- 刘昌岭;业渝光;孟庆国;贺行良;陈强;胡高伟;
我国于2007年在南海神狐海域成功地钻获了天然气水合物样品。为了深入了解这些样品的结构、气体组成及饱和度等基本特征,在实验室内采用不同的技术手段对其进行了系列的分析测试研究,主要包括水合物结构鉴定、气体组分分析、含气量及饱和度计算等。结果表明,南海神狐海域水合物是典型的I型结构,主要组成气体是甲烷,占99.3%以上;甲烷分子在大笼的占有率99%以上,在小笼中86%左右,水合指数5.99。沉积物中水合物的饱和度为21%左右,低于野外观测的数值,主要是由于沉积物岩心样品中存在部分自由水,使测定结果偏低。
2012年05期 v.31 1-5页 [查看摘要][在线阅读][下载 915K] - 刘坚;陆红锋;苏新;陈芳;陈道华;程思海;
南海北部BY1钻孔沉积物主、微量元素地球化学分析结果表明,CaCO3含量呈现间冰期高、冰期低的稀释旋回,而SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、K2O、TiO2等含量变化与CaCO3相反。沉积物中大多数主、微量元素的Ti标准化值变化与有孔虫氧同位素揭示的冰期—间冰期旋回有良好的对应关系,呈现间冰期高、冰期低的变化特征,反映了间冰期物源区化学风化增强,指示了温暖、湿润的气候环境,表明间冰期东亚季风夏季风的增强。
2012年05期 v.31 6-11页 [查看摘要][在线阅读][下载 1176K] - 陈泓君;朱本铎;崔兆国;罗伟东;
研究区位于东太平洋克拉里昂-克里帕顿断裂带之间的中国多金属结核开辟区东区。根据多波束水深以及单道地震资料,对研究区地形、构造地貌特征进行了分析。研究结果表明区内水深在3800—5700m之间,平均水深5100m,等深线呈NNW—SSE走向。研究区主要构造地貌类型为断裂型线状海丘地貌和岩浆活动型海山地貌两种。断裂型线状海丘地貌可进一步划分为东部丘陵区和西部丘陵区两个次级构造地貌单元。岩浆活动型海山地貌总体上呈长轴形展布,根据组合特征可分为A、B、C共3个分区。结合区域地质构造,认为断裂型线状海丘地貌主要与太平洋扩张所形成的张应力以及板块热沉降过程中所形成的NNW向断裂密切相关。岩浆活动型海山地貌与深部岩浆活动相关。岩浆喷发方式、规模和期次的差异可形成形态各异的海山。文章旨在探讨大洋地貌形成及演化机制,对深入了解大洋板块内部构造特征及形成演化规律等有指导意义。
2012年05期 v.31 12-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 1981K] - 陈泓君;黄磊;彭学超;吴峧岐;李文成;王英民;
近十几年来,我国在南海琼东南陆坡区、西沙海槽区和神狐海域陆续开展了多个航次的天然气水合物资源调查工作。调查资料揭示南海西北陆坡海底滑坡较为发育。其成因复杂,因地形地貌、底质、沉积作用、构造活动的影响而发育规模不等、形态各异的滑坡带。利用近年来调查获得的高分辨率单道地震及多波束测深资料,在以往天然气水合物调查区内识别出3个滑坡带:神狐滑坡带、西沙海槽北坡滑坡带和琼东南陆坡滑坡带。神狐滑坡带位于神狐暗沙东南侧陆架坡折带,水深400—600m,长约100km,宽约25km,呈NE—SW向展布,其形成与天然气水合物分解密切相关,稳定性较好。西沙海槽北坡滑坡带位于西沙海槽北侧陆坡,水深约2000—3100m,长约90km,宽约15—20km,呈近EW走向,为巨厚沉积物在重力作用下发生整体性滑移,稳定性较好,但局部仍存在不稳定区域,极易发生滑坡扇。琼东南陆坡滑坡带位于琼东南陆坡陡坡处,水深约250—850m,呈NE—SW向展布,长约150km,宽约5—10km,其主要受活动断层及底流侵蚀影响,稳定性较差。本研究成果可为天然气水合物资源调查与勘探提供科学依据。
2012年05期 v.31 18-25页 [查看摘要][在线阅读][下载 2380K] - 邸鹏飞;黄华谷;黄保家;何家雄;陈多福;
麻坑作为海底冷泉流体活动的标志,普遍分布于莺歌海盆地中央坳陷区和莺东斜坡带。莺歌海盆地单个麻坑面积5×8—24×26m2,坑深一般在0.5—6.7m之间,形状为圆形或椭圆形,个别为长条状,最大的面积达300×580m2,坑深为117m。麻坑的形成与泥底辟多期次活动和气藏中天然气等流体的向上运移和喷发有关。麻坑发育区常伴有泥火山形成。地震剖面上有古麻坑(被掩埋的麻坑)的发育,表明历史时期曾发生过冷泉流体的喷发。在同一渗漏通道内由同一泥底辟形成的2次麻坑表明历史时期发生了2次间歇性的泥底辟上侵活动。依据莺歌海盆地麻坑深度,估计向上渗漏导致麻坑形成的深部气藏中的游离气层厚约16—94m。
2012年05期 v.31 26-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 5234K] - 卞友艳;林治家;冯东;陈多福;
在海底冷泉活动区渗漏甲烷被细菌缺氧氧化为HCO3,产生碳酸盐岩沉淀,同时消耗沉积物孔隙水中的硫酸根离子,从而改变沉积环境的氧化还原条件。墨西哥湾和刚果扇的现代冷泉碳酸盐岩及摩洛哥Hollard Mound中泥盆统和意大利Marmorito中新统冷泉碳酸盐岩的泥晶和亮晶碳酸盐矿物的稀土元素(rare earth element,REE)总量(ΣREE)质量分数变化范围较大(0.3×10–6—43.7×10–6),泥晶的ΣREE高于亮晶碳酸盐矿物。稀土元素页岩标准化配分模式具有不同的Ce异常特征,即使在同一地点采集的样品也表现出不同的Ce异常,显示了冷泉活动区海底除目前认识到的还原环境外,至少存在局部和短暂的氧化环境。氧化还原条件的改变可能与冷泉流体流动速率变化有关,或与甲烷缺氧氧化伴生的反硝化作用产生的氧有关。
2012年05期 v.31 37-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 975K] - 佟宏鹏;冯东;陈多福;
南海北部陆坡海底冷泉碳酸盐岩广泛发育,已从30个站位采集到冷泉碳酸盐岩。南海北部冷泉碳酸盐岩呈结壳状、结核状、烟囱状、角砾状、块状等,主要自生矿物有文石和方解石,部分站位样品有白云石和铁白云石及少量菱铁矿。冷泉碳酸盐岩具有较轻的碳同位素组成特征,西沙海槽海域、神狐海域、东沙西南海域、东沙东北海域和台西南海域碳酸盐岩的δ13CPDB分别为29.6‰—13.3‰(平均21.0‰),40.4‰—38.7‰(平均39.8‰),36.1‰—18.2‰(平均26.8‰),61.4‰—32.8‰(平均49.3‰)和57.6‰—35.7‰(平均48.3‰),显示了较大的变化范围,反映了复杂的碳源。冷泉碳酸盐岩的δ18OPDB为0.4‰—7.5‰,同样显示了较大的变化范围,反映可能与富集18O的地层水和/或天然气水合物分解水有关。神狐海域及东沙东北部九龙甲烷礁海域冷泉碳酸盐岩的稀土元素页岩标准化配分模式既具有Ce正异常,同时也有Ce负异常特征,说明冷泉碳酸盐岩形成过程中可能存在氧化还原条件的变化。南海北部陆坡不同海域,甚至同一站位的冷泉碳酸盐岩均表现出不同的矿物、同位素及元素组成特征,可能反映了冷泉渗漏流体和天然气水合物稳定状态的差异。
2012年05期 v.31 45-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 1579K] - 张辉;阎贫;
对于冰芯记录的古大气甲烷含量的周期变化,存在普遍接受的湿地假说,还有近十几年提出的水合物假说。O’Hara建立了一级模型试图辨别湿地和水合物这两种源对气候影响的可能性。模拟结果显示水合物可能是引起大气甲烷变化的主要来源,而否定了湿地作为最大甲烷源的可能性。对其模型的数学推导和机制的合理性进行了检验,修正了模型中的错误,模拟得出与原文不同的观点。结果表明,海底水合物甲烷含量达到10kg.m–3(或湿地甲烷含量1600kg.m–3)才能与实际冰芯甲烷记录相吻合。而自然界中还未发现如此高含量的水合物或湿地甲烷资源。但这一结果并不能否定湿地或水合物对气候变化可能造成的巨大影响,因为模型中以指数衰减模式释放甲烷意味着甲烷源区为封闭系统,所以需要较大的初始浓度而海底水合物和湿地的演化均为一个开放系统。因此,O'Hara原文的模型和机制能否反映实际情况有待商榷。
2012年05期 v.31 57-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 905K] - 何勇;苏正;吴能友;
天然气水合物在未来的能源、环境及海洋地质灾害等方面有着重要意义,是当前研究的热点。根据琼东南盆地的实际地质条件,结合琼东南盆地深水区的海水盐度和地温梯度等,在不同水深条件下计算不同组分气体所形成的水合物稳定带厚度,研究非烃类气体对水合物稳定带厚度的影响。结果表明,琼东南盆地的水合物稳定带厚度随着海水深度的增加而增加,混合气体中的CO2对水合物稳定带厚度的影响不仅与其含量有关,还受海水深度影响。当水深小于或等于1.3km时,混合气体所形成的水合物稳定带厚度随CO2含量的增加先增大后减小;当水深大于或等于1.55km时,CO2使水合物稳定带厚度减小,并随CO2含量的增加影响越大。CH4+N2混合气体中的N2使水合物稳定带厚度减小,混合气体中的N2每增加1%时,所形成的水合物稳定带厚度将减少4m。
2012年05期 v.31 62-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 1729K]
- 苏正;何勇;吴能友;
天然气水合物作为一种新型替代能源,如何有效开发成为当前研究的热点,热激发被认为是除降压法外天然气水合物开采的另一重要途径。目前对于天然气水合物注热开采效率和经济可行性仍没有清楚的认识。构建了通过垂直单井对天然气水合物进行注热开采的物理模型,通过对物理模型的理想简化,在水合物藏中划分出一个理想薄层,对研究的储层体系进行了密集的网格划分,并以南海北部陆坡神狐海域天然气水合物成藏特征为依据,利用TOUGH+HYDRATE程序,数值模拟研究了对天然气水合物藏进行热激发开采的潜力,并与相同幅度的降压开发进行了效率对比分析。研究显示,井孔高温热源的辐射半径很小,水合物受热分解速率缓慢,而且在注热和降压联合开采中,注热作业对水合物分解的贡献很低,水合物分解主要由降压操作引起。
2012年05期 v.31 74-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 1888K] - 邸鹏飞;陈庆华;陈多福;
海底冷泉渗漏气体原位在线测量装置是采用体积排空法的原理测定海底冷泉天然气渗漏通量。原位在线测量装置是由气体流量收集测定系统、数据存储控制系统和数据提取、分析、处理软件系统组成。气体流量收集测定系统用来测定冷泉天然气渗漏通量,数据存储控制系统用来存储数据和控制电磁阀的打开与关闭,数据提取、分析、处理件系统用来读取、分析、处理存储的流量数据和设置原位在线测量装置的运行时间。通过实验测试获得了原位在线测量装置的各项参数,其流速测定范围为0—15300mL.min 1,测量误差为±1%,为研究海底冷泉天然气渗漏流量变化提供了新的技术和方法。
2012年05期 v.31 83-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 963K] - 王春娟;杜德文;刘永刚;朱志伟;闫仕娟;杨刚;
基于ArcGIS工具,运用证据权模型,将墨西哥湾已知天然气水合物矿点作为训练区,估计水深、构造、地貌、渗漏、陆坡盆地构造、海底温度、地温梯度、有机碳分布等证据图层的控矿证据权系数,并将系数推广到整个墨西哥湾北坡,实现对该区天然气水合物资源空间分布的估计。证据权数值说明,天然气水合物的形成和赋存主要与渗漏、地貌和陆坡盆地构造等因素密切相关,证据权系数分别是6.6250、2.2726和2.0447;估计结果表明,已发现的天然气水合物分布在预测的后验概率区间内,说明证据权模型在天然气水合物潜在资源预测中具有良好的应用效果;有利的后验概率区间表明,墨西哥湾北部陆坡赋存丰富的水合物资源,在德克萨斯—路易斯安那陆坡至密西西比峡谷一带存在寻找天然气水合物资源的潜力地段。
2012年05期 v.31 88-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 922K] - 李承峰;胡高伟;刘昌岭;业渝光;郑荣儿;
X射线计算机断层扫描(X-ray computed tomography,X-CT)是一项无损分析物质空间结构的技术。随着对天然气水合物研究的深入,X-CT被广泛用于观察沉积物内部空间分布和测量孔隙率、饱和度、渗透率等物性参数。在反映多孔介质中天然气水合物的生成和分解方面,X-CT成像也具有实时、直观、准确等优点。重点从含水合物沉积物内部空间结构分析和水合物在多孔介质中生成与分解动力学过程两方面,对国内外研究现状进行了综述。同时简要介绍了X-CT在水合物测量上的原理及使用的仪器类型,并针对目前X-CT法研究水合物存在的不足,对未来的研究重点和发展方向提出了建议。
2012年05期 v.31 93-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 1379K]