南海北部陆坡细粒沉积物天然气水合物系统的形成模式初探

我国在南海北部陆坡的细粒沉积物中首次钻获水合物样品,为深入了解这一特殊成藏体系的形成机制,本研究以钻探区域高精度的二维和三维多道地震资料为基础,通过精细的地球物理解释和地质分析,探讨了该天然气水合物系统的成藏控制因素.细粒沉积物天然气水合物系统中水合物的富集过程存在着三个特殊的控制因素:(1)大面积丰富的含甲烷流体的参与.南海北部深水盆地广泛存在的异常热流体活动促使深部的热解成因天然气或浅层的生物成因气运移到水合物稳定带,有利于水合物的发育.热流体活动表现为底辟和气烟囱构造,在地震剖面上,表现为地震声学模糊带、同相轴下拉或中断、顶部出现反射亮点,这些构造直抵水合物稳定带.在气烟囱或底辟构造顶部通常有BSR伴生,说明热流体活动与水合物成藏具有密切关系;(2)断裂构造的发育在水合物稳定带中细粒沉积物的成核和生长过程中具有重要的作用,一方面促进稳定带流体的垂向和侧向运移,另一方面,构造裂缝可能成为成核和生长过程的空间;(3)大型海底滑坡导致了地层中超压流体活动和构造裂缝的发育,从而促进了水合物富集.在上述研究基础上,提出了南海北部水合物钻探区高饱和度水合物成藏模式.

琼东南盆地深水区多边形断层的发现及其油气意义

在高精度的三维地震资料基础上,利用层拉平和相干切片技术,在南海北部琼东南盆地首次发现多边形断层。多边形断层是一种非构造成因的断距微小的张性断层。琼东南盆地深水区的多边形断层长度为150～1500m,间距为150～3000m,断距为10～40m,倾角为50°～90°,发育在3个层位。琼东南盆地可以分为裂谷断陷期和裂后热沉降期两个演化阶段;裂后热沉降期构造断裂不发育,缺乏连接烃源岩和储层的通道,不利的油气疏导系统成为制约该期成藏最主要的因素之一。多边形断层的存在可以有效地解决这个问题,它可作为油气运移的疏导体系,使下部生油层中的油气向上运移成藏,对南海北部裂后热沉降期油气运聚具有重要的意义。

东沙海区天然气水合物形成及分布的地质因素

分析了东沙海区似海底反射波 (BSR)分布区的地质构造特征 ,以了解水合物的地质构造控制因素。似海底反射波通常被认为与水合物密切相关 ,主要出现在下陆坡沉积物碎屑流和浊流发育区 ,邻近在海陆过渡带 ,也是活动断裂构造密集发育和快速沉积作用 (重力流沉积作用 )地区。该区位于被动大陆边缘 ,发育巨厚的沉积物。这些沉积物能够供应大量的流体 (天然气和水 ) ,在渗透性相对高的碎屑流和浊流沉积物中形成水合物。此外 ,沿洋陆壳过渡带 ,岩石圈热结构表现较高的热流值 ,容易形成似海底反射波。相反 ,在缺乏似海底反射波分布的广大上陆坡区 。

南海北部陆坡大型气田区天然气水合物的成藏地质构造特征

南海北部被动大陆边缘是板块活动相对较弱的地区,业已证实是巨大天然气田形成的有利场所,同时也是水合物发育的有利地区。对被动大陆边缘水合物的富集规律研究表明:热解成因天然气水合物在被动大陆边缘占有重要地位,被动陆缘的活动断裂、底辟构造、滑塌堆积、断裂坡折带和海底扇砂体对天然气水合物的富集过程具有重要的控制作用。从南海北部陆坡的研究实例看,断裂坡折带作为重要的疏导系统,有利于天然气向水合物稳定带运移,同时控制着海底扇和滑塌堆积等水合物有利成矿相带。断裂的幕式活动促进热解气体向上渗漏,并在水合物稳定带中形成水合物。在天然气田与天然气水合物的共存区域,可以形成两种类型的水合物:一种是构造渗漏型,它是以高浓度的深部热解气为主、以浅层生物气为辅的水合物;另一种是地层扩散型,这类水合物以低浓度的浅层生物气为主,以深部热解气为辅。

莱州湾地区郯庐断裂带的构造特征及其新生代演化

郯庐断裂带中段分东西两支从莱州湾进入渤海,在莱州湾地区的构造特征与演化历史一直鲜为人知。通过对横穿研究区的两条地震测线的解释和分析,揭示了该区郯庐断裂带中段在研究区的构造差异,研究表明郯庐断裂带东西两支在该研究区表现出不同的断裂性质,西支断裂表现为正断层,东支断裂表现为走滑断层。郯庐断裂是本研究区的主控断裂,通过对本地区地层形态及其组合、断层的剖面形态和空间展布规律的深入研究,揭示了郯庐断裂带在莱州湾地区新生代以来的构造演化历史:古新世—始新世的伸展阶段、渐新世—中新世早期的挤压和右行走滑阶段、中新世中晚期至今的稳定发展阶段,这几个不同时期的演化阶段主要受太平洋板块运动的方向和速度变化的控制。

大陆边缘深水区海底滑坡及其不稳定性风险评估

海底滑坡是大陆坡一种常见的沉积作用过程。这种沉积作用包括滑塌和碎屑流等重力流作用过程,它能将沉积物运移数百公里,严重危害深水油气开发平台、油气管线、海底电缆等设施;同时,还可能导致巨大破坏性的海啸。虽然导致海底滑坡的因素很多,但近年来发现海底滑坡的触发机制可能与地震作用和海底天然气水合物的分解关系密切。随着深水油田的开发和深海工程的日益增多,这种地质作用越来越引起学术界和工业界的重视。在介绍大陆边缘深水区海底滑坡的构成、识别和触发机制的基础上,提出海底滑坡的地质风险评估方法。

南海北部深水区中新世生物礁发育特征

基于近些年南海北部深水区采集的地震资料,对南海北部深水区中新世生物礁发育特点进行分析、对比和研究,认为西沙隆起地区发育典型的生物礁,具有丘状反射、强振幅、中频、中连和杂乱地震相,发现琼东南盆地北礁地区在中新世梅山组也有似礁相发育。通过对琼东南盆地深水区中新世生物礁层序地层学分析,认为生物礁在中新世梅山组海侵体系域和高位体系域发育。从对北礁地区典型生物礁剖面进行的波阻抗反演来看,其与LH11-1生物礁油田的波阻非常相似,波阻抗值为8×106—9×106kg/(m2·s)。古地理分析认为,中新世西沙隆起区与北礁地区处于滨、浅海沉积环境,梅山组时期的陆缘碎屑供给量比较少,适于生物礁发育。

南海北部深水盆地浅水流的地球物理特性及识别

浅水流(Shallow Water Flow,SWF)是深水环境海底浅部地层中超压的砂体流动,是对深水钻井最具破坏力的一种地质灾害,严重制约深水油气开发.为有效预测和防治浅水流,需要对浅水流地球物理特性进行研究,并在研究区内加以识别.本文借鉴国外主要深水盆地对浅水流问题的研究经验,对南海北部深水盆地潜在浅水流区域采取以属性判定、超压分析为主,振幅识别为辅的方法进行预测.精细层序地层学解释发现,南海北部深水盆地存在上新世以来的古珠江深水水道沉积体系和第四纪水道,这些水道砂体疏松未固结、孔隙度大、有效应力低、几乎表现出流体特性.基于遗传算法的混合反演方法发现,研究区存在典型的AVO响应,横波速度极低,低频特征明显,振幅强度弱,连续性较好,存在极性反转,高泊白松比和高纵横波速度比.研究结果表明,南海北部陆坡具备浅水流发生的潜在条件,深水水道发育区为潜在的浅水流危险区,浅水流具有独特的地震响应特征,泊松比高达0.49,纵横波速度比约为3.5～9或更高,SWF层位对地震属性的敏感度V_P/V_S>AVO响应>泊松比.

东沙群岛海区晚新生代构造特征及其对弧-陆碰撞的响应

东沙群岛及其邻近海区 (简称东沙海区 )位于南海北部大陆边缘 ,东邻马尼拉俯冲构造带。为了讨论晚新生代以来东沙海区的构造变形特征 ,从中找出吕宋弧对中国东南大陆边缘碰撞的构造相关 ,特别是 8Ma以来的吕宋岛弧和中国大陆边缘之间构造消减过程的响应。根据地震地层学分析 ,结合区域重磁资料、ODP1 84钻孔资料对东沙群岛海区晚新生代构造特征进行了分析。东沙海区自南海扩张后发育了 3个沉积层序 (层序Ⅴ ,Ⅵ ,Ⅶ ) ,经历了较强烈的构造抬升作用、岩浆活动、沉积物剥蚀。该区发育NEE SWW和NW SE向两组断裂 ,且以NEE SWW向断裂最为发育。断裂大多具有多次活动 ,且为上新世到第四纪的活动断裂构造 ,断块抬升幅度大 ,沿断裂带发生岩浆侵入。分析结果表明 ,晚新生代期间经历了二次重要的构造运动 ,即东沙运动 ( 9 8— 4 4Ma)和流花运动 ( 1 89— 1 4Ma) ,奠定了该区的构造格局。综合该区东强西弱构造变形、构造抬升发生的时间和应力场变化等特征看 ,该区受 8Ma以来中国东部大陆边缘与吕宋岛弧碰撞所产生的构造运动的影响 ,在 8Ma以前 ,由于台湾岛不存在 ,活动的古东海大陆边缘延伸至东沙群岛海区东北部。

南海北部深水盆地油气渗漏系统及天然气水合物成藏机制研究

深水盆地往往为天然气水合物和深水油气的共存区域。天然气水合物既是一种重要的油气资源,又是深水油气开发中引起地质灾害的重要因素。如果能实现深水油气和天然气水合物联合开发,将具有重要的经济价值;然而,目前尚不知两者的共存规律。根据南海北部白云凹陷高分辨率地震资料的综合解释成果,识别出大量的深部油气渗漏现象,包括有利于流体运移的气烟囱构造、深水水道砂体、海底滑坡、多边形断层等渗漏构造,提出了该区天然气水合物可能的成藏模式,指出了天然气水合物富集模式及其与游离气和深水油气渗漏的共存规律。

论菲律宾海板块大地构造分区

菲律宾海板块是毗邻中国大陆的一个独特的小型板块。除南端表现十分复杂外,它的构造边界多以海沟为界,比较清楚,然而次级大地构造单元划分则比较复杂。本文根据近年来的研究成果,按照块体构造理论注重统一的地球物理场、相似的地壳结构、有机的成因联系等3个基本原则,将菲律宾海板块划分为3个具有不同构造演化特征的单元,即西菲律宾海块体、四国—帕里西维拉块体和伊豆—博宁—马里亚纳块体。西菲律宾海块体包括两部分:一个是西菲律宾海盆,始新世以来受太平洋板块和印澳板块近南北向的相对俯冲作用影响,并顺时针旋转形成了现今的构造样式,于30 Ma左右停止扩张。另一个包括大东盆岭、花东盆地、帕劳海盆和吕宋岛弧蛇绿岩等洋壳在内的白垩纪洋盆。根据形成年代和形成时的扩张方向可将四国—帕里西维拉块体分为两部分:四国海盆和帕里西维拉海盆,两者以索夫干断裂为界。伊豆—博宁—马里亚纳块体沿博宁高原南缘分为南北两部分,两者表现出不同的地质特征。

深水盆地中大型侵入砂岩的地震识别及其成因机制探讨

侵入砂岩是深水盆地中常见的地质现象,由于本身具有高孔隙度、高渗透率的特点,对深水油气储集、运移和成藏均有重要的影响。综合国内外研究成果,探讨了深水盆地中大型侵入砂岩的地震特征和成因机制。研究表明侵入砂岩具有明显的强振幅地震反射,这些振幅异常一般呈V字形反射形态,沿着走向反映出一系列的特点,如阶梯性、分支性等,并伴有极性反转和高速度异常,在侵入砂岩下部的喉道出现上拉现象;关于侵入砂岩的成因,认为是未固结成岩阶段深水盆地中的异常超压砂体的向上侵位形成,大型的侵入砂岩及其伴生的断裂系统为流体运移提供渗流通道,深部水道或深水扇系统为侵入砂岩提供充足的物源。

南海北部陆坡深水沉积体系研究

陆源碎屑物质是深水地质研究的重要内容,在全球"从源到汇"研究计划中占有重要地位。海底峡谷-水道搬运沉积体系和块体搬运沉积体系(海底滑坡)是大陆坡最重要的两种搬运沉积过程。根据高分辨率2D、3D多道反射地震资料、多波束测深法、旁扫声纳、重力与活塞取样等资料研究发现,在南海北部陆坡地层中,广泛发育大型深水块体搬运体系和相应深水水道沉积体系。针对白云凹陷和琼东南盆地深水陆坡区的实例研究,揭示了典型深水块体搬运的平面形态、内部结构和变形过程,进而深入认识这一地质体的形成演化过程。采用2D/3D地震资料和多种数值模拟新方法发现了第四系深水高弯曲水道及其沉积相特征、上新世琼东南盆地中央水道及中新世古珠江深水水道体系。深水沉积体系对研究我国深水油气资源的成因机理和分布规律,以及深水工程的地质灾害预测和防护具有十分重要的意义。

山东济阳坳陷桩海地区井旁构造应力场分析

山东济阳坳陷构造特征复杂,利用地震勘探方法预测潜山裂缝的难度大。由于构造裂缝主要受控于构造应力场,从构造应力场分析入手预测构造裂缝发育规律是十分有效的手段。利用电阻率成像测井资料对济阳坳陷桩海地区井下构造应力场进行研究,研究结果表明:该区井下应力场十分复杂,井旁构造受断层影响较大,各层段地层倾向和裂缝方位变化较大;桩海北部地区现今最大水平主应力的方向为北西西—南东东向,桩海南部地区现今最大水平主应力的方向为北东东—南西西向。

世界深水油气勘探进展与我国南海深水油气前景

深水油气是世界上油气勘探快速发展的领域,2004年最高钻井水深纪录已达3 050 m,我国三大石油公司也开始了南海深水油气的勘探。指出:从国外发现的深水油气田来看,绝大多数含油气盆地位于离散大陆边缘,发育有裂陷前期、裂陷期和裂后热沉降期3个超层序;烃源岩大多是裂陷期的湖相和滨浅海相沉积以及裂后热沉降期海相灰岩、页岩;储层则以裂陷热沉降期深水浊流沉积体系和裂陷期的砂岩为主;深水油气的成藏模式,除裂陷盆地的成藏模式外,还有裂后热沉降期裂陷的深水浊积砂岩油藏、底辟构造油藏等特殊类型。通过对南海2个深水地区油气地质条件的分析,认为南海与国外已有油气发现的深水区具有许多相似的含油气地质条件和丰富的油气远景。

深水盆地中多边形断层的几何特征与形成机制探讨

多边形断层是指一种在平面上呈多边形具有微小断距的张性断层系。自1994年被提出以来,已有十余年的研究历史,并在世界50多个被动大陆边缘盆地中被识别出来。研究多边形断层需要高精度的3D地震资料。我们根据琼东南盆地3D地震资料并利用相干切片技术,首次在琼东南盆地南部发现了多边形断层,并对其进行了初步研究。多边形断层的成因机制是前期多边形断层研究的重点,许多学者认为深水沉积物早期压实脱水体积收缩形成的;也有学者认为重力扩展控制断裂的发育。岩石物性、成岩作用及构造应力是影响多边形断层发育的重要因素。多边形断层对深水盆地的油气储集体的性质和分布;以及油气、天然气水合物的运移和聚集有着重要的意义。

东亚大陆边缘的俯冲带构造

东亚大陆边缘自北向南发育了琉球海沟和马尼拉海沟等俯冲带。简要论述了这些俯冲带的构造特征、演化历史和一些科学前缘问题 ;认为愈来愈多的地球科学问题 ,如地震的发生机制、俯冲板块动力学等 ,集中在俯冲板块边界 ;解决弧后盆地成因和中国大陆边缘张裂过程等许多地质科学问题 ,有待于对俯冲带构造演化的深入了解。同时 ,在这些俯冲带发现了丰富的天然气水合物 ,具有良好的资源前景 ,因而 。

南海北部陆坡块体搬运沉积体系的地震响应与成因机制

块体搬运沉积体系是一种重力作用下形成的深水沉积体系,在全球大陆边缘沉积体系中扮演着重要角色.块体搬运沉积作用不仅造成危害极大的深水地质灾害,而且与海洋天然气水合物和深水油气的形成过程与富集有密切联系.根据新获得的海底地形地貌资料和地震资料,揭示了块体搬运沉积体系识别特征,明确了其分布范围.这些块体搬运沉积体系具有明显的滑坡形态和沉积构造;头部表现张性断裂构造,内部有旋转断块和流动构造,趾部表现为挤压和逆冲构造.块体搬运沉积体系表现出不同的成因类型.通过白云凹陷天然气水合物的分布模式和白云块体搬运沉积体系有限元数值模拟研究,认为白云块体搬运沉积体系与天然气水合物分解密切相关,进一步给出6种水合物分解模型情况下海底稳定性的安全因子,随着水合物分解量的增加,斜坡的稳定性逐渐减弱,当水合物的分解达到一定数量时,就会发育海底块体搬运沉积体系.

南沙群岛海区晚第四纪深海碳酸盐沉积作用

根据５个柱样分析，讨论了冰期－间冰期碳酸盐沉积作用变化，南沙海区碳酸钙旋回在３５００ｍ以浅表现为大西洋旋回，源于冰期陆源碎屑物质的稀释作用。相反，在３５００ｍ以下出现太平洋碳酸钙旋回。文中根据浮游有孔虫的溶解指数和种属数量讨论了冰期－间冰期溶解作用变化。