西南海海槽的天然气水合物调查与钻探

更新于 2026年10月10日 版权声明
3 西南海海槽的天然气水合物调查与钻探

南海海槽从本州中部岸外、延伸到四国岸外,再向南到九州以东,最大水深4800m。南海海槽地区的地质与地球物理资料非常丰富。有工业部门与研究机构的反射与折射地震数据、完整的水深与旁侧声纳数据、大量的热流分析数据以及四个航次(31、87、131、190)DS-DP/ODP数据[24~25]。值得指出的是,在1999年6月至8月日美合作还采集了80km×8km的三维多道地震数据[20,22]。

高分辨率的地震剖面揭示了通过增生楔的数个构造单元的面貌,根据Ewing 9907/9908航次3维地震数据的解释表明,沿着Muroto断面自海沟向陆方向,增生楔可划分为南海海槽轴心带、原逆冲带PTZ(proto-thrust zone)、叠瓦状逆冲带ITZ(imbricate thrust zone)、前缘无序逆冲带OOSZ(out-of-sequence thrust zone)、大个逆冲板片带LTSZ(large thrust slice zone)与向陆倾斜反射带LDRZ(landward-dipping reflector zone)[22,24~25]。

虽然2000年的190航次没有采获天然气水合物固体,但有其存在的间接依据[24]。在陆坡上的1176站位与1178站位,温度测量与孔隙水氯离子浓度数据都指示有天然气水合物。由于水合物在外界温度与压力条件下是不稳定的,因此在采获过程中,水合物分解了。如果不是特别丰富的话,采获固体水合物不太可能。

1176与1178站位位于海水甲烷水合物稳定带内。由于在这些站位甲烷是主要的气体,而且这些站位是非热成因的大洋站位,如果存在天然气水合物,必定是甲烷水合物。甲烷水合物的形成是一个高度的放热反应,而它的分解需要消耗大量的热能,并使岩心冷却。在1176站位的两个钻孔,在距海底220~240m处测量到比周围还低的温度,才4~5℃。由于岩心采获率很低,在240~320m范围没有数据。孔隙流体氯离子浓度指示比其他稀释过程少稀释约1%。(https://www.daowen.com)

在1178站位,天然气水合物似乎特别丰富。基于孔隙流体氯离子浓度资料,在120~400m之间存在甲烷水合物,在150~200m浓度最高。在距海底200m处,测量到最低达0.5℃的温度。在一些钻孔,大多在150~200m处,测量到4~6℃的温度。

在1178站位,氯离子浓度——深度剖面显示,在90~200m有较陡的下降,并有两个极小值。第1个位于170~185m,第2个极小值为524mmol/L,而底水的值为558mmol/L。这对应甲烷水合物分解造成大于6%的稀释。在150~200m之间背景稀释值为3%。在200~400m之间,氯离子浓度继续下降,逐渐从547mmol/L下降到BSR深度(约420m)处的517mmol/L,对应7%的稀释。

在氯离子浓度剖面上,叠加在背景值上有很多极小值。这表明在90~400m之间,存在分散状的天然气水合物,对应3%~4%的氯离子稀释值,特别是粗颗粒的沉积层中有较高的饱和度,对应6%~7%的稀释值。

在BSR下方,氯离子浓度急剧下降,500m处达到470mmol/L的最小值,至少6%的稀释值。这个低值带的原因仍然不清楚。这可能与更丰富的古BSR对应,水合物分解没来得及释放稀释信息。与这一情形对应,在这一深度,有高浓度的甲烷。沉积与构造可能导致这种BSR的向上移动。

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