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天然气水合物是重要的潜在能源,近20年来,世界各国先后对各大海洋深部天然气水合物的分布和物化性质开展了勘探和研究。实际上,天然气水合物不仅存在于海洋底部沉积物内,也可以生成于极地冻土层或高纬度和高海拔的冻土地区土壤层中。我国青藏高原广泛分布有多年冻土层,有些地质工作者对其赋存天然气水合物可能进行了探索,但尚未进行专门的勘查和评价。2002年和2003年我们在中国地调局《青藏高原多年冻土区天然气水合物地球化学勘查预研究》项目支持下,采用了油气有机地球化学勘查的方法,对青藏高原多年冻土区天然气水合物进行了实验,并取得了初步成果。 本课题通过在青藏高原多年冻土区选择具有成油成气条件及有利于生成天然气水合物的地区为重点实验区,在高海拔、低气压、低温及缺氧环境中对氢、甲烷、乙烷、丙烷和汞等进行现场分析测试,采取区域地球化学剖面与低密度地球化学土壤测量相结合的方式,并对取得的数据信息进行了地球化学特征研究,对区域异常进行了成矿远景分析。主要工作为2002年青藏铁路沿线青海省格尔木市西大滩~西藏自治区安多县城556km的地球化学剖面研究;2003年西藏自治区双湖特别区南部碧洛错~昂达尔错地区2000km<2>的地球化学勘查研究。
通过研究,认为在多年冻土区的腹地,推测存在以甲烷、丙烷和二氧化碳为主的天然气水合物。发现了可能是地下赋存氢气藏的气体指示标志。由于多年冻土北厚南薄,构造融区、地热融区和地表水体融区广布,新的活动构造发育等原因造成青藏高原多年冻土区的天然气水合物不可能形成板状块体,其形态肯定是复杂多变的。通过碧洛错-昂达尔错地区l/25万气体地球化学土壤测量研究,在测区中部发现一较大的五组分环状综合异常带,其可分为内带、中带和外带:内带为酸解甲烷和酸解乙烷,中带酸解丙烷,外带为热释汞和酸解氢。这种结果对应大量已知油气田土壤样品地球化学测量实例。由酸解甲烷的低值异常与区内发育的烃源岩的不协调性,推测应与甲烷水合物的存在有关,是存在甲烷水合物的标志。
通过综合研究,将青藏高原二氧化碳排放与形成水合物的甲烷来源有机地结合起来,丰富和扩展了多年冻土区天然气水合物研究的方法和思路,形成了单一方法和简单研究已经不能适应这一课题的基本思想。借鉴了海底甲烷水合物形成机制研究的新成果,引进微生物可把二氧化碳转化为甲烷的研究成果,建立了多年冻土区天然气水合物的勘查模式,即洋底火山喷发等带来的CO<,2>在深海底部大量聚集,经过自养产甲烷菌还原为甲烷,与其它成因的烃源气共同上升到多年冻土层形成的圈闭构造后,在适当的温度、压力条件下,形成了天然气水合物并不断聚集成藏;在地表烃类模式曲线上表现为低值区。如果烃类气体在上升过程中未遇到圈闭构造而沿着活动断裂等释放出地表,则不会形成天然气水合物藏,在地表烃类模式曲线上表现为高值区。由此认为,并不一定要在传统的油气勘查认为存在良好烃原岩的地区部署天然气水合物的勘查工作,而是把良好的烃原岩和CO<,2>排放“烟囱”等同时作为勘查区选择的依据。同时,初步建立了青藏高原多年冻土区区域地球化学异常远景的评估指标体系,对青藏高原多年冻土区天然气水合物成矿潜力进行了评价,认为该区具有很好的天然气水合物找矿远景。