3.2　不同海底深度与天然气水合物有关的变形

天然气水合物改变沉积物力学性质的效应在不同海底深度情形下并不相同。很明显，合适的温压条件和天然气的存在是天然气水合物存在的必要条件。天然气水合物在大陆边缘沉积物中的稳定区可看作是一个向海增厚的楔状体。该楔状体上陆坡有一个明显的界限。对于中低纬度地区的水体温度结构，甲烷水合物稳定带的上限对应于海底深度500～700m。大于该水深，甲烷水合物在海底是稳定的，稳定带的厚度随着水深增加而增加。但是，当有少量其他的天然气（例如乙烷、丙烷、硫化氢、二氧化碳等）从深处运移上来时，水合物形成的上限深度会有较大程度的变浅。这种化学条件驱动的天然气水合物存在带的变浅与已知油气区如墨西哥湾有关。

天然气水合物存在带上限附近的沉积物最易被天然气水合物分解的效应影响。这些地区的天然气水合物对短期的底水温度热扰动很灵敏，因此，更可能经历反复的幕式的天然气水合物形成与分解。但是，当水深增加时，天然气水合物相边界上方的沉积物厚度也相应增加。沉积物中温度变化的传递主要通过热传导的方式进行，这需要几千年的时间才能把海底温度变化事件传递到沉积层深部，从而改变相边界的位置。瞬时的热事件由于增加的水深而受到阻碍或消除。

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图3　海底天然气水合物稳定带分布及分解前后体积对比［9］

天然气水合物稳定场上限附近的沉积物作为海底的露头，也最可能因天然气水合物分解造成孔隙压力的最大变化。这是因为压力控制了天然气水合物分解产生的气体的相对体积（图3）。例如，美国大西洋边缘水深650m，接近天然气水合物相边界与海底温度的交界深度，该深度天然气水合物转变为气泡和水时，体积为2.84倍。当天然气水合物在海面下4km处分解时，体积增加为1.16倍。

如果天然气水合物分解是引起陆坡失稳的重要因子，Paull等预测［9］，沉积破坏会集中在水合物稳定带上限附近的海底沉积物。（1）在更浅的深度，既没有天然气水合物也不会有天然气水合物诱发的变形发生。（2）天然气水合物相边界与海底温度曲线交界处的海底深度附近或稍深地区的沉积物可能经历了多数天然气水合物生长和分解事件，因为它们对海底温度变化最灵敏。（3）与天然气水合物分解相关的体积增加，沿天然气水合物存在区浅水上限方向上升。