南海北部陸坡沉積特征及其對天然氣水合物形成分解的影響作用研究.pdf

1、南海是中國最大的邊緣海，覆蓋著巨厚的富含有機質的沉積地層，沉積速率高，具備良好的生油生烴能力，具有巨大的資源潛力，是我國的海洋油氣資源寶庫。天然氣水合物作為分布廣儲量大且對環(huán)境友好的資源，具有極高的科學意義和社會意義，南海北部陸坡是我國天然氣水合物賦存的最有利海域。近年來南海北部多處天然氣水合物鉆探采樣為我國天然氣水合物資源的研究提供了強有力的支撐。本文通過對南海北部陸坡臺西南盆地鄰近海域地質調查所獲沉積物柱狀樣進行粒度、有機碳、孔隙水

2、、元素礦物等地球化學分析，以研究南海北部陸坡沉積物的分布特征及變化規(guī)律，并對比天然氣水合物賦存區(qū)的沉積環(huán)境特征，探討研究區(qū)域沉積物特征對天然氣水合物形成、分解的影響，主要得出以下認識:
　　(1)南海北部陸緣經歷了早白堊世末、始新世末和中中新世末三次構造運動，基底構造復雜。該地區(qū)構造運動活躍，中中新統之下沉積蓋層斷裂構造較為發(fā)育，部分斷裂自基底斷至海底，這些斷裂既控制著陡坡地形的形成，又有利于氣體的運移輸送，而晚中新世以來的構造活

3、動趨于平靜，有利于天然氣水合物礦藏的保存。斷裂構造發(fā)育的同時，海底還發(fā)育有底辟構造、海底滑塌體以及褶皺等有利于天然氣水合物形成聚集的地質構造環(huán)境，是天然氣水合物礦藏形成的有利場所。
　　(2)南海北部沉積史階段性特征明顯，尤其是北部下第三紀主要為湖泊、濱岸沼澤相、淺濱海相，其中含有厚層泥巖，且煤系地層發(fā)育?？傮w上有機碳含量豐富，含量達到0.46-1.95％，煤系地層則高達13-44％，形成多套烴源巖，構成了天然氣水合物潛在區(qū)盆地新

4、生代的主要烴源巖系。
　　(3)研究區(qū)主要為泥質粉砂類沉積物，其次為含砂粘土粉砂，整體含砂率極低，沉積物以懸移質為主，屬半深海沉積。主要成分為粉砂，其次為黏土，砂質含量最少。粒度變化相對穩(wěn)定，說明其水動力變化較弱。
　　(4)通過沉積物粒度變化，結合碳同位素測年分析及氧同位素期次，將45Ka以來臺西南海域海平面可分為以下五個階段。距今45-30ka年間，海平面呈多個小幅度回旋式上升，30-20ka年間，沉積物粒徑較細，且相對

5、穩(wěn)定，該階段氣候溫暖，海平面處在較高水位。20-14ka年間，沉積物粒度變粗，同期海平面下降，14-9ka年進入全新世，氣候轉暖，海平面上升快，沉積物粒徑變細。9ka至今，海平面略有升降，與現今差別不大。
　　(5)南海北部陸坡臺西南海域沉積速率約0.32m/ka，有機質含量較高，平均值為0.66％，可達1.26％，達到了甲烷水合物生成對有機質的要求。由于沉積速率較高，壓實度較低，且有機質含量較高，為天然氣水合物的形成提供了良好的

6、物質基礎。
　　(6)根據硫酸鹽含量變化等其他相關數據計算可得甲烷硫酸鹽氧化還原界面界面深度約為900-940cm，屬較淺范圍。且整個南海北部陸坡SMI界面深度都在10m左右，世界各地水合物SMI界面多在50米以內，故較淺的SMI界面預示著底部存在較多的游離態(tài)甲烷氣體，說明該海域賦存天然氣水合物的可能性較大。
　　(7)經鑒定分析，主要包括長石及粘土礦物等輕礦物和少量重礦物及生物碎屑，主要為有孔蟲。其中重礦物含量約為1.1％