青藏高原天然气水合物的形成与多年冻土的关系

二 氧 化 碳 的 B; 倍 ^B_， 因此甲烷气水合物分解和释放对温室效
<_ 。 应和气候变化将会产生较大的影响 ^:，
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多年冻土区形成天然气水合物 的热力学条件
多年冻土和多年冻土层下融土的地温梯度 图! 青藏高原冻土分布图 （南卓铜博士数字化结果）
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第 !" 卷 第 #$! 期
吴青柏等： 青藏高原天然气水合物的形成与多年冻土的关系
3.1 。盆地内共发现油气显示 32" 余 镜质体反射率为 3539/75.9-37， 3:1 处， 其中.处为液态油苗， 数处可见厚达数厘米的板状沥青 -3#， 。
因此， 盆地内具有形成天然气水合物的充足天然气来源。 除了充足的天然气资源外，天然气水合物的形成与温 度、 压力和水分有着极为密切的关系。从甲烷气水 合 物 形 成 ， 如果多年 的相平衡条件与多年冻土条件关系来分析 （图 3 ） 冻土地温梯度太大， 则无法形成较厚的多年冻土层； 若多年 冻土厚度太薄，那么甲烷水合物形成的压力条件无 法 满 足 。 这些原因将控制甲烷水合物形成的规模和数量。本文主要针 对青藏高原多年冻土区与天然气水合物的形成有关 的 温 度 、 压力和水分的基本条件， 分析天然气水合物的形成 与 多 年 冻 土之间的关系。 图3 多年冻土条件与天然气水合物形成的关系
摘要： 天然气水合物是一种新型清洁能源， 赋存在多年冻土区和海洋沉积物等低温高压环境中。青藏高原多年冻土面积占高原 总面积的一半以上， 是可能的天然气水合物赋存区。根据青藏高原多年冻土条件和天然气水合物形成的热力学条件， 讨论了多 年冻土地温梯度、 冻土厚度与天然气水合物形成的热力学条件之间的关系和青藏高原存在天然气水合物的可能性。结果表明， 青藏高原多年冻土区基本具备形成天然气水合物的热力学条件，最适宜的热力学条件是多年冻土地温梯度接近或略大于多年 冻土底板附近融土的地温梯度，且融土地温梯度越小，越容易形成天然气水合物。估算得到天然气水合物最浅的顶界埋深为 最深的底界埋深达上千米。 9< =左右， 关键词： 青藏高原； 多年冻土； 天然气水合物； 地温梯度 中图分类号： 1>?@A?:;A? 文献标识码： , 文章编号： （B;;> ） ?>9?’BCCB ;?D;B’;;BE’;C
-321 约占本区总面积的 .!9 （图 ! ） 。多年 37"63"7=8!，
冻土在平面上大致分为 7 个区域，即阿尔金山 > 祁 连山高山多年冻土区，羌塘高原大片连续多年冻 土区， 青南山原和东部高山岛状多年冻土区， 念青 唐古拉山和喜马拉雅山高山岛状多年冻土区。其 中羌塘高原大片连续多年冻土区是青藏高原多年 冻 土 的 主 体 ， 面 积 约 #"5:63"7=8!， 海 拔 高 度 在 年 均 气 温 >45#< 以 下 ， 位于其 7.""/.""" 8 之 间 ， 多 西 北 部 的 低 温 中 心 的 年 平 均 气 温 低 于 >#5"< ， 年冻土较为发育。
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世界多年冻土区天然气水合物形成温度条件对比
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度处于变化状态。而青藏高原多年冻土底板附近融土地温梯 度相对是稳定的， 一般为 !%&$&%"’ ( #)) *； 其 中 有&个 钻 孔 地 温梯度大于 "’ ( #)) *，青藏高原 季 节 冻 土 区 的 地 温 梯 度 大 平 均 约 为 ,%-’ ( #)) *.!)/。 与 世 界 上 其 约为 #%"$+%"’ ( #)) *，
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青藏高原天然气水合物的形成与多年冻土的关系
吴青柏， 蒋观利， 蒲毅彬， 邓友生
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是 天 然 气 水 合 物 能 否 存 在 的 温 度 条 件 。 图4给 出 了 近 年 来 青藏高原多年冻土深孔地温监测结果， 多年冻土层内地温 平均约为 !5!< ? 3"" 8。王 梯 度 大 约 在 353/45.< ? 3"" 8之间， 家澄等 -!"1对青藏高原 3" 个穿透多年冻土底板的测温孔资料进 行了分析， 发现多年 冻 土 层 内 地 温 梯 度 大 约 为 350/#5#< ? 3"" 其中有 # 个钻孔地温梯度大于 .5"< ? 3"" 8。实际上多年冻 8， 土层内地温梯度受到上部气候特征、 土质、 含水特性等因素 的影响， 在相对长的地质历史气 体 和 水 组 成 的 类 冰 固 体 ， 广 泛 分 布于多年冻土区和海洋中。估计全球天然气水合物中的 X 储 是 量为 B]?;?>=:， 相 当 于 全 球 已 探 明 常 规 燃 料 总 X 量 的 B 倍 ， 一种新型的清洁能源 。同时， 天然气水合物， 特别是甲 烷 水
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中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室， 甘肃 兰州 9:;;;;
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分布于多年冻土区的天然气水合物的形成与多年冻土 热状态、 多年冻土厚度有着密切的关系。目前 在 多 年 冻 土 区 已经发现有大量的天然气水合物，如加拿大马 更 些 三 角 洲 、
合物， 对温度变化特别敏感， 甲烷气对气候转暖的贡献约为
收稿日期： 修订日期： B;;C’;E’:; ； B;;C’??’;B 基金项目： 国家自然科学基金项目 （<;<9?;B< ） 和中国科学院寒区旱区环境与工程研究所创新项目资助。 作者简介： 吴青柏 （?E><’ ） ， 男， 博士， 研究员， 从事冻土环境与工程、 多年冻土区天然气水合物研究。 4’=)$0 ： T(L/U0S(A)MAM%
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