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天然气水合物识别标志

来源:转载自yuanzi16的博客 日期:2010-09-16 浏览量:
 
 
  天然气水合物可以通过海底沉积物取样、钻探取样和深潜考察等方式直接识别,也可以通过似海底反射层(BSR)、速度-振幅异常结构、地球化学异常、多波速测深以及海底电视摄像等方式间接识别。下面介绍一些间接识别标志。
1、地震标志
海洋天然气水合物存在的主要地震标志有:似海底反射层(BSR)、振幅变形(空白反射)、速度倒置、速度-振幅异常结构(VAMP)。大规模的天然气水合物聚集可以通过高电阻率(大于100欧·米)声波速度、低体积密度等参数进行直接判读。
似海底反射层BSR是地震反射剖面上的一个平行或基本平行于海底、可切过一切层面或断层面的声波反射界面。天然气水合物矿层之下,还常常圈闭有大量的游离甲烷气体(游离天然气),从而导致在地震反射剖面上产生BSR。现已证实,BSR代表的是天然气水合物矿层的底界面或基底,其上为固态的天然气水合物矿层,声波速率高,其下为游离甲烷气体或仅仅为孔隙水充填的沉积物,声波速率低,因而在地震反射剖面上形成强的负阻抗反射界面。因此,BSR是由于低渗透率的天然气水合物矿层与其下大量游离天然气及饱和水沉积物之间、在声阻抗(或声波传播速度)上存在较大差异而形成的。由于天然气水合物矿层的底界面主要受所在海域的地温梯度控制,往往位于海底以下一定的深度,因而BSR基本平行于海底,所以被称为“似海底反射层”。 BSR除了被用来识别天然气水合物的存在和编制天然气水合物分布图以外,还被用来判明天然气水合物矿层的顶底界面及其产状,计算天然气水合物矿层的深度、厚度和体积。
然而,并不是所有的天然气水合物都存在BSR。在平缓的海底,即使有天然气水合物存在,也不易识别出BSR。BSR常常出现在斜坡或地形起伏的海域。另外,也并不是所有的BSR都对应有天然气水合物的存在。在极少数情况下,其它因素也可能导致BSR的形成。还应注意的是,尽管绝大部分天然气水合物矿层都位于BSR之上,但是并不是所有的天然气水合物矿层都位于BSR之上。这已经被深海钻探所证明。因此,BSR不能被作为天然气水合物存在的唯一标志,应结合其它勘查方法综合判断。
近几年来,分析和研究地震的速度结构,已成为该学科领域的前沿。天然气水合物层是高速层,其下的饱气层或饱水层是低速层。在速度曲线上,BSR界面处的速度会出现突然降低,表现出明显的速度异常结构。
此外,分析地震的振幅结构也可识别天然气水合物。相对而言,天然气水合物层是刚性层,其下的饱气层或饱水层是塑性层。因此,在振幅曲线上,BSR界面处的振幅会出现突然减小,表现出明显的振幅异常结构。这种识别标志对海底平缓的海域来说,尤其显得重要。
2、地球化学标志
浅层沉积物和底层海水的甲烷浓度异常高,浅层沉积物孔隙水的氯Cl含量(或矿化度)和氧同位素δ18O异常高,出现富含重氧的菱铁矿等,均可作为识别天然气水合物存在的地球化学标志。
3、海底地形地貌标志
在海洋环境中,天然气水合物富集区烃类气体的渗逸,可以在海底形成特殊的环境和特殊的微地形地貌。天然气水合物存在的地貌标志主要有:泄气窗、甲烷气苗、泥火山、麻点状地形、碳酸盐壳、化学合成生物群等。
最近几年,德国基尔大学 Geomar研究所,通过海底观测,在美国俄勒冈州西部大陆边缘Cascadia天然气水合物海台,就发现了许多不连续分布、大小在5cm2左右的天然气水合物泄气窗。在这种泄气窗中,甲烷气苗一股一股地渗逸出来,渗气速度为每分钟达5公升。在这种渗逸气流的周围有微生物、蛤和碳酸盐壳出现。
4、海底“冷泉”生物群标志
深海“黑暗食物链”并不以热液为限。在大陆坡、深海区分布着天然气水合物。一旦海底升温或减压,它就会释放出大量甲烷,可以在海水中形成甲烷柱,被科学家称为“冷泉”。在冷泉附近可以形成特殊的生物群落。
冷泉是海底天然气水合物的产物之一。在冷泉附近往往发育着依赖这些流体生存的冷泉生物群,又称为“碳氢化合物生物群落”。它是一种独特的黑暗生物群,最常见的有管状蠕虫、双壳类、腹足类和微生物菌等。海底冷泉及其伴生的黑暗生物群,是确认天然气水合物存在的有力证据。
天然气水合物释放区的生物群,也是类似于热液生物群的独立生态系统。其食物链低层生物也是一种管状蠕虫,依靠甲烷细菌提供能量。