拟海底反射层BSR的地震精细描述和数值模拟研究

Gas hydrates have been widely recovered in marine environments, playing a role in energy, geohazards and global carbon cycle. At present, bottom simulating reflection (BSR) is the key seismic indicator of gas hydrates. However, most studies of BSR are based on seismic data of low resolution, unable to display the detailed features of the BSR. This project will use high resolution 3D seismic data to study the detailed features of the BSR, including geometry, seismic attributes, location and spatial relationship with surrounding sedimentary structures, and to analyze the controlling factors of the BSR. The plan-view map of the BSR will be made, and the BSR with other related horizons will be displayed in 3D space. Guided by different equilibrium equations, the BSR will be modelled to test the controlling factor of the BSR. Generally, through interpretation of high resolution 3D seismic data and numerical modelling of the BSR, people can better understand the detailed features of the BSR and related controlling factors.

天然气水合物在海洋环境中大量分布，它在能源、地质灾害和全球碳循环等方面都具有重要地位。目前，拟海底反射层（BSR）是判断水合物存在的重要地震标志。但之前对BSR的研究大多是基于分辨率较低的地震数据，难以对BSR进行精细描述。本项目通过高分辨率三维地震资料，对BSR的形态特征、地震属性、分布位置以及与周边构造单元的关系进行精细描述，还将在研究区精细拉网，制作出非等时界面BSR的平面图，并在三维空间显示BSR及相关地层的空间展布, 深入分析其控制因素。另外，在不同区块还将利用不同参数控制下的水合物相平衡曲线和经验公式对BSR进行模拟，通过对比模拟BSR与观测BSR的拟合程度来预测BSR的主控因素。通过高分辨率地震资料对BSR的精细刻画和解释，并结合对BSR的数值模拟，将充分挖掘地震资料对水合物研究的作用，揭示更多BSR的地震反射特征及其控制因素。

本项目以offshore Mauritania、中国南海和Niger Delta地区的水合物体系为研究靶区，通过高精度地震解释结合数值模拟，分析BSR和FGZ的空间分布特征及主要控制因素。地震资料上的BSR是天然气水合物稳定底界与大量等时地层相交的结果，在平面图上通常表现为LoIs。前人对BSR的研究方法主要通过地震剖面来研究BSR的深度范围，制作与BSR相交的大量等时地层的平面图，通过平面图上的LoIs特征来刻画过去现今BSR在某一深度的平面展布特征。但该方法无法刻画BSR在平面上的分布。本次研究发展了LoIs方法，对BSR进行解释、追踪，并制作BSR的平面属性图，从而可以直观、清晰地掌握水合物底界在平面上的分布特征，大大提高了对水合物体系的研究效率。在对BSR进行解释的基础上，分别提取BSR到上下合适时窗范围的属性平面图，从而掌握反映含水合物层和FGZ的平面分布。本次研究优选出视极性地震属性来判断BSR是否与水合物相关，利用数值模拟的方法对不同构造区带的BSR位置进行预测，通过拟合观测BSR和模拟BSR来预测影响水合物稳定条件的未知参数，如地温梯度，并辅助判断影响BSR分布的主控因素。对水合物相关的流体运移体系进行研究，并综合地震解释和数值模拟结果分析水合物成藏的主控因素。. 在offshore Mauritania地区识别出两种BSR类型，BSR的RMS振幅属性平面图显示出大量平行、交互的高低振幅条带，向不同的方向弯曲，为研究BSR的深度、振幅、形态以及空间分布等提供丰富的信息。BSR的振幅特征可能是由沉积物粒度控制，因为游离气倾向于分布在粗粒沉积物中。振幅条带在平面上的弯曲方向则是受BSR界面与地层界面的相交面的控制，这也会影响底部FGZ的发育。BSR振幅条带平面几何样式的变化为分析环境条件的横向变化提供证据。环境条件的变化包括陆坡上变化的水深、盐底辟构造的形成以及剥蚀海底的峡谷等，这些环境条件的变化可能会影响水合物稳定条件，影响BSR的深度，使烃类进入或离开天然气水合物体系，进而影响碳循环。综上，本次研究提出了一种高效的海洋天然气水合物的地震研究方法。该方法在其他具有高分辨率地震资料的水合物发育地区具有广泛的适用性。