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青海祁连山冻土区发现天然气水合物_祝有海

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青海祁连山冻土区天然气水合物的气源条件及其指示意义

青海祁连山冻土区天然气水合物的气源条件及其指示意义
物 的 气 体 来 源 可 能 主 要 为深 部 石 油（ 原油 ） 伴 生气 或 深 部 气 源 岩 层 的 成 熟 一 过成 熟气； 该 区 油 气 显 示 现 象 与 天 然 气 水
合物密切伴生 ， 或可 作为天然 气水合物的指示标志 。
关键词 天然气水合物 ； 气源条件 ； 指 标意义； 祁 连 山冻 土 ： 青 海 Ｐ ６ １ ８ ． １ ３ 文 献标 志码 ： Ａ 中图 分 类 号
青 海 祁 连 山冻 土 区天 然 气 水 合 物 的 气 源 条 件 及 其 指 示 意 义
卢振杈 １ ～ ， 祝有 海 ２ ， 张永 勤３ ， 刘 晖 ２ ， 王
（ １中 国地 质 科 学 院矿 产 资源 研 究所 ，北 京 ３ 中 国地 质 科 学 院勘 探 技 术 研 究所 ，河 北 廊 坊 摘 要 ０ ６ ５ ０ ０ ０ ）
婷２
１ ０ ０ ０ ２ ９ ；
１ ０ ０ ０ ３ ７ ；２中 国地 质 调 查 局 油 气 资 源 调 查 中心 ， 北京
祁 连 山木 里 冻 土 区天 然 气 水 合 物 的气 源 条 件 还 不 清 楚 ， 这 直 接 影 响 到 下 一 步 的勘 查 方 向 。 文 章 试 图
以Ｄ Ｋ － ２天 然 气 水合 物 钻 孔 为 例 ， 从 天 然 气 水 合 物 及 其 相 关 气 体 组 成 与 同位 素 特 征 入 手 ， 对 比分 析 天 然 气 水 合 物 产 出层 段 的 泥 岩 、 油页 岩 、 煤、 油 气 显 示等 有机 地 球 化 学 特 征 ， 探 讨 该 区 天 然 气 水 合 物 的 气 源 条 件 及 其 对 天 然 气 水 合 物 勘 查 的指 示 意 义 。该 区天 然 气 水 合 物 所 在 层 段 的 泥 岩 、 油页岩 、 煤 的有 机 质 丰 度 、 类型 、 热演化程 度等参数显示 ， 它 们 不 能 成 为 天 然 气 水 合 物 的主 要 气 源 岩 层 ； 结 合 天 然 气 水 合 物 及 相 关 气 体 组 成 与 同位 素 特 征 ， 判 断 该 区 天 然 气 水 合

祁连山冻土区天然气水合物分解气碳氢同位素组成特征

祁连山冻土区天然气水合物分解气碳氢同位素组成特征

祁连山冻土区天然气水合物分解气碳氢同位素组成特征刘昌岭;贺行良;孟庆国;业渝光;祝有海;卢振权【期刊名称】《岩矿测试》【年(卷),期】2012(031)003【摘要】开展祁连山冻土区天然气水合物气体同位素研究,是解决其气体成因、来源等科学问题的一个重要手段.本研究采集祁连山南麓多年冻土区水合物科学钻探DK2和DK3孔共8个含水合物的岩芯样品,采用真空顶空法收集样品中水合物的分解气,分别用气相色谱(GC)、气相色谱同位素比值质谱(GC-IRMS)测定其气体成分和同位素组成,测试结果表明:祁连山冻土区天然气水合物样品的气体碳氢同位素变化较大,甲烷、乙烷和丙烷的碳同位素(δ13C)变化范围分别为-52.6‰～-48.1‰、-38.6‰-30.7‰和-34.7‰～21.2‰,而二氧化碳的碳同位素(δ13C)最低为-27.9‰,最高为16.7‰;甲烷、乙烷和丙烷的氢同位素(δD)变化范围分别为-285‰～227‰、-276‰～236‰和-247‰～198‰.通过对这些碳氢同位素进行综合研究,包括气体分子组成与同位素的关系分析、甲烷的碳氢同位素之间的关系判断等,结果表明研究区天然气水合物的气体主要来源于热解气,而且是在淡水环境中形成的有机成因气.【总页数】6页(P489-494)【作者】刘昌岭;贺行良;孟庆国;业渝光;祝有海;卢振权【作者单位】国土资源部海洋油气资源与环境地质重点实验室,山东青岛266071;青岛海洋地质研究所,山东青岛266071;国土资源部海洋油气资源与环境地质重点实验室,山东青岛266071;青岛海洋地质研究所,山东青岛266071;青岛海洋地质研究所,山东青岛266071;国土资源部海洋油气资源与环境地质重点实验室,山东青岛266071;青岛海洋地质研究所,山东青岛266071;中国地质科学院矿产资源研究所,北京100037;中国地质科学院矿产资源研究所,北京100037【正文语种】中文【中图分类】TE122;O613.71;O613.2【相关文献】1.气相色谱-同位素比值质谱法测定天然气水合物气体单体碳氢同位素 [J], 贺行良;刘昌岭;王江涛;张媛媛;孟庆国2.祁连山冻土区天然气水合物岩心顶空气组分与同位素的指示意义——以DK-9孔为例 [J], 唐世琪;卢振权;饶竹;王婷;谭盼盼;刘晖3.祁连山冻土区天然气水合物伴生碳酸盐C、O 同位素特征及其地质意义 [J], 蔡俊军;卢振权;孙青;刘晖;王婷;孙喜爱4.祁连山冻土区天然气水合物地球化学迁移机理探讨 [J], 张富贵; 秦爱华; 祝有海; 孙忠军; 张舜尧; 王惠艳; 杨志斌; 周亚龙5.祁连山冻土区水合物钻孔烃类气体组成特征及其地质意义 [J], 卢振权;刘晖;祝有海;张永勤;薛小花因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

祁连山多年冻土区天然气水合物的形成条件_祝有海

祁连山多年冻土区天然气水合物的形成条件_祝有海
天然气水合 物 是 由 水 和 气 体 分 子 （主 要 是 甲 烷 ） 组成的 一种冰状物质，广泛分布于海底沉积物和陆上永久冻土带 中。这是一种规模巨大的新型潜在能源， 全球潜在 资 源 量 达
收稿日期： 修订日期： .22/B02B.2 ； .22/B00B02 基金项目： 中国地质调查局 《我 国 陆 域 永 久 冻 土 带 天 然 气 水 合 物 资 源 远 景 调 查 》 项目 （编 号 .22K02022220 ） 、 国家自然科学基金项目 （K2KI>220 ） 和国土资源部 “百人计划” 项目联合资助。 作者简介： 祝有海 （0N3>B ） ， 男， 研究员， 从事天然气水合物、 海洋地质和地球化学研究。 "B=DE6 ： b^Cc=d7V9E7G5W7VF
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。 陈
多 福等 运 用 热 力 学 方 法 ， 预测出青藏高原多年冻土带天然 底 界 埋 深 为 11$!)1) ,， 并 气水合物的顶界埋深为 !1$"+) ,， 估 算 出 青 藏 高 原 冻 土 带 中 水 合 物 甲 烷 气 的 资 源 量 为 #-!. 本文 #)##$!-&.#)#&,*。但以上研究均未涉及到祁连山冻土区， 拟根据祁连山的冻土条件、 物源条件和温压条件， 对该区天 然气水合物的形成条件进行初步分析。
（07;1.70 ） 相当于已知煤、 石油和天然气资源 <0203=>的甲烷气， 量总和的.倍，加上能对全球气候变化和海底稳定性产生重大 影响， 因而引起国内外的高度关注。中国也非常重视天然气水
第 !" 卷 第 #$! 期
祝有海等： 祁连山多年冻土区天然气水合物的形成条件
"(
合物的调查研究， 已在南海和东海发现大量异常标志， 显示出 良好的找矿前景 ， 但冻土区的调查研究工作相对滞后。

祁连山冻土区天然气水合物岩性和分布特征

祁连山冻土区天然气水合物岩性和分布特征

收稿日期：2011-08-31；修订日期：2011-09-22资助项目：国家自然科学基金项目《祁连山冻土区天然气水合物成藏体系中“裂隙型”铁硫化物成因及其指示意义》（批准号：41102021）、中央级公益性科研院所基本科研业务费项目《祁连山冻土区天然气水合物体系中铁硫化物特征及其意义》（编号：K1005）和中国地质调查局地质调查项目《青藏高原冻土带天然气水合物调查评价》（编号：1212010818055）作者简介：王平康（1982-），男，硕士，研究实习员，从事沉积学与天然气水合物研究。

E-mail ：wangpk@地质通报GEOLOGICAL BULLETIN OF CHINA第30卷第12期2011年12月Vol．30，No．12Dec.，2011天然气水合物是由分子质量较低的气体（如甲烷、乙烷、丙烷、二氧化碳、氮气等）在一定温压条件下与水形成的一种内含笼形结构的固态类冰状物质。

自然界中，它所包含的气体分子以甲烷为主，故又称为甲烷水合物。

天然气水合物具有巨大的储气能力，单位体积的天然气水合物在常温常压下可以释放出150~180单位体积的天然气[1]。

天然气水合物作为一种“非传统”能源，主要赋存于极区的永冻层、祁连山冻土区天然气水合物岩性和分布特征王平康，祝有海，卢振权，郭星旺，黄霞WANG Ping-kang,ZHU You-hai,LU Zhen-quan,GUO Xing-wang,HUANG Xia中国地质科学院矿产资源研究所，北京100037Institute of Mineral Resources,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing 100037，China摘要：2008~2009年实施的“祁连山冻土区天然气水合物科学钻探工程”，已完成DK-1、DK-2、DK-3和DK-4孔的钻探任务。

施工期间多次钻获天然气水合物实物样品，证实祁连山冻土区存在天然气水合物。

青海木里三露天天然气水合物矿藏土壤微量元素地球化学特征

青海木里三露天天然气水合物矿藏土壤微量元素地球化学特征

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ＤＫ一 １，ＤＫ－ ２，ＤＫ－ ３，ＤＫ－ ７ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｅ ｄ ｂ ｅ ｆ ｏ ｒ ｅ ｔ ｈ ｅ ｓ ｕ ｒ ｖ ｅ ｙ ａ ｎ ｄ ＤＫ３ — １ １，ＤＫ２— １ ３，ＤＫ１ － １ ４ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｅ ｄ ｆｔ ａ ｅ ｒ ｔ ｈｅ ｓ ｕ ｒ ｖ ｅ ｙ ｗｅ ｒ ｅ ｂ ｏ ｔ ｈ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｅ ｄ ｉ ｎ ａ ｎ ｏ ｍａ ｌ ｙ ａ ｒ ｅ ａ ．Ｔ ｗｏ ｐ ｒ ｏ ｓ ｐｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｔ ａ ｒ ｇ ｅ ｔ ｒ ｅ ｇ ｉ ｏ ｎ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｐ ｒ ｅ ｄ ｉ ｃ ｔ ｅ ｄ ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ．
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祁连山冻土区天然气水合物现场识别方法

祁连山冻土区天然气水合物现场识别方法

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关键词 地质 学； 现场识别方法 ； 天然气水合物 ； 冻土 区 ； 祁连 山
中 图分 类号 ：Ｐ ６ １ ８ ． １ ３
文 献标 志码 ： Ａ
Ｇ ａ ｓ ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｔ ｅ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ｉ ｄ ｅ ｎ ｔ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ｉ ｎ Ｑｉ ｌ ｉ ａ ｎ Ｍｏ ｕ ｎ ｔ ａ ｉ ｎ ｐ ｅ ｒ ｍａ ｆ ｒ ｏ ｓ ｔ
（ １ Ｏｉ ｌ ａ ｎ ｄ Ｇａ ｓ Ｓ ｕ ｒ ｖ ｅ ｙ ，Ｃｈ ｉ ｎ ａ Ｇｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ Ｓ ｕ ｖｅ ｒ ｙ ，Ｂｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ２ ９，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ；２ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｍｉ ｎ ｅ ｒ ａ ｌ Ｒｅ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｓ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａｃ ａ ｄ ｅ ｍｙ
在 程 中 ， 探 索 性 地 总 结 出 适用 于 冻 土 区 的 天 然 气 水 合 物 现 场 识 别 方 法 ， 主 要 包 括 肉眼 观
测、 孑 Ｌ 口气 涌 观 测 、 岩 芯红 外 测 温 、 岩 芯 裂 隙孔 隙水 盐 度 测 定 、 岩 芯 气 体 解 析 与 组 分 测 定 和 岩 芯 次 生 构 造 与伴 生 矿 物 鉴 别 等 方 法 。利 用 该 套 现 场 识 别方 法和 随 钻 岩 芯 编 录 ， 有 效 地 查 明 了 祁 连 山 冻 土 区 天 然 气 水 合 物 在 岩 芯 中 的 产 状 和分布特征 ， 为 该 区 天 然 气 水 合 物 资源 评 价 和 试 开采 试验 提 供 了 重 要 依 据 。

青海祁连山冻土区天然气水合物的气源条件及其指示意义

青海祁连山冻土区天然气水合物的气源条件及其指示意义青海祁连山是我国大陆东部的最主要的冻土区之一。

在这里，天然气水合物被广泛分布。

这些天然气水合物的形成和存在条件是冻土区的特殊性质造成的。

因此，探寻和利用这些水合物对于提高我国天然气储备和能源安全、保护环境等都有重要的意义。

青海祁连山冻土区天然气水合物的气源条件主要有以下几点：1.富氧环境——富氧环境意味着较为适宜的生物活动和有利的生物转化作用。

这会产生更多的甲烷，从而促进天然气水合物的形成。

2.相对较低的孔隙水盐度——在富氧环境中，细菌和古细菌的代谢活动会产生更多的盐度和水分，并且可能阻碍水合物的形成。

因此，相对较低的孔隙水盐度是水合物形成和保存的一个重要条件。

3.适宜的水合物稳定区域——在冻土区域，水合物形成和稳定的区域通常在温度低于0℃，压力高于1兆帕的条件下。

因此，适宜的水合物稳定区域也是冻土区域的一个重要条件。

4.矿物分异——在水合物形成和保存的区域中，矿物的分异也会导致天然气水合物的产生。

例如，在富铁氧化物的区域，铁氧化物会与甲烷进行反应，并且催化水合物的形成和稳定。

青海祁连山冻土区天然气水合物的存在对于研究区域的资源勘探和环境保护都具有重要的指示意义。

首先，由于天然气水合物主要分布在冻土区域，因此探测这些水合物是否存在可以为勘探和研究冻土区域的天然气储量提供重要的参考。

其次，水合物的存在也意味着气候变化的影响，因此对于气候变化影响下的自然资源变化研究也有重要的指示意义。

最后，天然气水合物作为一种新型能源，如果开发利用得当，可以为我国能源安全和经济发展做出巨大贡献。

总之，青海祁连山冻土区天然气水合物的存在受到多种因素的制约。

了解这些水合物的产生和存在条件有助于我们更好地探测和利用这些天然气储备。

同时，这些水合物的存在还对于研究冻土区域的自然资源变化和环境保护等方面都具有重要的指示意义。

青海祁连山冻土区天然气水合物的分布情况和资源储量一直是研究的重点之一。

青海祁连山冻土区发现天然气水合物

青海祁连山冻土区发现天然气水合物祝有海;郭星旺;张永勤;文怀军;卢振权;贾志耀;李永红;李清海;刘昌岭;王平康【期刊名称】《地质学报》【年(卷),期】2009(083)011【摘要】祁连山冻土区位于青藏高原北缘,多年冻土面积约10×10~4km~2,具有良好的天然气水合物形成条件和找矿前景.2008～2009年间中国地质调查局在青海省天峻县木里煤田聚乎更矿区施工"祁连山冻土区天然气水合物科学钻探工程",迄今共完成钻探试验井4口,总进尺2059.13m,分别在DK-1、DK-2和DK-3钻井中钻获天然气水合物实物样品,取得了找矿工作的重大突破.天然气水合物产于冻土层之下,埋深133～396m.水合物呈白色、乳白色晶体,点火能燃烧,红外热像仪测温后呈明显的低温异常,放进水里强烈冒泡,水合物分解后能不断冒出气泡和水滴,并残留下特征的蜂窝状构造.激光拉曼光谱仪检测呈现特征的水合物光谱曲线,测井曲线也具有较明显的高电阻率和高波速标志.祁连山天然气水合物具有冻土层薄、埋深浅、气体组分复杂、以煤层气成因为主等明显特征,是一种新类型水合物.这是我国冻土区首次钻获的天然气水合物实物样品,也是全球首次在中低纬度高山冻土区发现天然气水合物实物样品,具有重要的科学意义和经济意义.【总页数】10页(P1762-1771)【作者】祝有海;郭星旺;张永勤;文怀军;卢振权;贾志耀;李永红;李清海;刘昌岭;王平康【作者单位】中国地质科学院矿产资源研究所,北京,100037;中国地质科学院矿产资源研究所,北京,100037;中国地质科学院勘探技术研究所,河北廊坊,065000;青海煤炭地质105勘探队,西宁,810007;中国地质科学院矿产资源研究所,北京,100037;青海煤炭地质105勘探队,西宁,810007;青海煤炭地质105勘探队,西宁,810007;青海煤炭地质105勘探队,西宁,810007;中国地质调查局青岛海洋地质研究所,山东青岛,266071;中国地质科学院矿产资源研究所,北京,100037【正文语种】中文【相关文献】1.青海祁连山冻土区木里煤田天然气水合物气源分析 [J], 曹代勇;王丹;李靖;豆旭谦2.青海祁连山冻土区天然气水合物资源量的估算方法——以钻探区为例 [J], 卢振权;祝有海;张永勤;文怀军;李永红;王平康3.青海祁连山冻土区天然气水合物的气源条件及其指示意义 [J], 卢振权;祝有海;张永勤;刘晖;王婷4.青海省祁连山冻土区天然气水合物存在的主要证据 [J], 卢振权;郭星旺;祝有海;张永勤;文怀军;贾志耀;李永红;刘昌岭;王平康;李清海5.青海祁连山冻土区天然气水合物的气体成因研究 [J], 卢振权;祝有海;张永勤;文怀军;李永红;贾志耀;王平康;李清海因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

祁连山冻土区天然气水合物烃类气体组分的特征和成因

收稿日期：2011-09-16;修订日期：2011-10-13资助项目：中央级公益性科研院所基本科研业务费项目《祁连山冻土区天然气水合物烃类气体同位素特征及意义》（编号：K0909）作者简介：黄霞（1982-），女，博士，助理研究员，从事天然气水合物气体地球化学特征及成因类型研究。

E-mail:huangxia@地质通报GEOLOGICAL BULLETIN OF CHINA第30卷第12期2011年12月Vol．30，No．12Dec.，2011祁连山多年冻土面积达10×104km 2，年平均气温低于-2℃，冻土层厚度为50～139m [1]，冻土区内不仅有丰富的气源条件，而且基本具备形成天然气水合物的温压条件[2]。

2008年以来，中国地质科学院矿产资源研究所等单位在祁连山木里冻土区共完成天然气水合物科学钻探试验孔4口（DK-1、DK-2、DK-3和DK-4），取得重大突破，成功地钻获了天然气水合物实物样品[3]。

这是中国冻土区首次钻获的天然气水合物实物样品，也是全球首次在中纬度高山冻土区发现的天然气水合物实物样品，具有重要的科学意义和经济意义。

天然气水合物是由水分子和气体分子（主要是烃类气体）在高压、低温条件下形成的。

成矿气体是形成天然气水合物的物质基础，是天然气水合物调查研究的必备内容。

不同成因类型的烃类气体具有不同的成生机制和不同的运移聚集过程，并影响到天然气水合物的成矿过程及其分布特征。

烃类气体一般可分成有机成因和无机成因两大类型。

目前无祁连山冻土区天然气水合物烃类气体组分的特征和成因黄霞，祝有海，王平康，郭星旺HUANG Xia,ZHU You-hai,WANG Ping-kang,GUO Xing-wang中国地质科学院矿产资源研究所,北京100037Institute of Mineral Resources,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing 100037,China摘要：祁连山冻土区天然气水合物DK-2科学钻探试验孔水合物储集层岩心气样的烃类气体组分和C 同位素分析测试结果表明，祁连山冻土区天然气水合物烃类气体组分复杂，除甲烷外，还含有较高的乙烷和丙烷；δ13C 1均大于-50‰，R 值普遍小于100，显示出明显的热解气特征。

青海祁连山冻土区天然气水合物的气体成因研究


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鉴于我国冻土水合物钻探施工无先例可循 、无 经验可借鉴的实际情况 , 为确保“祁连山冻土区天然 气水合物科学钻探工程”的成功实施 , 项目组克服了 高原冻土施工和水合物采集 、保存过程中的一系列 技术难关 , 探索出一套以钻探为主 , 地质 、地球物理 、 地球化学和分析测试为辅的冻土区天然气水合物钻 探施工和调查研究方法 , 包括 :大孔径绳索取芯 、低 温泥浆 、半合板钻具 、PVC 内管等的钻探施 工工艺
木里煤田聚乎更矿区出露的地层主要包括第四 系 、上侏罗统 、中侏罗统和上三叠统(图 3)。 其基底 为上三叠统 , 广泛出露于矿区南北部及背斜轴部 , 岩 性以黑色粉砂岩 、泥岩及薄煤层为主 , 与上覆侏罗系 呈平行不整合接触 。 中 侏罗统包括木 里组和江仓 组 , 下部的木里组又可细分为上下两岩性段 , 下段为 辫状河冲积平原环境 , 沉积了一套中 —粗粒碎屑岩 , 偶夹薄层炭质泥岩或薄煤层 , 底部底砾岩发育 , 厚约 150m ;上段为主含煤层段 , 为湖泊 —沼泽环境的深 灰色粉砂岩 、细粒砂岩及灰色细 —中粒砂岩 、粗粒砂 岩 , 夹二层主煤层下1和下2 煤 , 平均厚 78 .66m 。 江 仓组按岩性也可细分为上 、下两段 , 其中下段为三角 洲 —湖泊环境的灰色细粒砂岩 、中粒砂岩及深灰色 泥岩 、粉砂岩 , 含煤 2 ～ 6 层 , 厚度平均 125 .10m ;上 段为纸片状页岩(含油页岩)段 , 为一套浅湖 —半深 湖环境的细碎屑泥岩 、粉砂岩 , 夹灰色粉砂岩及透镜 状菱铁矿层 , 厚度平均 112 .11m 。 上侏罗统为干旱
第 11 期 祝有海 等 :青海祁连山冻土区发现天然气水合物
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月 7 日和 11 月 10 日再次发现水合 物 。 2009 年 5 月 31 日 ～ 10 月 11 日在 DK-2 、DK-3 孔中再次钻遇 天然气水合物 , 从而证实我国冻土区存在天然气水 合物 。 这是我国冻土区首次发现天然气水合物 , 同 时也是世界中低纬度高山冻土区首次发现天然气水 合物 , 具有重要的科学意义和经济意义 。
气候下的河流冲积环境 , 以黄 、紫 、紫灰色砾岩为主 , 夹灰黄色厚层状粗砂岩 。 第四系在钻探区内广泛分 布 , 为冲积 、洪积成因的腐植土 、砂 、砾石 , 坡积的角 砾 , 冰积的泥砂 、冰层 、漂砾等 。
2 天然气水合物钻探试验井施工情况
2008 年 10 月 18 日 , “祁连山冻土区天然气水 合物 DK-1 科学钻探试验孔” (图 4)开始施工 , 其地 理坐标为北纬 38°05 .591′, 东 经 99°10 .260′, 海 拔 4057m , 2008 年 11 月 26 日 终孔 , 进 尺 182 .25m 。 2009 年 5 月 31 日 ～ 8 月 12 日 , 在 DK-1 孔南南西 向(沿 地 层 倾 向)约 22m 处 施 工 DK-2 孔 , 进 尺 645 .22m 。 2009 年 8 月 16 日 ～ 10 月 11 日 , 在 DK1 孔南东东 向(沿地 层走 向)约 12m 处施 工 DK-3 孔 , 进尺 765 .01m 。 2009 年 9 月 4 日 ～ 10 月 1 日 , 在 DK-1 孔北北东向(沿地层倾向)约 250m 处施工 DK-4 孔 , 进尺 466 .65m 。 迄今共完成 DK-1 、DK-2 、 DK-3 和 DK-4 孔的钻 探施 工任 务 , 总进 尺 2059 . 13m 。
早古生代期间 , 祁连山地区为一介于柴达木地 块和华北地块之间的小型洋盆 , 志留纪晚期的加里 东运动使古洋盆封闭并开始隆升剥蚀 。石炭纪时又 开始下沉形成广阔的浅海陆棚相沉积 , 二叠纪时发
生南北差异升降 , 北祁连抬升成陆 , 而南祁连仍为浅 海陆棚或陆表海环境 。三叠纪时南祁连仍为海盆环 境 , 沉积一套海相砂泥岩夹灰岩建造 。 晚三叠纪末 的印支运动使得古特提斯海域封闭 , 整个祁连山地 区抬升成陆 , 成为剥蚀区 。 之后的早燕山运动使得 祁连山地区局部拉张 , 形成一系列条带状的山间断 陷盆地 , 沉积一套侏罗系的河湖沼泽相含煤岩系(符 俊辉等 , 1998)。 白垩系和新近 系以红色细粒 碎屑 岩 、粘土岩为主 , 而第四系广布于盆地 , 以冰水 —洪 积和冰川相堆积物为主 。
第 8 3 卷 第 1 1 期 地
2009年 11月
质
பைடு நூலகம்
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o l.83 No .11 N ov . 20 0 9
青海祁连山冻土区发现天然气水合物
祝有海1) , 张永勤2) ,文怀军3) ,卢振权1) ,贾志耀3), 李永红3) , 李清海3) ,刘昌岭4), 王平康1) ,郭星旺1)
注 :本文为中国地 质 调 查 局地 质 调 查 项 目“ 青 藏 高 原冻 土 带 天 然 气 水 合 物 调 查评 价” 和 国 家 重 点 基 础 研 究发 展 计 划 项 目(编 号 2009CB219501)资助成果 。 收稿日期 :2009-11-02 ;改回日期 :2009-11-10 ;责任编辑 :郝梓国 。 作者简介 :祝有海 , 男 , 1963 年生。 研究员 。 主要从事天然气水合物和海洋地质研究 。 Emai l :zy h @mx .cei .gov .cn 。
祁连山侏罗纪小型含煤盆地星罗棋布 , 组成祁 连山含煤盆地群 , 其中疏勒河-大通河流域就分布有 木里 、瓦乌寺 、雪霍立等 11 个含煤盆地(图 1)。 这 些含煤盆地都是北祁连深大断裂体系在燕山期再度 复活形成的裂堑式断陷盆地 , 呈 NW —SE 向狭长带 状断续分布 。木里煤田是青海省最大的煤田 , 面积 约 650km2 , 其主体包括西部的聚乎更矿区 、弧山矿 区 、江仓矿区和东部的热水矿区以及外围的外力哈 达矿区 、海德尔矿区 、默勒矿区等 , 是青海省最重要 的煤炭基地 。聚乎更矿区更因煤层厚 、储量丰富和 煤质好而受到广泛关注(文怀军等 , 2006)。
关键词 :天然气水合物 ;冻土 ;祁连山
天然气水合物是由气体分子与水在低温高压条 件下形成的白色结晶状物质 , 主要产于海底沉积物 和陆上永久冻土带中 。 这是一种新型的潜在能源 , 全球资源量达 2 .1 ×1015 m3 , 是煤炭 、石油和天然气 资源总 量的两倍, 具 有巨大 的能源 潜力 (Kvenvo lden , 1988 ;Sloan , 1998 ;M akog on et al ., 2007)。 世界各国尤其是各发达国家和能源短缺国 家均高度重视天然气水合物的调查研究 , 迄今已在 全球发现天然气水合物产地 132 处 , 其中海底及湖 底沉积物中 123 处 , 陆地冻土区 9 处 。 冻土区水合 物主要分布于俄罗斯 、美国和加拿大等国的高纬度 环北冰洋冻土区(Collet t , 1993 ;Co llet t et al ., 2000 ; Dallim ore et al ., 1999 , 2002), 中低纬度高山冻土区 尚未发现过天然气水合物 。 我国也非常重视天然气 水合物的调查研究 , 已在南海和东海发现大量的异 常标志 , 并于 2007 年 5 月在南海北部神狐地区成功 钻获水合物 , 取得了找矿工作的重大突破 。
2008 ～ 2009 年 , 中国地质调查局组织中国地质 科学院矿产资源研究所 、勘探技术研究所和青海煤 炭地质 105 勘探队等单位 , 在祁连山木里地区开始 施工“祁连山冻土区天然气水合物科学钻探工程” 。 2008 年 11 月 5 日在 DK-1 孔井深 133 .5 ～ 135 .5m 处首次发现天然气水合物实物样品 , 之后分别在 11
图 1 祁连山冻土区天然气水合物钻探试验区地理位置图 Fig .1 T he locatio n ma p of the Scientific D rilling P rojec t o f Gas Hy drate in Q ilian M ountain Permaf rost
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地 质 学 报
1 区域地质背景
祁连山冻土区地处青藏高原北缘 , 多年冻土面积 约 10 ×104km2 (周幼吾等 , 2000)。其大地构造单元 一般划分为北祁连构造带(河西走廊 、走廊南山)、中 祁连陆块(托莱山)和南祁连构造带等三大构造单元 。 自震旦纪以来 , 祁连山先后经历了大陆裂谷阶段(震 旦纪-中寒武世)、洋底扩张及沟弧盆体系阶段(晚寒 武世-中奥陶世)、造山阶段(中奥陶世之后分别经历 了俯冲造山 、碰撞造山和陆内造山作用)等演化阶段 , 形成了现今的地质构造格局(冯益民 , 1997)。
1)中国地质科学院矿产资源研究所 , 北京 , 100037 ; 2)中国地质科学院勘探技术研究所 , 河北廊坊 , 065000 ; 3)青海煤炭地质 105 勘探队 , 西宁 , 810007 ; 4)中国地质调查局青岛海洋地质研究所 , 山东青岛 , 266071
内容提要 :祁连山冻 土区位于 青藏高原北 缘 , 多 年冻土面 积约 10 ×104 km2 , 具有 良好的天然 气水合物 形成条 件和找矿前景 。 2008 ～ 2009 年间中国地质调查局在青海省天峻县木里 煤田聚乎更矿区施工“ 祁连山冻土 区天然气 水合物科学钻探工程” , 迄今共完成钻探试验井 4 口 , 总进尺 2059 .13m , 分别在 DK-1、DK-2 和 DK-3 钻井 中钻获天 然气水合物实物样品 , 取得了找矿工作的重大突 破 。 天然 气水合物 产于冻 土层之 下 , 埋深 133 ～ 396m 。 水 合物呈 白色 、乳白色晶体 , 点火能燃烧 , 红外热像仪测温后呈明显的低温异常 , 放进水里强烈冒 泡 , 水合 物分解后 能不断冒 出气泡和水滴 , 并残留下特征的蜂窝状构造 。 激光拉曼光 谱仪检 测呈现 特征的水 合物光 谱曲线 , 测 井曲线 也具有 较明显的高电阻率和高波速标志 。 祁连山天然气水合物 具有冻土层薄 、埋深浅 、气体组 分复杂 、以煤层气 成因为主 等明显特征 , 是一种新类型水合物 。 这是我国冻土区首次 钻获的 天然气 水合物实 物样品 , 也 是全球 首次在 中低纬 度高山冻土区发现天然气水合物实物样品 , 具有重要的科学意义和经济意义 。