基于ODP水合物典型站位及在南海北部水合物赋存区井中烃类地球化学指标与水合物赋存状态的对比研究

The comparisons between Geochemistry characters of multiple hydrocarbons and distributions of gas hydrate in well area were studied. The study was developed in typical marine gas hydrate occurrence area, which was Cascadia Margin in IODP Expedition 311 and ODP Leg 204. The cores and geophysical logging data were used to finely describe the distributions of gas hydrate in well area. The gaseous hydrocarbon distribution characters in IODP Expendition 311 and northern South China Sea, distribution characters of acidolysis hydrocarbon and its methane isotope from cores and distributions of altered carbonate and its isotope were used to obtain the distribution of multiple hydrocarbons in well area. The comparison aimed to research the following contents: 1. the relations between the multiple hydrocarbons distributions and gas hydrate distributions; 2. the relation between the multiple hydrocarbons distributions and gas hydrate saturation; 3. the determination of optimal geochemistry index to indicate different types of gas hydrate. The research was valuable and important for the theory and application of geochemical prospecting of marine gas hydrate.

本申请拟以海域典型水合物分布区-东北太平洋卡斯凯迪亚聚合边缘(Cascadia)ODP204航次、IODP311航次和南海北部水合物赋存区钻井岩心样品为研究对象；以相应井中地球物理资料和组分弹性参数反演方法精确描述的井中水合物分布状态为参照；以ODP井中样品原有和南海井中样品实测分析的顶空气气态烃数据、相应位置井中样品的酸解烃及其微量甲烷同位素、ΔC(土壤碳酸蚀变)及其同位素指标的分析数据为基础，进行井中储层水合物精细分布状态与多种烃类地球化学指标特征的综合对比研究；旨在进一步认识：①各种烃类指标与水合物的赋存状态的明确对应关系和指示意义；②各种指标地球化学特征与水合物饱和度的量化关系；③从各种地球化学指标属性出发总结出针对不同类型水合物的最佳指标系列、指示意义和应用方法。成果对于提高海洋天然气水合物地球化学勘探的理论水平和在海洋水合物地球化学勘探中有重要的指导意义和实际应用价值。

结题摘要：申请了大洋钻探ODP典型水合物分布区480个钻井样品,采用正演验证的思路：进行了钻井中游离烃、酸解烃、有机碳、碳酸盐指标在GHSZ上的地球化学特征以及水合物形成过程中地质作用和指示意义研究；.总结提炼出：①水合物稳定带边界、稳定带中水合物聚集、海底浅表层沉积上指标的组合特征和识别标志。②进行了基于水合物储层孔隙介质分布状态描述的弱固结层敏感参数筛选、数学模型构建和反演方法研究；在钻井中水合物聚集分布地球化学标志标定下，建立了基于孔隙介质组分弹性模型的钻井水合物饱和度反演估算方法；③完成了中国南海北部水溶烃地球化学特征研究，总结出水合物赋存区水溶烃指标量化识别标准和实用方法技术；④根据ODP微量样品测试需要，建立研发了沉积物和海水样品前处理自控装置。.结果表明：（1）下伏地层中游离甲烷是水合物稳定带孔隙中赋存动态甲烷的反映，由于指标表征差异，深部水合物稳定带上呈现特定的两种游离烃指标异常模式；（2）酸解烃表征地层吸附甲烷能力与和围岩组分性质相关。对应于有利水合物赋存的自生碳酸盐和浊积岩，酸解烃甲烷具有量化异常特征；（3）下覆甲烷通量促进了甲烷厌氧氧化反应（AMO）和自生碳酸盐的生成，酸解烃甲烷异常与浅层自生碳酸盐具有显著对应关系，优于游离烃甲烷的多源多解特性；（4）游离烃甲烷异常组合模式和酸解烃甲烷量化异常分布，能够为水合物稳定带界限和带内水合物聚集判识提供依据识别标准和依据；（5）水合物储层特征模型和综合反演方法能够为钻井水合物饱和度估算提供科学依据；（6）海洋底水溶解烃地球化学异常和数值特征分布，能够为水合物聚集分布判识提供依据。.上述研究成果基本明确了各种地球化学指标的指示作用，提供了水合物赋存区段识别方法和标志，钻井储层水合物饱和度分布定量反演计算方法。成果在海洋水合物未知区勘探和钻井中水合物层的识别及解释评价上具有理论意义和实际应用价值。