1　前言

岩石物性是地球物理方法的基础。虽然已在世界大陆边缘与冻土带通过钻探采获了水合物岩样，科学家们也能在实验室里合成水合物，但由于水合物在常温常压环境下是不稳定的，因此至今为止仍没有很好地了解含水合物沉积的岩石物性［1～25］。值得指出的是，对纯水合物已有较多的岩石物性测量数据（表1）。但对含水合物沉积，则缺少实验室、现场的测量，尤其是纵波速度与饱和度关系、横波速度、泊松比等更是如此。根据纯水合物的岩石物性与孔隙流体、大陆边缘不含水合物与游离气沉积物的岩石物性对比，一般认为沉积物中水合物的存在可造成纵波速度、横波速度的增加、密度减小或基本不变、电阻率增加、热导率减小。但它们与水合物饱和度的定量关系仍在探索阶段。另外，由于水合物在沉积物中的存在方式也有多种，如分散状、结核状、层状、块状；在沉积物孔隙中，水合物与颗粒有可能接触，也有可能没有接触，这些都影响含水合物沉积的岩石物性［8］。虽然困难重重，人们仍试图建立含水合物沉积岩石物性与水合物饱和度的关系，以认识各种地球物理特征，估算水合物的蕴藏量。本文综述含天然气水合物岩石物性方面的研究现状。对地震岩石物性而言，纵波速度有较多研究，对横波速度、泊松比则很少研究。关于纵波速度与水合物饱和度的关系，有一些简单模型，如孔隙度降低模型、时间平均方程、时间平均-Wood加权方程，也有复杂模型，如根据弹性模量计算的模型、根据三相介质波传播理论的模型。这些模型各有长短，前者缺乏严密的理论依据，但简单可用，后者理论严密，但涉及太多参数，且很难确定实际情况下这些参数的值。由于缺乏沉积物中颗粒尺度意义下水合物分布的资料，因此常常采用简单的沉积物速度与孔隙中水合物饱和度模型。除本文介绍的一些模型外，还有考虑粘土的四相加权方程［17］、基于Kuster-Toksoz（K-T）方程［26］，从各组分体积模量与剪切模量计算含水合物沉积物的体积模量、剪切模量，然后计算纵波速度与横波速度的模型［17］等等。由于BSR下方可能的游离气沉积也是天然气水合物研究中必须考虑的，因此也简单地介绍其地震岩石物性。

表1　冰与纯水合物物理性质［9］(https://www.daowen.com)