南海天然氣水合物的早期成巖作用和地球化學(xué)特性研究.pdf

1、天然氣水合物已在近些年成為熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。根據(jù)已有的資料,我國(guó)最有希望實(shí)現(xiàn)此領(lǐng)域突破的海區(qū)是南海陸坡區(qū)。在分析了天然氣水合物成礦背景和成礦條件的基礎(chǔ)上,確定了沉積速率高、沉積物巨厚、地質(zhì)構(gòu)造獨(dú)特的南海存在臺(tái)西南盆地、珠江口盆地、西沙海槽、瓊東南盆地、東沙海域等水合物遠(yuǎn)景區(qū)。
　　本文對(duì)瓊東南盆地T1、尖峰北盆地T2、臺(tái)西南盆地GC10、HD196A和HD319的五個(gè)站位大型重力活塞柱沉積物樣品,及九龍甲烷礁的TVG-1和TVG-11

2、兩個(gè)站位的電視抓斗樣品,通過自生礦物組分,孔隙水化學(xué)成分異常,有機(jī)碳含量,沉積速率,頂空氣甲烷含量以及烴類化合物等分析,對(duì)南海天然氣水合物的早期成巖作用和地球化學(xué)特性做了系統(tǒng)的研究。最后,結(jié)合前人的研究成果,指出南海北部陸坡特別是臺(tái)西南盆地和瓊東南盆地是天然氣水合物成藏的有利遠(yuǎn)景區(qū)。其中,主要成果和認(rèn)識(shí)有:1.XRD和掃描電鏡觀察表明,在瓊東南盆地、臺(tái)西南盆地和尖峰北盆地的沉積物樣品中普遍存在對(duì)天然氣水合物有指示意義的自生碳酸鹽、硫酸鹽

3、、和草莓狀黃鐵礦。其中文石~高鎂方解石的顯微結(jié)構(gòu)特征與冷泉沉積物類似,屬微生物成因,特別是九龍甲烷礁。2.從九龍甲烷礁的自生礦物組合和顯微結(jié)構(gòu)構(gòu)造,可以確認(rèn)TVG-1和TVG-11所代表的地質(zhì)體與冷泉活動(dòng)有關(guān),流體中的CH4/Ba2+比值高,與墨西哥灣和黑海的冷泉類似。甲烷礁樣品的超顯微結(jié)構(gòu)表明,碳酸鹽沉淀與微生物活動(dòng)有直接關(guān)系。TVG-1形成較早,文石已轉(zhuǎn)化為方解石,但仍保留文石假象,TVG-11形成較遲,文石尚未變化。3.瓊東南盆地

4、和臺(tái)西南盆地的孔隙水成分分析結(jié)果顯示,孔隙水中的離子濃度隨深度有明顯的變化。隨著深度加深,SO42-含量急劇降低,較淺的硫酸根-甲烷界面(SMI)深度,Ca2+、Mg2+、Sr2+濃度顯著降低,Mg2+/Ca2+、Sr2+/Ca2+比值急劇增加等地球化學(xué)特性與世界上天然氣水合物產(chǎn)區(qū)的淺表層沉積物孔隙水中離子濃度異常吻合較好,暗示這些地方很可能是深水油氣或海底天然氣水合物的產(chǎn)出位置。4.臺(tái)西南盆地沉積物中有機(jī)碳含量豐富,HD196A站位大

5、部分在1％以上,可以滿足天然氣水合物形成的氣源條件。臺(tái)西南盆地在晚更新世以來的沉積速率都較高,在16.7-20.8cm/ka之間。柱狀沉積物底部甲烷含量急劇增加,可能和來自深部的烴滲漏有關(guān)。因此臺(tái)西南盆地,特別是HD196A站位,是天然氣水合物形成的有利地區(qū)。5.臺(tái)西南盆地HD196A站位沉積物的烴類化合物主要為:正構(gòu)烷烴、類異戊二烯烴、支鏈烷烴、多環(huán)芳烴等化合物。根據(jù)正構(gòu)烷烴分布曲線的形狀、碳數(shù)范圍、主峰位置以及CPI值和OEP值,說

6、明沉積物中的有機(jī)質(zhì)主要來源是大陸高等植物、海洋浮游生物藻類和細(xì)菌源共存,并以陸源高等植物來源占優(yōu)勢(shì)。在樣品中檢測(cè)到角鯊烯,驗(yàn)證了這一地區(qū)的生物甲烷合成和細(xì)菌作用,具有生成油氣及天然氣水合物可能性。樣品中普遍存在菲系列化合物、屈系列化合物、苝和惹烯化合物等,均表明沉積物中的多壞芳烴主要來自陸源高等植物。其中含量豐富的苝指示了陸源有機(jī)物質(zhì)的快速堆積和還原環(huán)境。芳烴的甲基化和甲基重排作用,顯示沉積物中有機(jī)質(zhì)的熱演化程度較高,有機(jī)質(zhì)處于較成熟狀

7、態(tài)。從柱狀樣品的中部到底部,S8相對(duì)濃度的急劇增加,結(jié)合孔隙水中SO42-濃度異常和頂空氣甲烷含量的異常,暗示沉積物底部已接近SMI界面?？梢哉J(rèn)為HD196A站位是海底油氣和天然氣水合物勘探的有利地區(qū)。6.綜合考慮南海尖峰北盆地、瓊東南盆地和臺(tái)西南盆地都是水合物有利地區(qū),巨厚的沉積物和高含量的有機(jī)質(zhì),有利于天然氣水合物形成的氣源條件、溫壓條件和良好的圈閉條件,說明這些海域是天然氣水合物的有利勘探遠(yuǎn)景區(qū)。尤其是臺(tái)西南盆地采樣點(diǎn)附近的海域,