论南海北部陆坡神狐海域深部热成因气对浅部水合物的贡献
(0) 南海北部陆坡神狐海域是我国首个海域天然气水合物实物样品的获取区域，其在构造上隶属于白云凹陷。油气勘探活动证实白云凹陷是一个巨大的富生烃凹陷，在离水合物钻探区约25km处发现了LW3-1大气田，储量预计为1000亿m’，表明该区深部具有优质的生排烃潜力。通过对2007年水合物岩心沉积物孔隙水和表层沉积物顶空气的地球化学测试可以得知，甲烷含量总体上大于99％，含有微量的乙烷和丙烷，两个含水合物层的甲烷碳同位素组分(613C：)分别为-56.7%0和-60.9%0，C，／(C2+C3)比值分别为911.7和1094;相邻区域浅表层沉积物14个顶部空气样品的碳同位素组分（613C：数值）在-46.2%0到-74.3%0之间，平均为-60.9%0。因此，地球化学分析数据表明神狐海域水合物的气体来源属于微生物成因，或以微生物成因气为主的混合气，热成因气的贡献非常有限(Wu et al.，2011；Zhu et al.，2013)。一方面在神狐海域的深部有富生烃的凹陷存在，另一方面深部的烃类气体对该区浅层水合物的形成没有显著贡献。针对这一现象，Chen et al.(2013)认为白云凹陷以中中新世底界面（约16.5Ma）为界，受东沙运动的影响，含气流体的垂向运移表现出“二元结构”的特征。中中新世之前，底辟构造和活动断层是深部热成因气向浅层运移的良好通道；东沙运动期间产生了大量切穿至中新世地层的NW-EW向、张性—张扭性断层，从而引起了大规模的超压释放，流体以“富集流体”(focused fluid flow)的方式运移至中新世地层中：东沙运动结束后，底辟构造不再活动，含热成因气流体向上运移的通量逐渐降低。因此在水合物稳定带内，热成因气很少能被揭示。本文通过对神狐海域地震资料解释发现，神狐海域流体运移通道由流体底辟（气烟囱）和大尺度断层构成（苏明等，2014），这些垂向运移通道往往沟通了深部地层（T7界面，约32Ma）和中浅部地层(T3界面，约11.6Ma)，甚至直接“刺穿”海底。从含气流体垂向运移通道的发育来看，深部的热成因气能够运移至浅部地层之中，而且神狐海域周缘油气钻井中的地球化学分析资料发现中浅部地层中存在热成因甲烷的特征，如PY30-1-1、LH19-1-1、LH19-3-1等3口井1500m以来的地层中6δCCH4值大于-45‰，C，/C2+值远小于1000。这些特征说明，源自深部的热成因气体能够通过底辟构造发生垂向运移，进入到中浅部的地层之中。近年来实验室分析和数值模拟结果显示，在长距离的运移过程中，烃类气体可能会在化学组成和碳同位素上发生“分异”和“分馏”作用(Chanton，2005)。基于上述分析，针对珠江口盆地白云凹陷富生烃凹陷的背景和浅部以微生物成因为主的水合物产出，本次研究提出用上述模式来加以解释。白云凹陷文昌组和恩平组的湖相泥岩提供了客观的热成因甲烷：运移效能较低的气烟囱为流体的垂向运移提供了通道：东沙运动引起的大规模超压流体释放可能会进一步降低热成因甲烷的垂向运移速率；晚中新世以来沉积的厚层深海相细粒泥岩，提供了渗透率较低的运移介质。这些前提条件将可能导致深部热成因烃类气体在长距离的垂向运移过程中发生“分异”和“分馏”效应，进而引起检测结果的变化，使其更多的表现为生物成因气的特征。因此，虽然对含水合物沉积样品的地球化学分析表明形成水合物的气体是微生物成因气，或是以微生物成因气占主体的混合成因气，但热成因气仍然可能在其中占据了相当成分的贡献。
天然气水合物 储层物性 热成因气 资源评价
丛晓荣 乔少华 吴能友 杨睿 苏丕波
中国科学院广州能源研究所天然气水合物成藏机制研究实验室 广州海洋地质调查局
国内会议
青岛
中文
442-443
2015-06-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）