南海北部陆坡深水区天然气水合物成藏系统及其控制因素.pdf

ISSN1009-2722
海洋地质前沿
第33卷第7期
CN37-1475/P
Marine Geology Frontiers
Vol 33 No 7
文章编号:1009-272(2017)07-0001-10
南海北部陆坡深水区天然气水合物
成藏系统及其控制因素
苏丕波2,何家雄,梁金强2,张伟2
(1国土资源部广州海洋地质调査局,广州51007
2国土资源部海底矿产资源重点实验室,广州510075:3中国科学院大学,北京100049)
摘要:天然气水合物成藏系统目前已越来越受到油气地质专家们的重视与关注。天然
气水合物运聚成藏亦遵循从烃源供给到圈闭(高压低溫檍定带)中运聚成藏的含油气系统
理论。天然气水合物成藏系统的构成及形成,主要取决于充足的气源供给、较好的运聚输
导系统和高压低温稳定带三大要素的时空耦合配置。为了深入剖析我国南海北部深水区
天然气水合物成藏系统基本特征,在近年来所获南海北部天然气水合物勘探成果的基础
上,根据天然气水合物成藏系统理论,重点从天然气水合物的烃源供给、流体输导系统和
高压低温稳定带及其储集系统3方面,系统分析总结了我国南海北部陆坡神狐海域、东沙
海域和西沙海槽天然气水合物成藏的基本地质条件与控制因素,建立了各区域不同类型
天然气水合物成藏分布模式,尤其是提出了生物成因的“渗漏型”水合物成矿类型,以期能
够为加快和促进南海天然气水合物勘查提供指导和参考借鉴。
关键词:烃源供给;输导体系;高压低温稳定带;天然气水合物成藏系统;南海北部
中图分类号:P618.18
文献标识码:A
DOI:10.16028/j.1009-2722.2017.07001
天然气水合物( Natural Gas Hydrates,以下度以及技术水平不断提高,尤其是大洋钻探计划
简称“水合物”)是由水分子组成的笼状构架将小对水合物研究给予了高度重视,实施了ODP164
型气体分子吸附其中而形成的冰状固体。自然界ODP204、IODP311等专门调査研究航次,同时对
中水合物的小型气体分子可能是甲烷、二氧化碳、其物化性质、产出条件、分布特征、经济评价及开
乙烷、硫化氢或氮气,但分布最为广泛的是甲烷水采可能造成的环境影响等亦进行了广泛深入的研
合物リ。作为一种特殊的油气资源,天然气水合究,推动了天然气水合物科学研究的发展
物资源量至少相当于其他常规资源总和的3
与常规油气资源相比,天然气水合物有其独
倍2,因此受到各国科学家的关注。自20世纪特性。首先,水合物并不是聚集在圈闭中,而是赋
90年代以来,天然气水合物调査研究的深度、广存在高压低温稳定带;其次,水合物气源分布广
泛,除传统的热成因气源外,浅层生物气是水合物
收稿日期:2017-05-15
成矿的重要气源,因此,气源构成及成因类型,运
基金项目:中国地质调査局南海天然气水合物资源项目移途径及成矿潜力直接控制着水合物的成矿规
(DD20160211)
模。由于天然气水合物成藏系统能够系统全
作者简介:苏丕波(1981-),男,博士,高级工程师,主要从事
天然气水合物成藏研究工作.E-nail:spb_525@tSina.com
面地描述某个区域的水合物成藏条件,既考虑了
通讯作者:何家維维(1956-),男,博土,岗位教授,主要从事水合物形成所需要的物理条件(如水深、温度、压
油气及水合物成藏研究工作.E-mail:heix(@gig.ac.cn
力、地温梯度等),又注重水合物实际产出的地质
万方数据
Marine Geology Frontiers海洋地质前沿
2017年7月
背景(如沉积充填、构造演化及活动时间等)和控
从地形地貌上看,南海东北部陆坡地形延续
制因素,故其可以作为一种综合评价预测某一区了其陆架的地貌地形趋势,自西北向东南方向呈
域区带水合物矿藏分布规律及资源潜力的技术方阶梯状下降,直至地形较为平坦的中央深海盆地,
法。因此,近些年来,国内外学者均应用系统论的陆坡坡折线水深为140~350m,坡脚线水深为
思想方法,深入分析研究天然气水合物气体来源、3400~3700m,最大水深高差达3560m,地形
气体运移输导与聚集成藏之间的内在联系与时空变化极为复杂;从构造上看,南海北部陆坡在大地
耦合配置关系,即天然气水合物成藏系统(或称天构造上位于东亚大陆边缘构造域及周缘,北以海
然气水合物含油气系统)。总之,天然气水合物成南一万山结合带与东亚大陆构造域相接,西为南
藏系统的研究是目前天然气水合物成藏机理研究海西缘断裂带,其东界以台湾岛(梨山断层)一巴
的重要内容和发展趋势-,0
布延脊一菲律宾海沟俯冲带与西太平洋构造域为
诚然,目前对于天然气水合物成藏系统的研邻,是一个地质构造复杂的地区。南海北部陆缘
究尚不够深入和系统,尤其是在天然气水合物成经历了早白垩世末、始新世末和中中新世末的3
矿动力学和烃源供给系统及输导运聚条件等方面
次构造运动,基底构造复杂,新构造作用活跃,中
的研究尚欠深人。较突出的问题是缺乏对烃源供中新统之下沉积盖层断裂构造发育,有些断裂自
给及运聚输导系统类型与高压低温稳定带聚集成基底断至海底,既控制着陡坡地形的形成,又有利
藏系统相互间的时空耦合配置方面的深入研究。于烃气向上远距离输送。上新世初期,向西北方
鉴此,本文拟重点根据南海北部天然气水合物勘向运动的菲律宾海板块在台湾地区与欧亚板块碰
探区钴探及研究成果,结合区域油气地质与地球
撞,台湾岛逐渐出现;此后,菲律宾海板块继续向
化学背景及条件,深入分析南海北部天然气水合
西北方向运动,在南海北部产生NWW向挤压。
物含油气系统及其成矿控制因素,以期对研究区
这一构造活动亦十分有利于油气运聚及天然气水
天然气水合物富集区带预测及水合物勘査部署有
合物的形成。
所裨益。
近20年来,我国在南海北部陆坡开展了大量
研究区地质背景
的海洋地质调查研究工作,深入揭示和发现了天
然气水合物赋存的深层一浅层一表层的地质地球
南海东北部陆坡东起台湾岛的西南端,西至物理、地球化学和生物等多信息异常标志,在此基
西沙海槽,呈NE向条带状展布,自西向东宽度逐
础上优选富集天然气水合物的有利目标实施钻
渐变窄,全长1300km,宽126~265km(图1)
探,先后在南海北部深水区获取了与水合物相关
的海量地质地球物理和地球化学调査数据以及岩
心样品,预测圈定水合物展布面积达32750
km2,并圈定了众多具一定规模的冷泉碳酸盐渗
漏系统。同时,2007、2013、2015及2016年相继
在南海北部陆坡深水区实施了4个航次的天然气
水合物钻探,在低渗透黏土质粉砂储层中获取了
高饱和度扩散型水合物,水合物层厚度最大达80
m,最大饱和度达75%。尤其是2013年,在南海
南海
北部陆坡东部东沙调査区实施的天然气水合物钻
探中,发现了扩散型与渗漏型水合物复合成藏或
分层富集,并伴生碳酸盐冷泉系统。2015年还首
图1南海北部大陆边缘陆坡深水区
三维地形地貌基本特征
次在南海北部陆坡西部琼东南调查区发现了“海
Fig 1 3D topographic characteristics of deep water
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