现代地质

苏新，陈芳，张勇，王媛媛，焦露，蒋宏忱，董海良

2010, 24(3): 409-423.

摘要 ( 5787 )

PDF (16087KB) ( 1524 )

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当前国内外海洋天然气水合物勘查和评价发展趋势要求有更多具有精细探测和评价功能的技术，这给地质微生物水合物探测技术的研发和应用提出了需求和挑战。简要介绍了当前水合物成藏或沉积环境研究中所涉及的主要微生物类别及其主要关系,它们绝大多数是适应海底深部低温高压环境的厌氧极端生物。其中重要类群是为天然气提供气源的产甲烷古生菌、参与甲烷厌氧氧化过程的甲烷氧化古生菌和硫酸盐还原细菌。介绍了国内外几个地质微生物探测技术的实例，包括历史悠久的“微生物油气勘探”技术、近十年来发展起来的微生物计数法、群落结构和标志类别法；另外，对新露头角的微生物生物标志物法等其他方法也给予简要介绍。

南海北部陆坡海底火山活动对天然气水合物成藏的影响

栾锡武, 张亮, 岳保静

2010, 24(3): 424-432.

摘要 ( 2753 )

PDF (8747KB) ( 951 )

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南海北部陆坡发育海底火山。海底火山的发育是否有利于天然气水合物的成藏是该区进行水合物勘探首先要考虑的一个关键问题。通过地震剖面解释、建立地质模型，并通过模型温度场计算，认为发生岩浆底侵时，高温岩浆使水合物稳定域的厚度变薄。随着热量的散失，水合物稳定域的厚度逐渐恢复。底侵的深度较浅时，水合物稳定域减薄的幅度增大，恢复周期变短。对海底火山喷发的情况，水合物稳定域将完全不存在，但其恢复的时间更短。岩浆底侵深度为6 km时，其对水合物稳定域的影响周期为1 Ma左右。南海北部东沙运动和流花运动都伴随着规模性的火山活动，两次构造运动期间岩浆侵入、侵出引起的热效应到目前为止已对该区水合物稳定域的发育没有影响，但海底火山活动对增大地层的孔隙与通道，从而对甲烷气体的运聚和水合物的成藏都能起到积极的作用。火山活动引起的高地温梯度，对生物甲烷的产生也将起到一定的帮助，从而有利于水合物的形成。南海北部陆坡火山区仍是天然气水合物勘探的有利靶区。

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

吴时国，龚跃华，米立军，王志君，王秀娟

2010, 24(3): 433-440.

摘要 ( 3417 )

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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。

马尼拉海沟俯冲带增生楔中天然气水合物的流体运移通道

陈志豪, 吴能友, 李家彪

2010, 24(3): 441-449.

摘要 ( 4536 )

PDF (10532KB) ( 3439 )

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南海东北部海域水深、沉积厚度大、沉积速率高和有机质含量丰富，为马尼拉增生楔中天然气水合物成藏提供了必要的气源，且相应适宜的温压条件以及构造背景也有利于天然气水合物的形成与赋存，其中马尼拉俯冲带俯冲前缘以及增生楔中的断裂系统成为天然气水合物成藏的非常重要的运移通道。通过对地震剖面中断裂系统和三维地貌图的精细解释，分析了马尼拉海沟俯冲带存在的海沟前缘正断层、海沟轴部的盲断层以及增生楔中的盲冲断层或逆冲断层，直到最后发育成隔断叠瓦状岩片的逆冲断层组，这些断裂系统反映出增生楔上天然气水合物的含气流体的形成、运移及聚集过程，成为天然气水合物成藏的运移通道。

晚期泥底辟控制作用导致神狐海域SH5钻位未获水合物的分析

王力峰, 沙志彬, 梁金强, 陆敬安

2010, 24(3): 450-456.

摘要 ( 2808 )

PDF (5315KB) ( 1808 )

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海底泥底辟构造与天然气水合物成藏关系密切，泥底辟既能为水合物提供充分的气源物质，同时又能促使地层温度场改变进而影响水合物成藏稳定性。南海北部神狐海域SH5站位虽然BSR明显，但钻探证实不存在天然气水合物。该钻位温度剖面异常高，温度场上移，同时在其下伏地层中发现泥底辟构造和裂隙通道。根据上述事实并结合泥底辟发育各个阶段中的特点，认为泥底辟构造对天然气水合物成藏具有控制作用。泥底辟发育早期和中期阶段，低热导率和低热量有机气体有利于天然气水合物生成；而在晚期阶段，高热量液体上侵稳定带底界，导致水合物分解迁移。SH5站位很可能由于受到处于晚期阶段的泥底辟上侵而未能获取天然气水合物。

南中国海东沙海域水合物成藏动力学模拟

郭依群, 李桂菊, 乔少华, 庄新国

2010, 24(3): 457-462.

摘要 ( 2489 )

PDF (4981KB) ( 1343 )

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基于南中国海东沙海域某地震剖面资料，利用Basin2二维模拟软件，结合研究区有关地温场、热流探测资料和ODP184航次调查的岩心数据，重塑了研究区沉降史、有机质生烃史、古地温场与热史变迁。进而利用“生物成因天然气水合物成藏动力学模拟系统”(Hydrate Dynamics)软件，模拟了水合物聚集的过程与分布范围。模拟结果表明，研究区水合物稳定域较厚(200~250 m)，有机质含量适中，生物成因甲烷主要在海底1 km以浅范围内形成。稳定域之下早先埋藏的沉积物中有机质形成的生物成因甲烷在压实流的作用下能够向浅部层位中运移聚集，从而对现在的矿层有所贡献。水合物主要赋存于稳定域底部以上50 m的层位内，富集带中水合物的平均含量约为5%。

天然气水合物藏品质评价的多级模糊综合评判

李淑霞, 刘亚平, 陈月明, 姜汉桥, 李清平

2010, 24(3): 463-466.

摘要 ( 2372 )

PDF (2691KB) ( 1028 )

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天然气水合物作为一种储量巨大的后备能源，近年来已受到广泛关注。建立与天然气水合物藏开发相适应的品质评价模型是其商业开采的前提。针对天然气水合物藏的特点，在文献调研和数值模拟研究的基础上，运用多级模糊综合评判法，对影响天然气水合物藏品质的主要因素进行层次划分和权重统计，建立天然气水合物藏品质评价的多级模糊综合评判模型。最后应用该模型，对4个模拟天然气水合物藏的品质进行了分析，证实了该评价模型的适用性。

南海天然气水合物稳定带厚度分布特征

许威, 邱楠生, 孙长宇, 陈光进

2010, 24(3): 467-473.

摘要 ( 2161 )

PDF (4914KB) ( 1376 )

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天然气水合物在未来能源、自然环境和灾害等方面具有重要的研究意义，其形成除需要充足的气源外，还与温度、压力密切相关。天然气水合物稳定带表明该地区水合物发育与分布的可能范围。以Dickens和QuinbyHunt的甲烷水合物相平衡公式为基础，从地热学角度分析南海甲烷水合物稳定带厚度及其分布特征。研究表明，南海大部分海域均具备形成天然气水合物的条件。由于受海底深度、海底温度、热流等参数的影响，在不同位置发育的水合物稳定带厚度变化较大，最大厚度可达1 100 m，位于吕宋海槽内。水合物稳定带厚度较大的区域主要呈条带状分布在南海中部和东部，大陆边缘水深500 m左右即可形成水合物，说明南海地区具有广泛的天然气水合物形成环境。天然气水合物稳定带厚度仅是水合物厚度的理论值，地层中实际的水合物发育厚度和分布特征还受到气源、构造、沉积等因素的影响。此外，岩石热导率、海底温度、热流和水深等对南海水合物稳定带厚度及其分布有影响。

海底冷泉在旁扫声纳图像上的识别

栾锡武, 刘鸿, 岳保静

2010, 24(3): 474-480.

摘要 ( 1639 )

PDF (7327KB) ( 851 )

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海底冷泉是指来自海底沉积地层（或更深）的气体以喷涌或渗漏的方式注入海洋中的一种海洋地质现象，它普遍发育于主动大陆边缘和被动大陆边缘。海底冷泉研究在天然气水合物、全球气候变化、极端生物群落等研究方面都具有重要意义。利用实测的海上资料，通过分析水体声学剖面上的冷泉气柱、旁扫声纳图像上的亮斑异常以及柱状沉积物样品中天然气水合物等的对应关系，指出旁扫声纳图像上出现的亮斑异常是海底冷泉喷逸的指示。海底冷泉逸出的大量气泡遮蔽海底，从而形成一个强波阻抗界面，这个强波阻抗界面在旁扫声纳图像上形成亮斑异常。通过亮斑异常，可以判定海底冷泉的存在。旁扫声纳可以成为海底冷泉探测的有力方法。

基于波阻抗反演的天然气水合物地震检测技术

沙志彬, 郑涛, 杨木壮, 王明君, 梁金强, 苏丕波, 陈晓宇

2010, 24(3): 481-488.

摘要 ( 2235 )

PDF (14193KB) ( 1131 )

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天然气水合物作为特殊的地质体，可以有效地粘结碎屑颗粒，降低沉积物孔隙度，它的存在改变了地层沉积物的物理性质，造成天然气水合物与围岩速度反差较大，从而与围岩之间存在明显的波阻抗差。为了对地层中是否有天然气水合物赋存进行地震检测，对南海北部神狐海域的天然气水合物赋存区域的地震资料进行波阻抗反演分析，结果显示波阻抗反演方法能够作为探测天然气水合物的一种技术手段，研究区天然气水合物矿体的波阻抗呈高值分布特征，波阻抗值约为3 850~3 960 g/cm3•m/s。综合分析认为，波阻抗反演方法能够用于天然气水合物的地震探测、储层分析和综合研究工作中，反演结果可以为天然气水合物储量计算提供比较准确的矿体面积和厚度参数。

叠前时间偏移技术在南海水合物地震资料处理中的应用

闫桂京, 何玉华, 迟红光

2010, 24(3): 489-494.

摘要 ( 1983 )

PDF (6807KB) ( 1206 )

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叠前时间偏移处理技术是复杂地区地震资料高精度成像处理的有效手段。从偏移技术方法原理和处理流程入手，讨论了偏移参数选择和速度分析等关键技术，并将其应用于南海水合物地震资料处理中，获得了准确的叠前时间偏移速度场，提高了研究区水合物层段的地震成像质量。处理效果显示，叠前时间偏移剖面较叠后偏移剖面成像精度明显提高，剖面波组特征突出，地层反射信息丰富，有效地提高了水合物解释的准确性。

波阻抗反演在南海北部神狐海域天然气水合物勘探中的应用

杨睿, 吴能友, 雷新华, 梁金强, 沙志彬, 苏正

2010, 24(3): 495-500.

摘要 ( 2569 )

PDF (7348KB) ( 969 )

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针对神狐海域的地质构造和天然气水合物的赋存特征，以重点测线三维地震数据为基础，分析讨论了基于宽带约束的模拟退火波阻抗反演方法、流程和关键技术问题，定量获得了含天然气水合物沉积物的波阻抗特征。结果表明：基于宽带约束的模拟退火波阻抗反演数据具有较高的有效垂向分辨率和较好的横向连续性；神狐海域高波阻抗异常反映了含天然气水合物沉积层，而不连续异常低波阻抗层是水合物层之下游离气的表现，这与钻探结果吻合。由此可见，基于宽带约束的模拟退火波阻抗反演可为天然气水合物层识别和预测、勘探目标圈定、钻探井位选择提供重要依据。

改进的子波反褶积在天然气水合物地震资料处理中的应用

张新, 潘文勇, 雷新华, 沙志斌

2010, 24(3): 501-505.

摘要 ( 1913 )

PDF (5887KB) ( 1075 )

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天然气水合物地震勘探的实际工作，需要在三维空间对天然气水合物矿体进行精细刻画，为此必须获得高分辨率的地震资料，而反褶积处理是提高地震资料分辨率的主要手段之一。本研究设计的改进子波反褶积算法,对地震记录的对数功率谱进行滤波，不但可有效识别BSR，同时可克服反射系数非白噪声的影响；采用谱间的互相关平均代替算术平均，可有效提高地震资料的分辨率；在提取子波的过程中，采用希尔伯特变换算法，提取子波简单、方便。通过对南海北部海域HS621测线的地震数据进行处理，证明该算法不但能稳定、清晰地追踪BSR，并且能有效地提高地震数据分辨率，满足天然气水合物地震资料精细处理的要求。

南海神狐海域含水合物地层测井响应特征

梁劲, 王明君, 陆敬安, 王宏斌, 梁金强, 苏丕波

2010, 24(3): 506-514.

摘要 ( 2099 )

PDF (5309KB) ( 1401 )

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分析了南海北部神狐海域含天然气水合物沉积层声波速度及密度的分布特征和变化规律，并通过对比DSDP 84航次570号钻孔含天然气水合物层段测井资料，总结出神狐海域含水合物地层的测井响应规律特征：神狐海域含水合物地层存在着明显的高声波速度、低密度特征，地层密度随声波速度的变化并不是单一的反比例关系，总体趋势上随声波速度的升高而降低；含水合物地层高声波速度值主要集中在197～220 m段，饱和度值在15％～47％之间，低密度值集中在200～212 m段，分布在水合物饱和度大于20％的地层内；含水合物地层声波速度平均值为2 076 m/s，其上覆和下伏地层的声波速度平均值为1 903 m/s和1 892 m/s，所对应的地层密度值分别为189 g/cm3、1.98 g/cm3和2.03 g/cm3，声波速度受孔隙度和饱和度的共同影响，地层密度受水合物饱和度影响较大；从水合物上覆地层到声波速度最高值段，声波速度值增加了9.1％，相对应的地层密度值减少了4.55％，从水合物声波速度最高值段到下伏地层，声波速度值减少了886％，相对应的地层密度值增加了7.41％。这些测井响应特征，可用来识别地层中天然气水合物，并可以用来计算水合物的饱和度，同时结合其他地质和地球物理资料，确定水合物层的厚度、分布范围，计算天然气水合物的资源量。

南海北部白云凹陷08CF7岩心沉积物的磁化率特征及其意义

陈忠, 陈翰, 颜文, 颜彬, 向荣, 刘建国

2010, 24(3): 515-520.

摘要 ( 2568 )

PDF (5329KB) ( 1138 )

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海洋沉积物的磁性异常与甲烷渗漏活动及其产物密切相关。为揭示南海北部天然气水合物区沉积物磁化率的变化特征及其意义，对白云凹陷08CF7岩心331个沉积物样品的磁化率进行测定和分析。08CF7岩心沉积物磁化率变化范围为554×10-6~2656×10-6SI，平均值为1141×10-6SI。磁化率随深度变化可分为0~188 cm、188~240 cm及240 cm以下等3段，分别与硫酸盐富集带、硫酸盐-甲烷转换界面(SMT)的上部过渡带及SMT相对应。研究表明，海底天然气渗漏是08CF7岩心沉积物磁化率异常变化的可能原因，其机理是：在强烈的还原环境中，甲烷厌氧氧化反应的产物HS-与沉积物中的Fe3+发生反应，形成顺磁性的黄铁矿。沉积物磁化率变化能快速了解SMT状况及其深度，提供了一种识别南海北部天然气水合物的间接方法。

南海北部DSH-1C柱状样晚更新世以来沉积物磁性特征及其环境意义

罗祎, 苏新, 陈芳, 黄永样

2010, 24(3): 521-527.

摘要 ( 3099 )

PDF (6537KB) ( 1010 )

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对取自南海北部陆坡“海洋四号沉积体”的DSH-1C柱状样，进行了沉积学和磁学分析，结合相关资料探讨了该柱状样沉积物磁性特征的纵向变化及其与该区沉积环境变化的关系。结果表明：DSH-1C柱状样自上而下共划分为3个岩性单元，表层沉积物为全新世氧同位素1期(MIS1)以粘土质粉砂为主的深海-半深海沉积；中部含数层重力流沉积夹层为晚更新世氧同位素2期(MIS2)沉积；底部为晚更新世氧同位素3期(MIS3)粘土质粉砂。该柱状样磁化率(χ)平均值为1.72×10-7 m3/kg。所有样品的等温剩磁(IRM)均已达到饱和等温剩磁(SIRM)的80%以上，S300的最小值为0.605。该柱状样沉积物中的磁性矿物极少，以低矫顽力矿物为主；在陆源物质输入较多的间冰期(MIS1和MIS3期)，其磁性参数值较高；反之，在MIS2其磁性参数值较低，可能与冰期该区陆源物质减少有关。此外，该岩心柱中富含有孔虫壳体或双壳碎屑的重力流层沉积物的磁性参数值低，与这些逆磁性碳酸盐组分的增加有关。

气泡半径和含量对含气泡海水声波速度的影响

李灿苹, 刘学伟, 杨丽, 何静, 卢良鑫

2010, 24(3): 528-533.

摘要 ( 1727 )

PDF (4598KB) ( 1739 )

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通过对含气泡的海水水体声波速度的研究，分析了气泡半径和含量对海水声波速度（声速）的影响。气泡半径与海水深度的关系为，随着海水深度变浅，气泡半径逐渐增大。声速与气泡半径的关系为：气泡含量很小时，随着气泡半径的增大，声速先逐渐增大，然后保持平稳，最后缓慢减小，且声速变化幅度较小；气泡含量逐渐增大时，随着气泡半径的增大，声速都逐渐增大，且气泡含量不同，声速变化范围不同。声速与气泡含量的关系为：气泡含量较小时，气泡含量增加，声速逐渐减小；气泡含量较大且气泡半径小于临界半径时，气泡含量增加，声速逐渐减小，气泡半径大于临界半径时，气泡含量增加，声速先减小后逐渐增大，并且在气泡含量逐渐增大的不同阶段，声速的变化范围不同。

南海北部琼东南海域HQ-48PC站位地球化学特征及对天然气水合物的指示意义

吴庐山, 杨胜雄, 梁金强, 苏新, 杨涛, 张欣, 程思海, 陆红锋

2010, 24(3): 534-544.

摘要 ( 3200 )

PDF (7258KB) ( 1066 )

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南海北部陆坡琼东南海域是中国天然气水合物勘探最具潜力的区域之一。对该海域的HQ-48PC站位沉积物样品的顶空气甲烷含量、孔隙水阴、阳离子及微量元素含量等地球化学特征进行综合分析，结果显示：在硫酸盐-甲烷界面(SMI，SulfateMethane Interface)(推算深度约为6.05 mbsf)发生了强烈的甲烷厌氧氧化反应(AMO，Anaerobic Methane Oxidation)，主要表现为SO₂^-4含量线性降低接近于0、CH₄含量发生骤增、有机碳和黄铁矿含量达到最大值及形成一个“钡锋”等特征。在SMI之上，HCO^-3浓度随深度的增加呈明显上升的趋势， Ca ²⁺ 、Mg²⁺ 、Sr ²⁺等离子浓度随深度的增加呈降低的趋势，Mg²⁺/Ca²⁺比值随深度的增加呈明显增加的趋势，自生碳酸盐矿物以方解石为主；在SMI之下，HCO^-3浓度随深度的增加呈缓慢下降的趋势，Ca²⁺浓度变化不大，Mg²⁺、Sr²⁺浓度和Mg²⁺/Ca²⁺比值随深度的增加呈降低的趋势，自生碳酸盐矿物以白云石为主。沉积物孔隙水的PO3-4和NH+4含量较高，它们随深度的增加呈明显升高的趋势，且这种变化趋势与 SO₂^-4含量的下降趋势大致呈镜像关系。这些地球化学异常特征与国际上已发现有天然气水合物地区的地球化学特征相类似，暗示该采样站位深部沉积物中可能赋存有天然气水合物藏。

意大利亚平宁地区第三纪中新世“Calcari a Lucina”冷泉碳酸盐岩中结晶扇的沉积岩石学及地球化学特征

黄华谷, 邸鹏飞, 陈莹莹, 冯东, 陈多福

2010, 24(3): 545-551.

摘要 ( 2775 )

PDF (5315KB) ( 1414 )

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结晶扇是冷泉碳酸盐岩的一种标志性沉积构造，主要由文石或重晶石等矿物呈放射状聚集形成。意大利亚平宁地区的第三纪中新统广泛发育冷泉碳酸盐岩，其中“Calcari a Lucina”冷泉碳酸盐岩中发育有典型的结晶扇。结晶扇主要由放射状文石聚集形成，含少量的方解石，具有明显的生长纹层。文石纹层的δ13CPDB为-37.9‰～-53.5‰，δ¹⁸OPDB为+2.4‰～+6.0‰，相邻文石纹层之间的δ13CPDB和δ18OPDB值差别明显，可能是与碳和氧的来源及流体渗漏速度有关。全岩稀土元素总量很低，w(REE)为0.23×10^-6，页岩标准化模式具有明显的Ce负异常，显示结晶扇形成于氧化环境。

地质历史时期天然气水合物分解释放的地质地球化学证据

王钦贤, 陈多福

2010, 24(3): 552-559.

摘要 ( 1988 )

PDF (6149KB) ( 1370 )

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巨量天然气水合物广泛赋存于大陆坡海底和高纬度永久冻土带沉积物中，是重要的环境影响因素。有些地质历史时期发生的重大地质灾变可能是由天然气水合物分解释放甲烷引起的。持续时间短暂且显著的全球性海相和陆相碳同位素的负漂移、甲烷起源的极负碳酸盐岩碳同位素值(特别是δ¹³C<-40‰)、碳酸盐岩溶解、指示甲烷浓度异常的生物标志化合物、生物成因重晶石富集、类似冷泉碳酸盐岩发育的特殊沉积组构、海底垮塌及碳酸盐结晶扇(如文石)等是支持天然气水合物分解“假说”的主要证据。但这些证据还存在一定的局限性，该“假说”仍然存在较大的争论，因此需要进一步深入研究。

南海西南海域表层沉积物中微量元素Ba的地球化学特征

蔡观强, 邱燕, 彭学超, 张玉兰, 钟和贤

2010, 24(3): 560-569.

摘要 ( 1764 )

PDF (6058KB) ( 1418 )

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分析南海西南海域表层沉积物中微量元素Ba的地球化学特征，并探讨生物成因Ba的分布及其与表层海水生产力的关系。南海西南海域表层沉积物Ba总量的变化范围为398~1 270 μg/g，平均值为851 μg/g，从上陆坡到下陆坡，沉积物中的Ba含量逐渐增加；微量元素Ba主要赋存于陆源碎屑相和生物成因相中，且明显受到沉积环境水深和陆源物质输入的影响。生物成因Ba含量的变化范围为30.6~938 μg/g，陆坡区和深海区平均值分别为495 μg/g、349 μg/g，占沉积物Ba总量的54％和51％，总体上，与沉积物Ba总量具有相对一致的分布特征。尽管研究区表层沉积物中Al、Ti成分为典型的陆源碎屑组分，但是，利用大陆上地壳Ba/Al比值和陆坡区沉积物回归分析获得的Ba/Al比值进行生物成因Ba的计算，过高地估算了沉积物中陆源Ba的含量；而采用页岩Ba/Ti比值来估算陆坡区表层沉积物中的生物成因Ba含量显得相对可靠。在深海区，利用经验的Ba/Al或Ba/Ti比值均不能获得有效的生物成因Ba值。因此，在获取沉积物中生物成因钡含量时，需结合各海区的特点选取合适的参数来扣除陆源Ba的含量。

海底冷泉渗漏流体的总S和总Ca浓度变化及影响因素

邸鹏飞, 黄华谷, 陈多福

2010, 24(3): 570-575.

摘要 ( 1816 )

PDF (4753KB) ( 1114 )

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通过对卡斯卡迪亚水合物脊和墨西哥湾布什山冷泉渗漏流体的原位测定总S和总Ca浓度分析，发现渗漏流体的总S和总Ca浓度约为海水浓度的50%~70%，讨论了冷泉流体活动特征以及流体的总S和总Ca浓度的控制因素。在这两个冷泉渗漏区海底渗漏流体的总S和总Ca浓度随时间变化的趋势比较一致，均是发生在流体渗漏流量速率高频变化周期。流体的总S和总Ca浓度的降低，可能主要受冷泉区海底广泛存在的甲烷缺氧氧化作用控制，同时也可能受到水合物分解、粘土矿物的去水反应和油气藏破坏产生的纯水的稀释作用的影响。

南海北部天然气水合物钻探区烃类气体成因类型研究

黄霞, 祝有海, 卢振权, 王平康

2010, 24(3): 576-580.

摘要 ( 2965 )

PDF (3423KB) ( 1538 )

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南海北部天然气水合物钻探区水合物气、顶空气样品和沉积物样品烃类气体组分和甲烷同位素特征测试结果表明，气体样品中烃类气体以甲烷为主，含微量乙烷和丙烷，C1/（C2+C3）值均大于或接近1 000。甲烷的碳同位素值为-54.‰~-62.2‰，氢同位素值为-180‰~-255‰，属于微生物气或是以微生物气为主的混合气，甲烷由CO2还原生成，由原地提供或侧向运移而来。沉积物样品酸解烃分析显示多数样品甲烷丰度大于90%，含一定量的乙烷、丙烷及少量的丁烷，C1/（C2+C3）值均小于50。甲烷的碳同位素值为-29.8‰~-48.2‰，呈现典型的热解气特征，显示由深部运移而来。

青海祁连山冻土区天然气水合物的气体成因研究

卢振权, 祝有海, 张永勤, 文怀军, 李永红, 贾志耀, 王平康, 李清海

2010, 24(3): 581-588.

摘要 ( 4653 )

PDF (6365KB) ( 1495 )

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在祁连山冻土区发现天然气水合物之后，其气体成因或来源便成为一个重要的科学问题。开展了气体组成和同位素特征及δ¹³C₁-1/n、 C₁/(C₂+C₃)-δ¹³C₁、δD_CH4-δ¹³C_CH4、( δ ¹³C₂-δ ¹³C₃)-ln(C₂/C₃)、ln(C₂/C₃)-ln(C₁/C₂)等关系图解的综合研究,结果显示：祁连山冻土区天然气水合物的气体以轻烃为主，具湿气特征，其同位素表现为正碳同位素系列特征。研究区天然气水合物的气体为有机成因，且以热解成因为主，夹少量微生物成因(醋酸根发酵)，其中，热解成因气主要与原油裂解气、原油伴生气有关，少部分与凝析油伴生气、煤成气、干酪根裂解气有关。这一分析结果可能意味着研究区天然气水合物的气体来源与油型气密切相关，而与煤型气关系不大。

海底冷泉系统中的钙同位素示踪研究进展

王淑红, 颜文, 陈忠

2010, 24(3): 589-597.

摘要 ( 3587 )

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海底冷泉系统中的钙同位素及其与天然气水合物形成关系的研究已有少量报道，现有的研究均表明，冷泉系统中钙同位素的分馏受多种因素和过程的控制，孔隙水及碳酸盐中的钙同位素不仅可以用来识别甲烷缺氧氧化界面的位置，也可以用来探讨冷泉系统中钙同位素分馏的控制机制。阐述了冷泉系统的基本特征、研究现状及其钙同位素示踪的研究进展，并据此分析了冷泉系统的形成演化与天然气水合物的关系，指出了钙同位素研究中存在的主要问题，旨在为国内学者进一步深入开展冷泉系统与天然气水合物关系的研究提供一些参考。

海底水合物矿藏降压开采与甲烷气体扩散过程的数值模拟

李小森, 陈琦, 李刚, 陈朝阳

2010, 24(3): 598-606.

摘要 ( 1965 )

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在深海条件下采用单井降压法开采的天然气水合物矿藏中，利用TOUGH+HYDRATE软件对其开采过程和甲烷气体扩散过程进行数值模拟。物理模型由上至下依次为上盖层、水合物沉积层和下盖层。将上、下盖层外边界的温度设为恒定，与含水合物沉积层之间有热量和质量交换,数值模型采用二维圆柱坐标网格。模拟结果表明开采过程中井口产气速率是一个升高—降低—波动升高的过程，水合物分解产生的气体有一部分通过上盖层溢出，能在一定程度上增加大气中温室气体的量。开采初期水合物分解速率降低的主要原因是水合物分解产生的甲烷气体在地层中大量累积，开采后期水合物分解速率产生波动的主要原因是发生“气穴现象”。井口附近由于压力变化较快水合物分解最为剧烈，其附近有个低温区存在。上、下盖层附近水合物分解速率也较快。

不同类型天然气水合物真空分解过程实验研究

孟庆国, 刘昌岭, 业渝光, 胡高伟

2010, 24(3): 607-613.

摘要 ( 1918 )

PDF (5585KB) ( 1218 )

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在放置于恒温室内的真空装置内，对合成的冰粉-气体水合物(包括甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷-氮气、异丁烷、混合气水合物)、冰粉-不同粒度多孔介质甲烷水合物和祁连山冻土区及南海神狐海域天然气水合物进行了分解实验研究，初步探讨了不同气体水合物分解动力学特征和分解规律。实验结果表明，合成的冰粉-气体水合物的分解过程相似，除丙烷水合物和异丁烷水合物外，分解压力基本呈单调增长，均未出现明显的自保护效应；不同粒度多孔介质中甲烷水合物分解过程，压力增长呈现“快→慢→快”的特点，主要原因可能是多孔介质中的水合物尺寸较大，分解时更易产生自保护效应；祁连山冻土区天然气水合物的分解压力曲线与不同粒度多孔介质中甲烷水合物的相似，总体呈现“快→慢→快”的特点，水合物自保护效应明显；南海神狐海域天然气水合物分解气体压力变化虽然总体与祁连山冻土区天然气水合物压力增长过程相似，但同时呈现“阶梯状”增长，这可能与两种不同水合物岩心的岩性和水合物在岩心中的分布模式和赋存状态有关。

沉积物中天然气水合物减压分解实验

孙建业, 业渝光, 刘昌岭, 张剑, 刁少波

2010, 24(3): 614-621.

摘要 ( 2230 )

PDF (6439KB) ( 1225 )

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基于自行研发的天然气水合物开采实验装置，进行了沉积物中甲烷水合物减压分解实验研究，并用时域反射技术(TDR)实时监测水合物分解过程中其饱和度的变化。实验采用粒径为0.18~0.35 mm的干砂，003%的十二烷基硫酸钠(SDS)水溶液和高纯甲烷气体。实验结果表明：水合物减压分解过程中不同层位的温度与水合物饱和度存在差异，体现了一定沉积环境下水合物的分解规律，位于沉积物上层与外侧的水合物先分解；TDR技术测量水合物饱和度时，压力迅速降低不会对TDR波形产生影响，TDR曲线变化仅由水合物分解引起；水合物分解时TDR技术测得其饱和度变化规律与根据分解气体总量计算的结果一致，说明该技术可以准确实时监测水合物饱和度变化。

时域反射技术测量海洋沉积物含水量的研究

胡高伟, 业渝光, 刁少波, 张剑, 刘昌岭

2010, 24(3): 622-626.

摘要 ( 1854 )

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时域反射技术(TDR)已被广泛应用于农业、地学等领域的水体分布特征研究。经实验发现，当沉积物孔隙水的盐度高于约0.5%时，利用传统的TDR探针无法测量沉积物的含水量。通过对TDR探针进行改进，发现加套管的TDR探针可以测量高盐分沉积物的含水量。观测了向干砂中加入盐度为0、0.5%、2%和3.5%溶液过程中介电常数的变化情况，初步建立了此种情况下沉积物的介电常数与含水量间的经验关系式。这一研究将为TDR在海洋沉积物含水量和水合物饱和度测量等方面的应用提供新的方法与思路。

过冷度对气体水合物合成影响的实验研究

李刚, 李小森

2010, 24(3): 627-631.

摘要 ( 4693 )

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过冷度是甲烷水合物合成过程的主要驱动力，在沉积物中进行不同过冷度下甲烷水合物合成实验，有利于找出水合物合成过程的动力学影响因素，进而研究自然界沉积物中水合物的成藏过程。在定容条件下，以不同的过冷度进行甲烷水合物在沉积物中的合成实验。实验结果表明甲烷水合物在沉积物条件下的合成过程包括气液溶解、核化、生长、稳定4个阶段。在相同初始状态，不同过冷度条件下的水合物合成后系统状态均处在相平衡曲线上，而随着过冷度的减小，气体转换率和水合物的饱和度不断降低。通过实验数据回归得出在沉积物条件下过冷度与甲烷水合物诱导时间的经验关系式。通过对比发现，沉积物中水合物合成所需要的过冷度仅为2.5 ℃，大大低于不含沉积物的纯水体系。

甲烷水合物在人工毛细管沉积物柱中的形成和分解

陈敏, 业渝光, 吕万军, 刘昌岭, 解习农, 王菲菲

2010, 24(3): 632-637.

摘要 ( 4382 )

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天然气水合物在海底的形成与沉积物性质密切相关，沉积物的粒度、孔隙度、矿物组成等都可以影响到水合物的成核生长。通过拉曼测试和显微镜下观察人工毛细管模拟沉积物中CH₄水合物的形成和分解过程，实验发现无论是在气液界面还是在溶有过饱和CH₄的流体内，水合物都能够成核形成，但水合物更容易在气液和固液界面成核，并迅速生长；水合物在较大粒径石英砂（39~53 μm）形成的孔隙内的成核机会比在粘土粒级的砂粒孔隙中的机会更大；水合物晶体主要呈发丝状附着于沉积物颗粒表面。

多步分解法初步研究石英砂中甲烷水合物p-T稳定条件

孙始财, 业渝光, 刘昌岭, 谭允祯, 孟庆国

2010, 24(3): 638-642.

摘要 ( 5177 )

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设计加工了一套研究海底沉积物水合物稳定条件实验装置，采用多步加热分解的方法对不同孔隙度的石英砂沉积物甲烷水合物相态平衡点(p-T稳定条件)进行了初步研究。为校验实验装置和实验方法，首先对甲烷水合物在十二烷基硫酸钠(SDS)溶液中的生成和分解过程进行了研究，获得的实验数据与文献数据吻合得很好。在此基础上，以4种不同粒径(96～180 μm、180～380 μm、212～380 μm和380～830 μm)的石英砂为介质，分别研究了甲烷水合物的p-T稳定条件。结果表明，实验测得的数据与纯水溶液中的结果基本一致，说明在实验所用的不同粒径石英砂构成的孔隙尺度内，毛细管作用对水合物相态点的影响可以忽略。

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