基于沉积学原理的被动陆缘陆坡古地貌恢复方法

深入了解被动陆缘陆坡古地貌如何控制深水重力流储层的形成与分布对深水油气勘探意义重大。在少井探区,基于三维地震的地层厚度印模法在古地貌研究中应用广泛,但是,陆坡区容易因沉积物供给不足而处于“半饥饿欠补偿”状态和陆坡地形坡度的存在会影响该方法的适用性和准确性,对沉积体系和油气储层的分布特征分析产生不利影响。为此,根据沉积型陆坡的特点,对地层厚度印模法进行了两方面的补充与改进:其一,通过三维地震资料的分析明确目的层陆坡补偿状态,讨论了地层厚度印模法的适用性;其二,根据研究区陆坡演化过程,以沉积物体积等分方式求取目的层段各层序对应的潜在坡度趋势,基于此实现古陆坡地形坡度校正。利用改进后的方法对非洲西部尼日尔三角洲盆地下陆坡古地貌进行恢复的结果与研究区现有构造演化认识高度一致,符合“构造活动主导地貌特征”这一普遍认识。另外,地震属性刻画出的深水沉积体系分布特征与古地貌恢复结果间存在良好的耦合关系。应用实例证明了改进方法的科学性和研究区古地貌恢复结果的客观性。

三角洲型被动陆缘盆地陆坡地貌演化研究——以尼日尔三角洲盆地某深水研究区为例

【目的】陆坡因其巨大的沉积物总量和丰富的油气资源而成为勘探的热点领域。明确陆坡地貌演化特征能够助力于深水沉积学研究和油气勘探。研究旨在针对三角洲型被动陆缘盆地陆坡具有强物源供给条件的特征,探索一种基于沉积构型原理的古陆坡地貌演化研究新方法。【方法】以尼日尔三角洲盆地某陆坡研究区为例,综合应用地震、测井和岩心资料,根据13个层序的沉积构型时—空演化规律反演古陆坡地貌演化特征。【结果】研究区中新世至今的地貌演化过程经历了两个阶段。阶段1中,地貌演化受大型三角洲进积驱动,研究区由深海平原演化为陆坡,地貌始终为非限制型。阶段2中,在重力滑动作用下先后经历了由逆冲断层、泥底辟、填平补齐主导的演化过程,地貌由限制型、半限制型演变为现今的非限制型。逆冲断层期,泥底辟强度有限,地貌形态受控于断层活动,研究区处于重力滑动体系的远缘逆冲构造区。泥底辟期,底辟强度大幅增强,具备了独立改造地貌格局的能力,研究区由逆冲构造区向泥底辟构造区转化。【结论】重力滑动体系由沉积作用驱动,表现出与沉积相类似的空间组合与演化特征。平面上相邻的伸展、泥底辟、逆冲构造区存在成因关联,与具有排序特征的沉积相类似。因此,研究区两期构造活动的叠合关系指示了陆坡向海推进的过程。综上,典型深水研究区沉积构型的时—空演化特征能够为陆坡古地貌演化过程的恢复提供重要依据。

南海西北陆坡次表层异常反气旋涡声传播特征研究

基于2018年4月温盐流断面观测、卫星遥感和模式再分析数据,本文分析了南海西北部陆坡海区一个异常反气旋涡的声场特性与声传播效应。结果表明,该反气旋具有透镜式温盐结构、表层冷核和更浅的混合层深度,流速次表层强化。不同于正常反气旋涡声速等值线的下凹,异常反气旋涡声速分布呈现上凸下凹的透镜式结构。涡心表层声速小于涡外,呈现负异常(<-2 m/s),次表层则为正异常(>11 m/s),这使得原有海区声速双跃层厚度上下延伸共47 m。当声源位于涡外陆架向外海传播时,与正常反气旋涡旋相反,异常反气旋涡破坏表面声道,减小声传播距离;声源在涡外深海向陆架传播时,异常反气旋涡则与正常反气旋涡类似,声能汇聚区的位置相比无涡旋时后移和下移,最大距离分别超过24 km和0.3 km。声源位于涡旋内部向外海传播时,异常反气旋涡使得声线反转深度加深,声能汇聚区间距加大1倍,正常反气旋涡中则未见这一现象。

南海西北部莺琼陆坡重力流和等深流的时空关联

南海西北部的莺琼陆坡深水区近些年获取了大量油气发现,展示了广阔的勘探前景。深水沉积往往受控于重力流、等深流等多种机制,它们在时空中如何分布、如何相互作用,又在多大程度上影响或控制着沉积格局,对水动力方面的认识的差异会导致沉积相展布方面的不同认识,进而影响对砂体类型和展布的分析,制约了石油勘探开发。论文基于地震数据所呈现的地震相和地层叠置样式,确认莺琼陆坡在中新世以来发育两类沉积体系:重力(流)和等深流沉积体系。二者在时空上存在毗邻而居、有序进退的关系,重力流沉积呈“台阶状”逐层上超于等深流沉积之上,呈进积形态,而等深流沉积体系则呈退积样式;二者之间构成了特殊成因的、跨时的“相变”面;进而相应恢复了两种不同方向的沉积作用(重力流和等深流)的时空关联。它们这种“台阶状”进退关系根源于中中新世以来莺琼陆坡所经历的多方向物源体系充沛的碎屑供应和由此导致的活跃的重力流活动;南海深水循环导致的等深流机制作用的强度也有相当的作用;总体上,等深流沉积体系的分布范围受重力流作用强弱的控制,形成了二者彼进此退的时空关系。

南海北部陆坡区典型峡谷陡坡群地震稳定性

南海北部陆坡是一个呈条带状分布的大规模海底斜坡,西起海南岛东南部海域,向东延伸至中国台湾岛西南部海域。该区域分布了多个峡谷陡坡群,地质构造复杂、地震易发多发,滑坡地质灾害活跃。特别是该区域地形起伏较大,地震灾害可能诱发区域大面积的海底滑坡,科学评估其地震稳定性显得十分重要。本文以南海北部陆坡区神狐海域典型峡谷陡坡群为例,基于Scoops3D和GIS技术建立了三维计算模型,开展了海底陡坡群的地震稳定性研究,获得了峡谷区不同陡坡的地震稳定性安全系数及其分布特征。结果表明:峡谷剖面大多呈“U”字形,推断研究区峡谷为Ⅱ型海底峡谷系统;强震作用可以大幅削弱海底斜坡稳定性,其中对于C1峡谷区陡坡群,随着水平拟静力地震系数增大至0.40,区域最小安全系数则陡降至0.50;地震作用下西部峡谷陡坡群的失稳范围明显高于东部区域,大部分滑坡发生在两侧谷壁靠近峰顶的位置,另有相当一部分滑坡位于C1和C2峡谷区南段的东侧谷壁,整体呈带状分布。

陆坡逆冲-变换构造对重力流水道的控制作用——以西非陆坡某区中新统深水沉积体系为例

重力流水道是深水油气勘探的重要目标之一,近年来的勘探实践揭示了陆坡逆冲构造区重力流水道复杂的分布特征。以西非陆坡某研究区为例,综合应用地质和地震资料,阐明逆冲-变换构造微地貌的类型、成因和对重力流水道的控制作用。中新世由重力滑动作用引发的逆冲断层主导了研究区地貌格局。东、西2套逆冲断裂体系沿下伏厚层超压泥岩中不同深度的滑脱面发育,导致位移缩短量不同,这是二者构造样式与活动强度差异的主因。不同逆冲断裂体系间的位移量差异及沿单一逆冲断层走向的位移量变化使研究区内发育多种变换构造。从成因的角度归纳出在逆冲-变换构造的综合作用下发育5种微地貌样式:三角形断背斜、捩断层-底辟背斜、逆断层连接沟谷、捩断层斜坡和走向凹槽。同期重力流水道在逆冲-变换构造微地貌的影响下表现出遇障碍转向、穿越断层相关构造和两侧受限制等3种分布样式:三角形断背斜和捩断层-底辟背斜使顺陆坡方向的重力流水道转向;逆断层连接沟谷和捩断层斜坡边缘使重力流水道容易从此处穿越;走向凹槽将重力流水道限制于其中。该研究为针对重力流水道储层的地震解释提供了一种新的思路。

琼东南陆坡深水水道主控因素及勘探应用

结合全球海平面变化、气候变化、物源供给特征和地形条件,深入地分析和研究了发育在琼东南盆地陆坡区上新世和更新世地层中水道的形成主控因素及其在深水油气勘探中的应用价值和前景。提出琼东南陆坡上新世水道的主要因素是物源供给,包括来自红河和海南岛的物源,构造活动是关键诱发因素,上新世早期莺歌海盆地发育的大规模滑塌体与该水道的形成关系密切;给出更新世水道形成模式,其形成与第四纪冰期海平面的大幅度下降有关,地震活动诱发了中南半岛的小型山脉河流复苏,并对南海西部陆坡直接供给形成了该期水道。深水水道对于全球海平面变化、陆坡区物源供给情况和陆坡层序界面具有指示作用,并可作为良好的深水油气勘探目标,具有重要的深水油气勘探意义。

1999年夏季白令海陆坡区海流动力分析

利用中国首次北极科学考察白令海调查资料计算了白令海东部陆坡区 58— 60°N范围内海流的流幅、流速和流量 ,并获得如下结论 :(1 )白令海东陆坡区陆坡流由东南向西北变化 ,流速由东南向西北逐渐增加 ,在 58°N处 ,最大流速达到 1 0cm/s,到 60°N处 ,最大流速达到 30cm/s,是历年调查中最高的 ;流幅由东南向西北不断增宽 ,在 58°N处 ,最大流幅约 1 0 0km ,到 60°N处 ,最大流幅达到 2 1 0km ,流量由东南向西北也不断增加 ,在 58°N处 ,最大流量 5 .3Sv ,到 60°N处 ,最大流量达到 1 0 .2Sv ;(2 )陆坡流的近陆架一侧陆坡逆流的北界位置在 58°N处 ,其表层流幅宽度为 70km ,流速达到 5cm/s以上 ,在 59°N处其影响深度可以直达海底 ,,陆坡逆流的流速降低 ,流幅增宽到 1 1 0km ,60°N附近为陆坡逆流的北界 ,未观测到陆坡逆流 ;(3)陆架坡折锋强化了陆坡流。

南海北部陆坡表层沉积物强度特征研究

随着海洋开发活动由浅海走向深海，南海北部陆坡的沉积物强度特性逐渐成为关注热点。本文通过参与2015年与2016年共享航次计划，在南海北部莺琼陆坡、神狐陆坡、东沙陆坡、台湾浅滩陆坡进行沉积物重力取样与箱式取样，并现场剖样，用以进行沉积物强度测试。地质取样结果表明东沙陆坡砂含量相对较高并发现直径约22cm黑色气孔状碳酸盐结核。在神狐陆坡沉积物表层发现活体壳类生物，在110cm深度处发现壳类生物遗骸。十字板剪切试验与笔式贯入试验结果表明南海北部陆坡，沉积物强度差异较大。但总体而言，除东沙陆坡外，莺琼陆坡、神狐陆坡、台湾浅滩陆坡表层沉积物强度一般较低。0～20cm范围内，笔式贯入阻力一般小于0.1N，十字板剪切强度最大一般不超过10kPa。0～300cm深度范围内，沉积物强度沿深度方向大致呈递增趋势，个别站位递增趋势不明显。台湾浅滩陆坡等南海北部陆坡表层沉积物存在强度分层：分层界面以上，沉积物强度较低；分层界面处，沉积物强度骤增。该分层界面可能是海底滑坡的潜在滑动面。

南海北部陆坡天然气水合物沉积成藏特征

指示天然气水合物存在的重要地球物理标志——BSR(似海底反射)在南海北部陆坡晚中新世以来的地层中广泛分布。根据BSR在晚中新世以来3个三级层序地层内的分布特点,结合区域热动力背景、沉积特征(沉积相、沉积速率、含砂率、岩性特征等)和典型沉积体(构造坡折带、滑塌体、沉积物波)的综合分析,系统研究了南海北部陆坡天然气水合物的沉积成藏特征。研究表明,BSR的分布在满足温压、气源的基础上更明显地受沉积体系展布和所处构造部位的控制,气源和温压条件只是影响BSR分布的必要条件而非充分条件。建立了南海北部陆坡典型沉积成藏模式,总结了在陆架、陆坡、陆基上随着水深的增加各种沉积体的分布及其与BSR和水合物稳定带的关系,展示了水合物成藏的典型要素。BSR与构造坡折、深水重力流及等深流沉积密切相关,大多数BSR分布区均位于地貌变化陡峭、地形起伏较大、长期继承性隆升与沉降交汇的黏土质粉砂和粉砂等沉积物中。在陆架三角洲前缘,BSR侧向较连续但延伸距离短,水合物成藏的关键在于深部气源的沟通条件;在陆坡海槽与底辟发育区,BSR受断层与底辟切割往往呈断续分布,沉积物的快速卸载可为水合物的赋存提供较好的沉积储层条件;在陆基至深海区海底扇、浊流、等深流发育的位置,BSR侧向连续延伸距离远,气源主要为浅部生物气,以侧向运移为主。

南海北部陆坡的地貌形态及其控制因素

利用精细地貌图、高分辨率多道地震剖面等资料研究南海北部大陆边缘深水陆坡的地貌形态及控制因素。莺琼陆坡具有不同于其他部分的特殊性,红河物源是造成它的地貌形态的主控因素,南海北部陆坡的其他部分的地貌形态依然受控于古新世—渐新世的断陷期所形成的凹凸格局,其空间分布状况决定了陆坡地貌的形态和演变;物源类型和供给数量是陆坡地貌形态的次级因素,决定着陆坡地貌在总体框架下的局部特征,地震和海流等外动力因素则在一定程度上决定了陆坡沉积类型和微地貌形态。南海北部的这种特点与大西洋两岸的大部地区有显著区别,后者在晚侏罗—早第三纪的断陷期所形成的构造格局对陆坡地貌的影响已次于物源状况和向深水的物质分散体系。南海北部陆坡可自西而东依次划分为五段:莺琼陆坡段、神狐陆坡段、珠江海谷段陆坡、东沙陆坡段和台湾浅滩陆坡段;各陆坡段的地貌形态和走向上的差异全面反映了以上三个因素,尤其反映了断陷期构造格局分布状况的效应。

南海北部陆坡天然气水合物成藏条件及其控制因素

南海北部陆坡区天然气水合物(以下简称水合物)资源潜力虽然巨大,但影响该区水合物成藏的地质因素却异常复杂。为此,从水合物成藏的稳定域、气体来源、气体疏导体系以及储集层特征等宏观地质条件的视角,剖析了水合物成藏的地质条件及主要控制因素。结果表明:1南海北部热流分布较复杂,影响着水合物稳定域的空间分布,而区域构造地质演化则控制着水合物成矿气体来源、气体疏导体系、富集空间及储层物性特征;2南海北部陆坡从西部—中部—东部,水合物成藏条件及控制因素具有明显的差异性,对水合物成藏模式和空间分布都产生了深刻影响;3总体而言,从陆坡的东段到西段新构造活动渐次减弱,水合物稳定域厚度由东而西、由南向北厚变薄,东部以台西南盆地深水斜坡带成藏条件最为优越,兼具扩散型和渗漏型水合物发育的地质条件,水合物矿藏在稳定域内呈多层、多形式富集的特点,中部以神狐海域白云凹陷南坡为典型代表,为扩散型水合物发育的有利区,水合物矿藏在稳定域底部呈单层发育特点,西南部以琼东南盆地的陆坡深水区成藏条件最为优越,有利于发育渗漏型水合物矿藏。

基于天然气水合物地震数据计算南海北部陆坡海底热流

天然气水合物是一种由水的冰晶格架及其间吸附的气体分子 (以甲烷为主 ) 组成的固态化合物, 地震剖面上的似海底反射BSR是天然气水合物赋存的重要地球物理标志。相同气体成分水合物的相对稳定的温压关系是根据BSR的赋存深度计算海底热流的理论基础。选择南海北部陆坡有典型BSR反射的地震剖面, 计算了南海北部陆坡天然气水合物发育区的压力、温度、地温梯度、热导率及热流等地热参数。通过计算热流值与实测热流值的对比可以大致推测,在南海北部陆坡海底运用该方法计算的热流值误差可能在 12%以内。本研究不仅可以为海底热流等理论研究提供一定信度的数据资料, 而且通过实测热流值校正后的热流数据以及经验公式, 可以反过来用于BSR深度的计算以及天然气水合物稳定域的预测, 具有重要的实践意义。

南海陆坡中新世以来沉积物特性与气体水合物分布初探

通过对南海陆坡地区中新世以来沉积物的一些属性和特征的研究, 获得了下面的初步认识: (1)南海陆坡有几个沉积速率较高的地区, 如东沙一带、西沙海槽、中建南地区, 以及南沙西南部和西北部 (曾母、万安盆地 ); (2)大洋钻探钻井资料的研究表明, 中新世与早上新世为高碳酸盐比值的低速堆积期, 而近 200万a以来为低碳酸盐比值的高速堆积期, 上新世晚期至全新世沉积物以粘土质粉砂和粉砂质粘土为最主要成分; (3)南海不同时期的沉积速率不同, 全新世为沉积速率最高的时期, 其次为更新世; 上新世和中新世为沉积速率较低的时期。南海利于气体水合物存藏的沉积可能为全新世和更新世的沉积; ( 4 )对南海晚第四纪以来沉积物的综合研究表明南海陆坡的A区 (东沙附近 )、B区(西沙海槽)、D区 (南海西部、越南以东 ) 等地区可能利于气体水合物的形成和分布; 而E区 (南沙西南部 )、F区(南沙中上部) 和G区 (南沙海槽) 则是气体水合物调查值得关注的地区。

南海北部陆坡气源条件对水合物成藏影响的模拟研究

南海北部陆坡包括神狐海域在内无论在横向上还是纵向上影响水合物形成与分布的地质因素差异较大,其气源条件的变化是否为一种重要因素值得探索.本文将前人南海北部陆坡气源类型和气体组成概括为14种情况,分别运用模拟手段定量-半定量地分析它们对水合物成藏可能带来的影响.模拟结果显示,与神狐海域已知水合物相比,不同气体组成形成水合物所需温度条件增大0.49～5.44℃,多数增大2℃以上.可以看出,不同气体组成明显改变水合物的形成条件,暗示着不同类型气源可能是影响南海北部陆坡水合物形成与分布的重要因素.

南海北部陆坡深水区的海底原位热流测量

海底热流数据是开展海洋地球动力学研究和油气资源评价的基础数据.南海北部陆坡深水区蕴含有丰富的油气和水合物资源,而该区热流站位很少.为了解陆坡深水区水合物有利区块的地热特征,利用剑鱼1型海底原位热流探针,在南海西沙海域和神狐海域成功获得了16个站位的热流值.测量结果表明,西沙海槽与白云凹陷都具有较高的热流值,西沙海槽区除1个站位结果不可信外,另2个站位所测海底表层地温梯度分别为105.3和99.9℃·km,原位热流分别为89±1和87±1 mW·m^(-2);白云凹陷中部区域1 3个站位测得表层地温梯度变化于58.5～100.7℃·km^(-1),热流值除4个站位低于70 mW·m^(-2)外,其余都变化于75土2～101±4 mW·m^(-2)范围,比前人在白云凹陷东部获得的热流高.分析认为,西沙海槽和白云凹陷区域的高地热特征与陆坡深水区的高热背景、晚期断裂发育、底辟、岩浆侵入和热流体活动等有关.

南海北部陆坡神狐海域浅地层与单道地震剖面联合解释--水合物区沉积地层特征

本文通过南海北部陆坡神狐海域浅地层、单道地震剖面联合解释,发现了一系列与天然气水合物密切相关的海底异常地貌、地层结构。在精细浅地层剖面上发现了陆坡丘状体、浅部断层以及由连续强反射层、声空白补丁、局部增强反射和声空白带构成的海底浅部含气带。浅部含气带位于海底之下34—82m,通过其空间分布位置判断,认为气体来源于深部天然气水合物的分解。在单道地震剖面上识别出麻坑、气体渗漏柱、褶皱、模拟海底反射(BSR,bottom simulating reflector)等结构。BSR位于我国首次钻取的天然气水合物样品深度之下,判断其为该区水合物稳定带底界。依据ODP1148站深海钻井的地层厚度、沉积速率、测年等资料进行地层划分,识别出渐新世、中新世等地层界面,初步建立了神狐海域水合物区沉积地层年代标尺。地层年代划分结果表明BSR、褶皱、首次钻取的水合物样品位于晚中新世至上新世地层内,以上地层成为南海北部神狐海域天然气水合物勘探重点目标层位。

南海东北部陆坡天然气水合物藏特征

2013年下半年,国土资源部中国地质调查局、广州海洋地质调查局在南海东北部陆坡水深664~1 420m范围内钻探13个站位,取心获取了大量、多种类型的天然气水合物（以下简称水合物）实物样品,其中甲烷气体含量超过99%。对南海东北部陆坡天然气水合物成藏特征的研究结果表明：1地震反射剖面上具有多道似海底反射层（BSR）、振幅空白带（BZ）、BSR与地层斜交、速度反转等地震异常;2测井曲线揭示含水合物沉积层具有高电阻率（200Ω·m）、高纵波速度（2 700m/s）的特征;3地震和测井异常特征暗示该区具有单、双层水合物藏组合特征;4该区域水合物藏位于海底之下埋深220m以内的粉砂质黏土及生物碎屑灰岩沉积物中,水合物饱和度为45%~100%;5自然状态下,水合物呈块状、层状、瘤状、脉状、分散状等5种赋存形式;6研究区天然气水合物赋存类型多、饱和度高、甲烷纯度高,初步估算该区天然气水合物地质储量约为1 250×108 m3（50%概率条件下）,是有利的勘探目标区。

南海北部陆坡水合物勘探区典型站位不同类型热流对比

随着南海北部陆坡天然气水合物勘探工作的深入开展,在南海北部陆坡天然气水合物勘探区典型的集中了钻孔、探针和BSR三种测量方式获得的热流数据.为了解海底热流不同测量方式的差异,以及南海北部陆坡水合物勘探区的热流特征,文章以SH-2和SH-5孔作为典型站位,分别介绍三种热流测量方法并对两个站位的不同类型热流进行对比分析,结果表明:(1)在SH-2孔处探针热流与钻孔热流基本一致,但在SH-5孔处探针热流明显低于钻孔热流;采用钻孔实测沉积物平均热导率计算的SH-2和SH-5两个站位处的BSR热流都与相应钻孔热流基本一致.(2)根据地震剖面及相邻位置探针热流特征分析,SH-5站位处探针热流明显偏低,可能是受到流体活动的影响.(3)相对SH-2孔,SH-5孔具有较高的地温梯度和热流特征,可能是SH-5钻孔未钻到水合物的重要原因,而晚期泥底辟侵入可能是造成SH-5孔具有较高的温度场并导致原本赋存的水合物分解的原因.

南海北部陆坡分类及成因分析

陆坡形态隐含了丰富的地质信息,其差异性是大陆边缘沉积、侵蚀过程长期交互作用的结果。利用横跨南海北部的二维地震测线,采取曲线拟合的研究手段,在南海北部识别出了下凹型、平直型、"S"型等三种类型的陆坡。下凹型陆坡发育在莺歌海-琼东南西部、珠江口中部两个陆坡区,但其成因不同,前者主要受控于快速的沉积物供给,而后者受到陆架边缘三角洲进积和海底峡谷侵蚀的联合作用;平直型陆坡仅见于琼东南东部地区,其主控因素为弱的沉积物供给和较快的构造沉降;"S"型陆坡发育在珠江口地区的两翼,其形成明显受到海流和内波等外作用的改造。不同类型的陆坡具有特定的地层叠置样式、陆架坡折迁移轨迹类型和沉积体系分布特征。对陆坡类型的研究有助于建立沉积过程和产物的预测模式,从而指导古代陆坡的深水油气勘探。