天然气水合物体系动态演化研究_水合物的产生_聚集和分解

天然气水合物体系动态演化研究(Ⅲ

):水合物的产生、聚集和分解

张　岭,　宋海斌

(中国科学院地质与地球物理研究所,北京100029)

摘　要　从天然气水合物的产生、聚集和分解,分析天然气水合物的动态演化过程.沉积压实、地温梯度、构造运动以及深部流体对水合物产生的效率起决定作用.根据流体的运移和天然气水合物在水合物稳定带中的分布状况,天然气水合物的聚集可以分为构造聚集、地层聚集和混合聚集三种模式.当由于各种原因引起海底温压条件变化时,天然气水合物会发生分解.水合物也会在水体中上浮,在这个过程中,水合物的分解速率能高出其溶解速率二至三个数量级.海底泥火山、甲烷气柱、甲烷气裂缝、双似海底反射等大量的证据,都有助于揭示天然气水合物体系的动态演化的特征.弄清楚天然气水合物的动态演化过程对于我们未来对这种潜在能源的开发利用,并分析其在全球变化、碳循环以及海底滑坡中所起的作用有着相当重要的意义.关键词　天然气水合物体系,动态演化,产生,聚集,分解

中图分类号　TE1,P631 文献标识码　A 文章编号　100422903(2003)0420592206

R esearches on dynamic evolution of gas hydrate system (Ⅲ):

Form ation ,accumulation and decomposition of gas hydrate

ZHAN G Ling ,　SON G Hai 2bin

(Insitit ute of Geology and Geophysics ,Chi nese Academy of Sciences ,Beiji ng 100029,Chi na )

Abstract In this paper ,we analyze the dynamic evolution of gas hydrate based on its formation ,accumulation and decom 2position.Sedimentation/compaction ,geothermal gradient ,tectonic movements and deep fluid play a critical role in the for 2mation of gas hydrate.According to the mode of fluid migration and gas hydrate concentration within GHSZ ,gas hydrate accumulations are distinguished as structural accumulation ,stratigraphic accumulation and combination accumulation.When the temperature 2pressure condition of sea floor changes due to kinds of reasons ,gas hydrate will decompose.G as hydrate may rise through seawater.During this course ,the dissociation rate of gas hydrate can be 2to 3orders of magnitude greater than the dissolution rate.Submarine mud volcanoes ,methane plumes ,methane vents ,double bottom 2simulating reflections (dBSR )and other evidences can help to uncover the characteristics of the dynamic evolution of gas hydrate.To make clear the dynamic evolution of gas hydrate will shed light on the exploration and use of this potential energy in the future and analyses of its influence on global climate change ,carbon cycle and submarine slides.K eyw ords G as hydrate system ;dynamic evolution ,formation ,accumulation ,decomposition

收稿日期　2003205220;　修回日期　2003207210.

基金项目　国家重点基础研究发展规划项目(G2*******)、中国科学院全国优秀博士学位论文专项资金、中国科学院知识创新工程项目

(KZCX32SW 2219).

作者简介　张岭,男,1973年生,湖北应城人,中国科学院地质与地球物理研究所在读博士生,主要从事固体地球物理研究.

0　引　言

天然气水合物(G as Hydrate ),又称笼形包合物

(Clathrate ),它是在一定条件(合适的温度、压力、气体浓度、水的盐度、PH 值等)下,由水和天然气组成

的类冰的、非化学计量的、笼形结晶化合物,其遇火

即可燃烧.它可用M ・nH 2O 表示,M 为水合物中的气体分子,n 为水分子数.其中,天然气的主要成分有CH 4(甲烷)、C 2H 6(乙烷)、C 3H 8(丙烷)、C 4H 10(丁烷)等同系物,以及CO 2、N 2、H 2S 等,可形成单种或

第18卷　第4期 地　球　物　理　学　进　展 Vol.18　No.42003年12月(592～597) PRO GRESS IN GEOPHYSICS December 2003