研究 ［ ７ － １ ． 其 中东沙 海域 因具 备优 越 的
水 合物 发 育地质 条 件 ． 故相 关研 究也 最 深入 Ｅ ｌ ｌ １ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ３ ２ ． 已
块 碰撞 所共 同作 用 的结 果 Ｅ １ ７ — １ ９ １ ． 它经 历 了陆 缘 张 裂 和海 底 扩 张 两 大 构 造 阶 段 和 陆 相 一 海 陆 过 渡 相 一
海相 的沉 积环 境 演 化 过程
落 实 了多个 水合 物富集 区 ． 并于２ ０ ０ ７ 年钻 井 ． 成 功采
集 到 了水合 物实 物样 品 已有 的地质 类 比研 究认 为 ． 西沙海 域 的西部 和北 部 （ 琼 东南 盆地 ） 也 发育 有水 合 物Ｅ ｌ ２ － ］ ． 而对 南部 的水 合物 发育 情况则 暂无 报道 本 文基 于近 年新 的三 维地震 资料 ． 在西 沙 海域南 部 （ 中
天 然气 水合 物 （ 俗称可燃冰 ． 以下 简 称 水合 物 ） 是一 种 新 型能 源 ． 其 资源 量 十分 丰 富 ． 据估算 ． 全 世 界 水合 物 的能 源储 量 为 已发 现油 气 的 能源 储 量 的２ 倍 左右 ． 其 中９ ７ ％的水 合物 分布 在 深水 海域 （ 水 深大 于５ ０ ０ ｉ ｎ ） ．陆上高 纬度 极 地 区和永 久冻 土 带 中也有
南海西沙海槽6Ma以来天然气水合物稳定带演化初探
南海西沙海槽6Ma以来天然气水合物稳定带演化初探金春爽;汪集旸n;卢振权【期刊名称】《矿床地质》【年(卷),期】2011(030)001【摘要】Based on the changes of sea level, oxygen isotope of benthic foraminifer and thermal evolution, this paper analyzed the changes of water depth, sea bottom temperature and geothermal gradient of Xisha Trough since 6Ma B. P., then predicted the evolution of the natural gas hydrates stable zone. The result shows that the natural gas hydrates stable zone has gone through stable stage, slowly attenuating stage, relatively quick incrassation stage, gently changing stage and quickly attenuating stage. The sea bottom temperature change has most strongly affected the natural gas stable zone, sea level variation has had the weakest influence and geothermal gradient has exerted the intermediate influence.%水深、海底温度、地温梯度是影响天然气水合物稳定带的重要因素.文章通过海平面变化、底栖有孔虫氧同位素、构造热演化资料分析了水深、海底温度、地温梯度的变化,进而探讨了南海西沙海槽地区6 Ma以来天然气水合物稳定带的演化.结果表明:南海西沙海槽地区6 Ma以来天然气水合物稳定带经历了稳定、缓慢减薄、快速增厚、小幅度变化和减薄的一个过程.海底温度的变化对天然气水合物稳定带厚度影响最大,热历史的影响次之,海平面变化的影响最小.【总页数】7页(P156-162)【作者】金春爽;汪集旸n;卢振权【作者单位】国土资源部油气资源战略研究中心,北京,100034;中国科学院地质与地球物理研究所,北京,100029;中国地质科学院矿产资源研究所,北京,100037【正文语种】中文【中图分类】P618.13【相关文献】1.南海琼东南盆地-西沙海槽天然气水合物地球化学勘探与资源远景评价 [J], 蒲燕萍;孙春岩;陈世成;罗伟;孙艳;张海东2.末次冰期以来珠江口盆地深水区天然气水合物稳定带演化 [J], 刘杰;金光荣;邬黛黛;杨睿;刘丽华3.南海北部陆坡西沙海槽XS-01站位沉积物孔隙水的地球化学特征及其对天然气水合物的指示意义 [J], 杨涛;蒋少涌;葛璐;杨競红;凌洪飞;吴能友;张光学;刘坚;陈道华4.末次盛冰期以来西沙海槽天然气水合物储库变化及其对环境的影响 [J], 王淑红;颜文;宋海斌5.南海东沙海域深水区末次冰期以来天然气水合物稳定带演化 [J], 刘杰;刘丽华;吴能友;邬黛黛;金光荣;杨睿因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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西沙海槽研究区天然气水合物地球化学勘探及成藏模式研究孙春岩1,牛滨华2,王宏语2,赵克斌5,吴能有4,苏新3,李佳21.中国地质大学工程技术学院,北京1000832.中国地质大学地球物理与信息技术学院,北京1000833.中国地质大学海洋学院,北京1000834.广州海洋地质调查局,广东广州5107605.中石化研究院化探中心,安徽合肥230022SU N Chun-yan1,NIU Bin-hua2,WANG H ong-yu2,ZH AO Ke-bin5,WU Neng-yo u4,SU Xin3,LI Jia21.S chool of Eng ineering&T ech nology,China Univ er sity of G eoscie nces,B eij ing100083,China2.S chool of Ge op hysics&Inf ormation T ec hnology,China Univ er sity of Geoscie nces,B eij in g100083,China3.S chool of Oce an,China Univ er sity of Geoscie nces,B eij in g100083,China4.Oc ean Geolog y In ve stiga tion Bur eau of Guang z hou,Guang z hou510760,China51Institute of Pe tr oleum Geoche mical Pr osp ecting(S IN OPE C),H ef ei230022,ChinaSUN Chun-yan,NIU Bin-hua,WANG Hong-yu,et al.A study of gas hydrate geochemical exploration and deposit formation patterns in the X isha ocean.Earth Science Frontiers,2005,12(1):243-251Abstract:T he paper relies on the acidolysis hydrocar bo n r esults o f samples obtained fr om leg ODP204,1250Csite.W e have analysed data fro m sev eral sites and investig ated the patter ns of gas hydrate deposit s in the ar ea,and the or ig in of the gas hydrate.T he r esults o f this r esear ch show that the geo chemical anoma lies of g aseo ushydrocar bo n indicatr ix are mainly distributed in the southern slo pe o f the area studied.T his is clo sely relat edto the seismic BSR mar ker and to the development o f the ruptur es;and that the cause of for mation of subma-rine sedimentar y g aseo us hydro ca rbon met hane in the Xisha ocean troug h is mainly ascr ibed to pyr olysis.Wediscuss t he fault-filter ing and comprehensiv e fo rmatio n patt ern of the gas hy dr ate,which r easo nably ex plainsthe inco nsistency o f the BSR zo ne w ith the high v alue ano maly zo ne of seabed methane,and predicts so me fa-vor able prospect ing ar eas.T he results also pr ovide the g eochemical evidence fo r the ex plo ratio n o f t he g as hy-dr ate,and shed lig ht o n t he cause o f its for matio n.Key words:gas hydrate;BSR;g eochemical anomaly;X isha o cean tr ough;fav orable pr ospecting area;depo sitfor mation pattern摘要:依据ODP204航次1250C站位钻井样品酸解烃数据结果,以及作者在南海西沙海槽研究区天然气水合物地球化学现场勘查中得到的多种烃类指标数据、异常点上微量甲烷碳同位素数值等资料,对海洋水合物地球化学勘探的依据和研究区气态烃异常特征、气体成因、天然气水合物成藏模式等相关问题进行了研究探讨。
结果表明:气态烃指标地球化学异常主要分布在工区北部斜坡地带,并与BSR等地震标志及深部断裂关收稿日期:2004123;修回日期:20041217基金项目:国家/8630计划项目(2001AA611020);国家/9730计划项目(G200046705);国家自然科学基金资助项目(40474043)作者简介:孙春岩(1954)),女,硕士,副教授,应用地球物理与勘查地球化学专业,从事以化探和地震为主的综合勘查技术及方法研究工作。
E-m ail:s uncy@系密切;西沙海槽研究区海底沉积物气态烃甲烷以热解成因为主,但也有混合成因;推测该区天然气水合物为断层渗滤综合成藏模式。
研究成果比较合理地解释了BSR分布和海底沉积物甲烷局部异常并非完全一致的原因;评价预测了该区天然气水合物有利勘探目标。
成果为该区天然气水合物勘探、天然气水合物成因机制研究和天然气水合物远景预测,提供了地球化学方面的证据。
关键词:天然气水合物;似海底反射;地球化学异常;西沙海槽;有利远景区;成藏模式中图分类号:P618.13;P722.7文献标识码:A文章编号:10052321(2005)01024309我国自/九五0以来,特别是/十五0期间天然气水合物(g as hy drates)的理论和应用研究取得了长足的发展[1~6],但是这种研究仍然处于未打钻探井的早期阶段。
天然气水合物的早期勘探与石油天然气等能源一样,行之有效的做法就是采用地质、地球物理和勘探地球化学方法有机结合的综合研究思路和勘查技术,3种方法技术的综合研究可以最大限度地提高水合物勘查的可信度和准确性。
由于沉积型水合物矿藏与物质来源、运移通道和成藏条件3个主要因素有关,因此,地质、地震和地球化学3种方法之间存在着必然的内在逻辑关系和层次关系[4,6~9]。
地质方法是研究工作的基础,能从物质来源和成藏模式方面指示勘查的总体方向;地震方法是研究工作的核心,侧重地层的构造解释,特别是指示水合物存在的有利标志,能从介质的构造、结构以及岩性和物性标志方面提供勘查的具体目标;勘探地球化学方法是研究工作的重要环节,强调水合物化学组分的烃类异常和成因指标的检测,能从海底沉积物痕量化学组分分布上追踪水合物存在的有利证据。
勘探地球化学方法除了直接指示(石油天然气或天然气水合物的)烃类异常分布实现勘查的目的之外,最显著的特点就是能够通过痕量化学组分特点的分析研究来推断烃类资源的分布趋势和成因机理,这也是勘探地球化学的目标任务之一[10,11]。
本文从勘探地球化学的角度尝试研究天然气水合物的成因机理,同时结合研究区勘探地球化学成果对研究区天然气水合物远景和成藏模式进行研究探讨。
1天然气水合物地球化学勘探的理论依据勘探地球化学是一种依据烃类微渗漏和垂直运移理论,通过陆上和海底沉积物(或钻井水)发现的烃类指标异常来寻找烃类资源的一种直接勘探方法,陆上石油和天然气资源的成功勘查实例证明了这一点。
需要注意的是:天然气水合物和石油天然气两者的成藏条件和机理不同,在孔隙沉积介质中赋存的形式不同,即水合物以固体形式赋存而油气则以流体形式赋存。
尽管如此,通过理论研究和海上研究区工作实践表明,普遍应用于油气勘探的,例如土壤(岩石)烃类测量法,同样适用于天然气水合物。
本文从水合物的地质学、勘探地震学以及水合物地球化学勘探理论两个方面并结合国际大洋钻探计划ODP204航次水合物钻井样品地球化学分析结果探讨阐述天然气水合物地球化学勘探的依据。
1.1地质学和勘探地震学研究提供的依据烃类测量法具备了适用于天然气水合物勘探的两个基本条件。
首先海上天然气水合物和石油天然气都属于烃类资源,两者的化学成分具有一致性。
其次水合物在成藏演变中始终贯穿着烃类微渗漏和垂直运移的过程。
水合物地质学和勘探地震学的研究提供了这方面的有力证据。
地质学提出了水合物形成演化的两种主要模式(Kvenv olden,1993),这两种模式都认为水合物成藏过程中伴有烃类游离气的微渗漏和运移的动态过程[1~3]。
第一种模式认为水合物形成与沉积作用同时发生(Claypook,Kaplan,1974)。
当含水合物的沉积介质变厚并变深时,其底界面最终沉入水合物非稳定的温度区间,在该区间内生成了以甲烷为主的游离气,若有合适的通道,这些气体将会向上运移至适合水合物成藏温度和压力的稳定区域(Kven-v olden,Barnard,1983)。
这种模式认为水合物将在整个稳定区域内生成,而地震的BSR(bottom simu-lated reflector)界面下方可能存在或不存在甲烷为主的游离气。
第二种模式认为,地层下部孔隙流体介质中微生物生成的甲烷等烃类气体通过裂缝(裂隙)通道向上运移,然后进入水合物的稳定成藏区域并形成水合物(H y ndman,Davis,1992)。
这种模式认为水合物聚集并赋存在稳定区域的底部和BSR 界面附近,BSR界面之下不存在甲烷为主的游离气。
由上可知,水合物的/共生(即第一种)模式0和/后生(即第二种)模式0都把(甲烷为主的)烃类气体的微渗漏和运移视为水合物成藏的一个重要环节。
勘探地震学的水合物属性研究认为,整套含有烃类物质的沉积地层在纵向上存在着明显的岩石弹性差异[2~4,8,12,13],这种宏观纵向上的/弹性差异0与宏观纵向上的/温度压力差异0相对应,并指明孔隙中的烃类物质存在着宏观纵向上的渗漏和运移的动态过程:(1)地下岩层的地震反射常常被BSR反射穿过,这意味着BSR界面是由于岩性自然变化的差异所造成而不是地层构造所引起,即BSR界面是岩性(变化差异)界面而不是构造(变化差异)界面。