中国冻土带天然气水合物遥感表征信息提取研究

The natural gas hydrates as a kind of abnormal resources are famed for the new clean energy resources of the 21st century because its prospective reserves are approximately two times as many as those of the known combustible minerals. The gas hydrates widespread in permafrost regions and beneath the sea in sediments of outer continental margins. Because it is easy to dissociate with variations of temperature and pressure, it is difficult to mine methane hydrate safety without submarine landslide. For this reason, gas hydrates prospecting in permafrost regions plays an important role in solving energy shortage problems. .Although researches about reservoir formation and condition of gas hydrates in permafrost regions have begun since 1971, it is still difficult to find a characteristic of gas hydrates in permafrost regions, such as bottom simulating reflector (BSR) of methane hydrate. .In this study, multi-source remote sensing data are used to analyze the permafrost temperature and thickness, methane concentration, and rock alteration in Muli Coal Mine area of Qilian Mountain. Comparing with the result of geophysical prospecting technology and geochemical exploration, we try to get an effective index of gas hydrates mine in permafrost regions using satellite data, which may lay the foundation for effective and accurate prospecting of a wide range of land natural gas hydrates.

天然气水合物是一种潜在的巨大绿色能源，其安全开采将有助于能源危机的解决。现有天然气水合物的探测研究主要集中于海域，陆域研究较少。探测手段主要基于地质和物化探手段，遥感方法研究较少。事实上，受到永久冻土区地质研究程度低、地质地理资料相对匮乏的限制，使用物探、化探等手段难以开展天然气水合物矿藏大范围有效探测。.本研究拟以祁连山木里地区为主要研究区域，利用多源遥感数据，通过反演该区地温、冻土厚度（ASTER），分析该区甲烷浓度分布情况（SCIAMACHY & AIRS），探讨岩层蚀变信息（HYPERION），结合地面实地勘探结论，提取陆域天然气水合物矿藏赋存遥感表征信息，探寻中国陆域天然气水合物遥感有效探测手段。研究不仅通过长时间序列的历史数据解译获取与水合物分布的相关信息，更在大范围区域、从多角度探寻天然气水合物矿藏赋存的必需条件，有效提升天然气水合物探测几率。

能源是世界各国的重要战略资源。但由于人类的过度开发和大量使用，当前全世界的石油和天然气储量，仅能供人类使用50-60年。天然气水合物作为一种存量可观的清洁型潜在能源，进入人们视野。.天然气水合物是一种由天然气分子与水分子在适当的温度和压力下接触后形成的笼状水合物，主要为甲烷水合物。由于其外观像冰且遇火即可燃烧，因此，又被称作“可燃冰”。1立方米天然气水合物在常温常压下可释放164立方米的天然气，同等条件下，燃烧产生的能量比煤、石油、天然气要多出数十倍，具有使用方便、燃烧值高、清洁无污染等特点。.中国陆域天然气水合物的成藏机理及其有效探测手段有待进一步的研究。然而，受到永久冻土区地质研究程度低、地质地理资料相对匮乏的限制，使用物探、化探等手段开展天然气水合物矿藏大范围探测需要耗费大量的人力物力，且部分无人区域探测面临进入困难且存在一定危险性。本研究以祁连山木里地区为主要研究区域，利用多源遥感数据，通过反演该区地温、冻土厚度，分析该区甲烷浓度分布情况，探讨岩层蚀变信息，结合地面实地勘探结论，提取陆域天然气水合物矿藏赋存遥感表征信息，探寻中国陆域天然气水合物遥感有效探测手段。研究不仅通过长时间序列的历史数据解译获取与水合物分布的相关信息，更在大范围区域、从多角度探寻天然气水合物矿藏赋存的必需条件，有效提升天然气水合物探测几率，对于我国天然气水合物靶区探测具有重要的意义。.本文的主要结论是：.1．总结提出青藏高原多年冻土区天然气水合物遥感探测依据：温压条件、甲烷浓度异常、气源条件。.2．利用遥感手段获取了青海省木里地区多年冻土年冻土厚度分布情况，认为多年冻土层厚度较大的区域仍然分布在青藏高原羌塘盆地地区，其中厚度最大的地区为羌塘盆地的西北部地区(多年冻土厚度>200m)。.3．在深入探讨木里天然气水合物矿藏周边甲烷浓度分布异常基础上，初步分析了青藏高原多年冻土区天然气水合物矿藏可能赋存区域。其中，青藏铁路线五道梁地区和藏东北地区西藏省界边缘处被认为极有可能存在天然气水合物矿藏。.4．围绕天然气水合物样品实际发现地青海天峻木里煤矿及其周边地区，利用遥感影像数据通过主成分分析方法解译该区气源分布条件，位于DK-2号井的东南部显然拥有更明显的粘土矿物反应和烃类异常反应，比目前DK-2号井所在位置的潜在气源条件更好。