【摘要】：通過(guò)美國(guó)墨西哥灣GC185區(qū)BUSH HILL海底天然氣滲漏系統(tǒng)的地質(zhì)特征分析，建立了海底滲漏天然氣沉淀水合物及分解的動(dòng)力學(xué)模型。對(duì)Bush HILL滲漏系統(tǒng)內(nèi)水合物形成和分解動(dòng)力學(xué)過(guò)程和控制因素的研究表明，滲漏系統(tǒng)的天然氣來(lái)源于鄰近的Jolliet油氣藏，滲漏天然氣中約有9％在海底沉積物中形成了水合物，單個(gè)天然氣滲漏通道在～600年后將被沉淀的水合物堵塞。在滲漏系統(tǒng)活動(dòng)的1萬(wàn)年中，海底沉淀了～1.1×10~9m~3的水合物天然氣。滲漏系統(tǒng)的天然氣滲漏速度是影響海底滲漏和水合物天然氣化學(xué)組成的最主要控制因素。在海底天然氣滲漏系統(tǒng)演化的早期(高速滲漏，q＞～20 kg／m~2-a)，海底滲漏天然氣幾乎具有與氣源天然氣一致的天然氣組成、形成的水合物具有最重的天然氣組成。在滲漏系統(tǒng)的晚期(低速滲漏，q＜～0.5 kg／m~2-a)，在海底附近沒(méi)有水合物沉淀。介于二者之間的中期是海底水合物和自養(yǎng)生物群的發(fā)育階段，海底水合物和滲漏天然氣的化學(xué)組成主要受滲漏速度的控制。10年來(lái)滲漏系統(tǒng)的海底直接觀測(cè)表明，海底水合物天然氣、滲漏天然氣、天然氣滲漏速度在時(shí)空上是多變的，并且，過(guò)去的滲漏速度比現(xiàn)今要慢。在系統(tǒng)滲漏速度降低的演化過(guò)程中，單個(gè)通道內(nèi)化學(xué)組成上不穩(wěn)定的水合物將分解。如果海底水溫的短期突變，水合物分解不僅在動(dòng)力學(xué)上是非常快的，而且，化學(xué)組成上不穩(wěn)定的水合物分解所產(chǎn)生的天然氣必須快速移出，否則分解天然氣將阻礙水合物的進(jìn)一步分解。 海底天然氣滲漏系統(tǒng)甲烷氧化細(xì)菌特征及其產(chǎn)物-冷泉碳酸鹽巖的微觀分析表明，冷泉碳酸鹽巖保存了大量的以納米為主的細(xì)菌化石。這些化石形態(tài)和集合體結(jié)構(gòu)表明可能是石化的甲烷氧化細(xì)菌和硫酸鹽還原細(xì)菌。這些微生物通過(guò)生命代謝過(guò)程，使?jié)B漏系統(tǒng)中的CH_4被氧化轉(zhuǎn)變?yōu)镃O_2，同時(shí)孔隙水中的SO_4~(2-)還原成H_2S，與Ca和Fe離子結(jié)合沉淀冷泉碳酸鹽巖。南海東沙附近海底碳酸鹽巖的巖石學(xué)、穩(wěn)定同位素和稀土元素特征表明存在冷泉碳酸鹽巖，碳酸鹽巖特別負(fù)的碳同位素、及其保存的細(xì)菌化石是海底天然氣滲漏活動(dòng)的直接標(biāo)志，可能是南海東沙附近海域水合物存在的另一個(gè)重要標(biāo)志。 對(duì)海底滲漏系統(tǒng)中熱成因天然氣水合物資源預(yù)測(cè)方法進(jìn)行了研究，應(yīng)用熱力學(xué)預(yù)測(cè)方法對(duì)我國(guó)南海瓊東南盆地、青藏高原凍土帶水合物分布有利區(qū)和資源 遠(yuǎn)景進(jìn)行了探討。瓊東南盆地具有天然氣水合物形成的地質(zhì)條件，瓊東南盆地 水合物分布于水深大于約450m的海底，穩(wěn)定帶最大厚度約300一400m，盆地內(nèi)水 合物天然氣遠(yuǎn)景為~1.65xl0‘丫。青藏高原多年凍土帶水合物埋藏于~40一 220枷，，計(jì)算表明青藏高原凍土帶水合物天然氣資源約1 .2 x10，’一2.4 xlo，丫。 在凍土層越厚·凍土層及凍土層之下沉積層的地溫梯度越小的地區(qū)，最有利于 水合物發(fā)育。氣溫季節(jié)性變化對(duì)水合物影響不大。在全球氣溫快速上升的背景 下，青藏高原水合物將失穩(wěn)，最終完全消失。
【圖文】：

大陸坡海底天然氣水合物樣品

物天然氣占全美國(guó)的6.7%①。根據(jù)美國(guó)目前的能源消耗量計(jì)算，布萊克海臺(tái)水合物天然氣可供美國(guó)使用100多年。圖1一6美國(guó)天然氣水合物分布山在全球水合物發(fā)育區(qū)中墨西哥灣水合物研究工作程度最高，水合物主要有二種類型:盆地生物成因甲烷水合物和熱和生物混合成因天然氣水合物。前者發(fā)育于大陸坡次級(jí)小盆地沉積層中，以細(xì)分散狀產(chǎn)出，甲烷水合物體積為一12xlo‘，一z7X10，m3，水合物甲烷氣資源為~2xlo‘，一3xlo，，m3〔
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院（廣州地球化學(xué)研究所）
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號(hào)】：P744.4

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本文編號(hào)：2624122