【摘 要】
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天然气水合物是一种新型的清洁能源,在我国南海所属的海域如琼东南、神狐、东沙和台西南等均已经探明存在巨大的天然气水合物资源潜力。天然气水合物按成因可分为热成因气、生物成因气以及两者的混合成因气,不同成因的天然气水合物在南海均有发现,其成藏和消耗过程也存在一些差别,从而可能导致水合物所赋存沉积物的地球化学特征存在差别。目前对于天然气水合物所赋存的沉积物的地球化学特征的研究很少,尤其是对不同成因的水合物
【机 构】
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中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所)
【出 处】
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中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所)
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天然气水合物是一种新型的清洁能源,在我国南海所属的海域如琼东南、神狐、东沙和台西南等均已经探明存在巨大的天然气水合物资源潜力。天然气水合物按成因可分为热成因气、生物成因气以及两者的混合成因气,不同成因的天然气水合物在南海均有发现,其成藏和消耗过程也存在一些差别,从而可能导致水合物所赋存沉积物的地球化学特征存在差别。目前对于天然气水合物所赋存的沉积物的地球化学特征的研究很少,尤其是对不同成因的水合物所赋存的沉积物,缺乏对其地球化学特征的对比分析。因此亟需加强这方面的研究,从而充分揭示不同成因的天然气水合物的成藏和消耗过程。本文选取琼东南、神狐和东沙三个海域的四个天然气水合物站位,对部分站位的天然气水合物分解气组分和稳定碳同位素特征,以及全部四个站位的天然气水合物所赋存的沉积物的地球化学特征进行了分析,并结合各项生物标志化合物以及相关地化指标,探讨了不同成因的天然气水合物所赋存的沉积物在地球化学特征上的差异。主要得到以下几点认识:1、四个站位的有机质输入源并不相同,TOC、TN以及沉积物正构烷烃指标显示,来自琼东南的W03、W09以及东沙16站位均显示为海陆混合来源的有机质,而神狐W01站位有机质母源并非典型的自然来源,有可能受到了非常规有机碳输入的影响。2、琼东南W03站位天然气水合物分解气气体组分和甲烷稳定碳同位素结果显示其气体来源为以生物气为主的混合成因气。该站位拥有较高的有机碳含量（TOC）以及较低的总硫含量（TS）,同时部分样品层位出现了较高的孔隙度,这些条件为生物气的产生提供了良好的条件。该站位沉积物的正构烷烃的L/H（轻重碳数比）值和∑n-ALK/C16等指标显示该站位沉积物接近正常海洋沉积物,天然气水合物富集层沉积物的饱和烃中显示出强度很高的UCM鼓包(C12-C19范围),表明存在微生物改造的痕迹,推测该站位沉积物适宜产甲烷菌活动,从而产生了大量生物气进而形成天然气水合物富集区。3、琼东南W09站位天然气水合物分解气气体组分和甲烷稳定碳同位素结果显示其气体来源为以热成因气为主的混合成因气。该站位相对较高的TS含量和较低的TOC,以及TOC与TS之间较低的相关性,可能来自该站位沉积物中较高的甲烷通量。热成因气为主的W09站位沉积物中L/H、Pr/Ph和n C17/Pr等多种生标特征表明,该站位在天然气水合物富集层有明显的油源烃浸染的痕迹,推测为来自深部油气藏的天然气将油源烃携带到天然气水合物层位,同时该站位部分样品色谱图中显示出与油源烃微生物降解活动相关的UCM鼓包(C17-C21范围),表明油源烃在沉积物中也受到了微生物降解活动的影响。4、神狐W01站位天然气水合物分解气及其相关气体的组分和甲烷稳定碳同位素随着沉积物深度增加从生物气逐渐向热成因气过渡,表明该站位深部存在热成因气来源。该站位同样拥有较高的TS,以及TOC与TS之间较低的相关性,推测与沉积物中较高的天然气通量有关。W01站位部分层位的沉积物中的L/H值、∑n-ALK/C16和碳优势指数（CPI）等都显示该站位沉积物可能受到一定的深部油源烃混染。同时通过计算该站位的Pr/Ph、Pr和Ph其相关指标以及通过藿烷类化合物进行比对发现确定该站位存在油源烃混染,且与W09站位相比,混染的油源烃更接近于完整的石油组分。同时该站位饱和烃色谱图中出现了强烈的UCM,经过对比确认存在油源烃混染造成的UCM以及微生物降解活动造成的UCM。5、东沙16站位的天然气水合物及其分解气体的气体组成和甲烷碳同位均指示其为典型的微生物成因气。该站位的沉积物的元素特征接近于正常海洋沉积物,且其有机地球化学指标与正常沉积物相比均在正常范围,没有明显的油源烃混染迹象。
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