地学前缘 ›› 2017, Vol. 24 ›› Issue (4): 15-23.DOI: 10.13745/j.esf.yx.2016-12-27

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南海东北部天然气水合物成藏演化地质过程

张光学,陈芳,沙志彬,梁金强,苏新,陆红锋   

  1. 1. 广州海洋地质调查局 国土资源部海底矿产资源重点实验室, 广东 广州 510075
    2. 广州海洋地质调查局 中国地质调查局海洋石油天然气地质研究中心, 广东 广州 510075
    3. 中国地质大学(北京) 海洋学院, 北京 100083
  • 收稿日期:2016-09-10 修回日期:2016-11-14 出版日期:2017-07-15 发布日期:2017-07-15
  • 基金资助:
    国家自然科学基金面上项目(41372012);中国地质调查局海域天然气水合物勘查项目

  • Received:2016-09-10 Revised:2016-11-14 Online:2017-07-15 Published:2017-07-15

摘要: 南海东北部天然气水合物赋存类型多样,包括块状、瘤状、薄层状、脉状及分散状等五种形式,独自出现或相互共生成藏,并伴生碳酸盐岩,且分布在水深600~900 m、海底及其以下的200 m地层之内。其中前四种水合物常形成于浅断裂隙、沉积物层间薄弱带、海底表面等局部地区,粒径大于正常沉积物孔隙,水合物肉眼可见,故又称可视水合物;分散状水合物充填于微米—纳米级孔隙的沉积物中,肉眼难以分辨,故这类水合物为非可视水合物。据钻井揭示,以海底之下90 m处地层为界,研究区发育上、下两套水合物矿层,上部水合物矿层以可视水合物为主,下部水合物矿层为非可视水合物。其中上部水合物矿层发育上、下两个水合物层段,在各水合物层段的顶部均发育自生碳酸盐岩,反映为地史时期与水合物藏演化相伴生的古冷泉。综合分析认为,天然气水合物赋存形式及水合物藏演化受控于多种因素作用,包括岩性、粒度、岩相(古河道、扇体)等沉积作用,新构造活动及断层作用,流体及气体运移,以及影响水合物结晶成核生长的热流、盐度、时间等。其中可视水合物主要受构造因素控制,多为活跃流体携带气体以渗漏形式局部聚集形成;而分散状水合物则多受沉积因素影响,气体以扩散形式运移至适宜温压域的沉积层内形成水合物。上新世以来的地质事件是水合物形成分解的诱发因素,冰期、间冰期变化与水合物形成分解有一定耦合关系。水合物形成时代应早于上覆的自生碳酸盐岩,晚于其赋存的母岩沉积层,研究区上部水合物矿层的上段形成于晚更新世,下段形成于中更新中期—晚更新世,下部水合物矿层形成中更新世早期—中更新世中期;水合物矿藏共经历了3次水合物藏发育期和2次水合物藏破坏期。伴随水合物演化,发育两期自生碳酸盐岩,海底自生碳酸盐岩形成于更新世末期,上部水合物矿层之下段的顶部碳酸盐岩形成于中更新世早期。多层水合物构成的复式水合物矿藏系统,是扩散、渗漏驱动的二元成藏动力学过程综合作用的结果。

关键词: 可视水合物, 赋存类型, 自生碳酸盐岩, 南海北部陆坡, 矿藏, 演化

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