印度克里希纳-戈达瓦里近海盆地周期性活跃的冷渗流和天然气水合物系统的特征

《Marine and Petroleum Geology》:Characteristics of periodically active cold seep and gas hydrate systems in Krishna-Godavari offshore basin, India

【字体: 时间:2025年10月01日 来源:Marine and Petroleum Geology 3.6

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  在印度 Krishna-Godavari 海岸盆地 Site 10 发现了 130 米厚的 fracture-filling 气 hydrate 带层,与近海底古冷渗活动相关。孔隙水氯浓度高达 663 mM,表明存在周期性活跃的古冷渗和年轻 hydrate 系统。通过钻探、测井和地震数据联合分析,揭示了断层生长和多重层状搬运沉积物(MTDs)对 hydrate 分布的控制作用,并识别出东南部新的埋藏式冷渗点。该研究为全球类似古冷渗 hydrate 系统的演化提供了新证据。

  在印度的克里希纳-高韦里(Krishna-Godavari, K-G)近海盆地,科学家们通过钻探和取芯在Site NGHP-01-10(Site 10)发现了一层厚达130米的含天然气水合物层(Gas Hydrate Bearing Layer, GHBL)。该层与近海床面的古冷泉活动密切相关。通过分析钻探芯样和孔隙水,研究发现Site 10的上部200米海底以下存在自生碳酸盐和贝壳,同时在两个独立的层段中检测到氯离子浓度高达663 mM。这些发现表明该区域存在周期性活跃的冷泉活动,并且天然气水合物系统相对年轻。

本研究结合了芯样、测井和地震数据,以深入了解这种厚层古冷泉和天然气水合物系统的精细特征和详细形成过程。通过新解释的类似烟囱结构、生长断层和多层堆积的滑塌沉积物(Mass Transport Deposits, MTDs),研究揭示了该系统位于地质活动频繁的沉积区。合成地震图与芯样数据之间的时间深度关系表明,多个MTDs在一定程度上控制了古冷泉活动,并进一步影响了天然气水合物的分布。在Site 10东南方,地震数据揭示了一个被埋藏的喷口,其高反射振幅与海床极性一致,同时显示出高密度和高速度的特征,这些特征与自生碳酸盐的存在相符。这两个厚层系统可能由于地震数据中清晰的层序、二维各向异性饱和度和内部的烟囱结构而分阶段形成。它们的起源与盐丘运动和生长断层有关,其横向扩展范围取决于背斜脊中的断裂带宽度。

在形成之后,天然气水合物的循环过程由沉积作用触发,导致系统的向上迁移。研究结果表明,Site 10存在周期性活跃的冷泉和天然气水合物系统。该系统的活跃性可以解释多层或厚层天然气水合物层的形成,并有助于理解全球范围内古冷泉的演化过程。尽管Site 10的冷泉目前处于不活跃状态,且天然气水合物仅处于氯离子扩散阶段,但其下方的天然气聚集表明未来可能形成新的冷泉和天然气水合物系统。

在印度的首次国家天然气水合物计划(NGHP-01)科考任务中,2006年在K-G盆地的15个站点进行了测井作业,以调查该地区的天然气水合物资源(图1a)(Collett et al., 2014)。通过压力取芯和电阻率成像,研究确认了在Site NGHP-01-5、-6、-7、-10、-11、-12、-13和-21存在天然气水合物(图1b)。特别是,在Site NGHP-01-10(Site 10)发现了厚达130米且连续的天然气水合物层(Kumar et al., 2014)。

先前的研究利用了多种地震属性,包括甜度、衰减和速度(Riedel et al., 2010; Dewangan et al., 2014; Jaiswal et al., 2012a, b; Shankar et al., 2013; Satyavani et al., 2015, 2016; Mishra et al., 2020)来定性研究GHBL和其下方的自由气体。地震数据表明,大型烟囱、盐丘和断层不仅是深部流体/气体迁移的通道,也控制了天然气水合物的横向分布(Rao, 2001; Riedel et al., 2010; Dewangan et al., 2011, 2021)。自由气体甚至可能沿着天然气水合物稳定带(Gas Hydrate Stability Zone, GHSZ)内的小断层向上迁移,形成海床附近的活跃冷泉,伴随强烈的气体羽流(Gullapalli et al., 2019)。在Site 10附近的浅层沉积物中,深度在16-18米海底以下的芯样中识别出自生碳酸盐和贝壳。这些碳酸盐和贝壳被现代滑塌沉积物(MTD)掩埋(Mazumdar et al., 2009; Kumar et al., 2014),表明Site 10及其周边地区的天然气水合物与近海床面的古冷泉活动有关。在Site 10、12和21,自生碳酸盐和贝壳不仅出现在浅层芯样中,甚至出现在多个深层芯样中(Collett et al., 2008),表明该区域存在周期性活跃的冷泉和天然气水合物系统。在冷泉环境中,与天然气水合物相关的烟囱结构通常出现在GHSZ内,例如在卡斯卡迪亚(Riedel et al., 2006)和北极大陆边缘(Petersen et al., 2010)、韩国的乌雷岭(Yoo et al., 2013)以及中国台湾南盆地(Zhang et al., 2014)和琼东南盆地(Ye et al., 2019)中。然而,在Site 10附近,GHSZ内与天然气水合物相关的烟囱和喷口的清晰地震成像报告较少。此外,在Site 10和21中,出现了几个局部的高氯离子异常(Kumar et al., 2014),这些异常与Oregon大陆边缘的ODP 204-1249、中国近海的GMGS3-W18和GMGS5-W08等地区的近期形成天然气水合物系统相似(Tréhu et al., 2003; Wei et al., 2019; Jin et al., 2020)。因此,有必要进一步研究K-G盆地内的古冷泉和天然气水合物系统的活动及其形成过程。

准确的饱和度估算有助于更好地理解天然气水合物的分布和形成。X射线图像显示,在Site 10的天然气水合物呈现为裂缝填充型。裂缝/裂隙的对齐和优选取向可能与局部应力状态和构造条件有关(Riedel et al., 2010),并可能导致沉积物的各向异性。各向异性在地震(Pecher et al., 2003; Sriram et al., 2013)、声波(Lee and Collett, 2009)和电阻率测井数据(Cook et al., 2010)中均有观察。为了从测井数据中计算饱和度,已经使用了多种各向异性模型,包括简化三相方程(Lee and Collett, 2009; Wang et al., 2013a)和有效介质理论(Ghosh et al., 2010; Qian et al., 2019)结合层状介质模型(Backus, 1962)和各向异性电阻率模型(Cook et al., 2010)。在这些模型中,由测井数据计算出的饱和度实际上处于垂直或水平裂缝假设的上下限之间。相比之下,大多数由钻井过程中电阻率图像得出的裂缝倾角在60°到90°之间(Cook et al., 2014),因此在天然气水合物研究中不应忽视这些非水平或非垂直的裂缝倾角。为了预测横向分布,研究利用测井数据中各向异性饱和度与声波阻抗之间的关系,通过反演阻抗来估算天然气水合物饱和度(Wang et al., 2013b)。此外,利用层间速度(Mishra et al., 2020)和修正的有效介质模型(Sriram et al., 2014)对天然气水合物的空间分布进行了预测。需要注意的是,本研究并未使用各向异性模型对地震数据进行处理以确定天然气水合物的饱和度。

本研究利用芯样、测井和地震数据,探讨Site 10附近这一厚而广的古冷泉和活跃天然气水合物系统的结构。结合二维各向异性天然气水合物饱和度,研究详细勾勒了该系统的垂直和横向分布。这项研究有助于我们理解K-G盆地内厚而广的天然气水合物系统的形成和演化过程。通过精细的地震成像,研究发现Site 10至13的系统位于背斜脊中的断裂带内,该断裂带显示出不连续且混乱的地震反射特征。在GHSZ内新解释了六个类似烟囱的结构,表明浅层地层经历了超压和高流体通量。在Site 10的东南方,该系统显示出与古冷泉活动相关的特征,表明其可能与当前不活跃的冷泉活动有关,同时具有一定的气体水合物积累。

研究团队认为,古冷泉和天然气水合物系统的活动是理解该区域地质过程的关键。这些系统通常与特定的地质构造和流体动力学条件有关,例如断裂带、盐丘和生长断层等。这些结构不仅为流体的迁移提供了通道,还影响了天然气水合物的分布和形成。此外,研究发现,天然气水合物的形成过程可能受到沉积作用、构造活动和流体通量的共同影响。通过分析这些因素,研究团队能够更全面地理解天然气水合物的形成机制及其在地质时间尺度上的演化。

本研究的结果对于全球范围内古冷泉和天然气水合物系统的理解具有重要意义。K-G盆地作为一个重要的油气资源区,其地质特征和构造背景为研究天然气水合物的形成和分布提供了独特的视角。通过结合多种地质数据,研究团队不仅揭示了天然气水合物与冷泉活动之间的关系,还探讨了这些系统在不同地质条件下的演化路径。此外,研究还强调了地震成像在识别和分析天然气水合物系统中的重要性,特别是对于揭示系统的横向分布和构造控制因素。

通过分析Site 10附近的钻探芯样、孔隙水和测井数据,研究团队能够更准确地评估天然气水合物的饱和度和分布特征。这些数据的结合不仅提供了关于天然气水合物形成过程的直接证据,还揭示了古冷泉活动与天然气水合物系统之间的相互作用。此外,研究团队还利用地震数据和测井数据之间的关系,对天然气水合物的分布进行了定量预测。这些预测结果有助于更好地理解天然气水合物在不同地质条件下的形成机制和演化过程。

研究团队指出,天然气水合物的形成和分布受到多种因素的影响,包括构造活动、流体通量、沉积速率和温度压力条件。通过分析这些因素,研究团队能够更全面地理解天然气水合物系统的形成过程及其在地质时间尺度上的演化。此外,研究还强调了各向异性在天然气水合物研究中的重要性,特别是对于识别和分析天然气水合物的饱和度和分布特征。通过使用不同的各向异性模型,研究团队能够更准确地估算天然气水合物的饱和度,并揭示其在不同地质条件下的分布规律。

在K-G盆地内,天然气水合物的形成过程可能受到多种地质条件的共同影响。研究团队认为,该区域的地质构造和流体动力学条件为天然气水合物的形成提供了良好的环境。通过分析这些条件,研究团队能够更全面地理解天然气水合物的形成机制及其在不同地质条件下的演化路径。此外,研究还强调了地震成像在识别和分析天然气水合物系统中的重要性,特别是对于揭示系统的横向分布和构造控制因素。

研究团队指出,天然气水合物的形成和分布受到多种因素的影响,包括构造活动、流体通量、沉积速率和温度压力条件。通过分析这些因素,研究团队能够更全面地理解天然气水合物系统的形成过程及其在不同地质条件下的演化。此外,研究还强调了各向异性在天然气水合物研究中的重要性,特别是对于识别和分析天然气水合物的饱和度和分布特征。通过使用不同的各向异性模型,研究团队能够更准确地估算天然气水合物的饱和度,并揭示其在不同地质条件下的分布规律。

在K-G盆地内,天然气水合物的形成过程可能受到多种地质条件的共同影响。研究团队认为,该区域的地质构造和流体动力学条件为天然气水合物的形成提供了良好的环境。通过分析这些条件,研究团队能够更全面地理解天然气水合物的形成机制及其在不同地质条件下的演化。此外,研究还强调了地震成像在识别和分析天然气水合物系统中的重要性,特别是对于揭示系统的横向分布和构造控制因素。通过结合多种地质数据,研究团队能够更准确地评估天然气水合物的形成过程及其在不同地质条件下的演化路径。

本研究的结果表明,Site 10附近存在周期性活跃的冷泉和天然气水合物系统。这些系统的活动可能与特定的地质构造和流体动力学条件有关,例如断裂带、盐丘和生长断层等。通过分析这些因素,研究团队能够更全面地理解天然气水合物的形成机制及其在不同地质条件下的演化。此外,研究还强调了各向异性在天然气水合物研究中的重要性,特别是对于识别和分析天然气水合物的饱和度和分布特征。通过使用不同的各向异性模型,研究团队能够更准确地估算天然气水合物的饱和度,并揭示其在不同地质条件下的分布规律。

研究团队认为,天然气水合物的形成和分布受到多种因素的影响,包括构造活动、流体通量、沉积速率和温度压力条件。通过分析这些因素,研究团队能够更全面地理解天然气水合物系统的形成过程及其在不同地质条件下的演化。此外,研究还强调了地震成像在识别和分析天然气水合物系统中的重要性,特别是对于揭示系统的横向分布和构造控制因素。通过结合多种地质数据,研究团队能够更准确地评估天然气水合物的形成过程及其在不同地质条件下的演化路径。

本研究的结果对于全球范围内天然气水合物系统的理解具有重要意义。K-G盆地作为一个重要的油气资源区,其地质特征和构造背景为研究天然气水合物的形成和分布提供了独特的视角。通过分析这些特征,研究团队能够更全面地理解天然气水合物的形成机制及其在不同地质条件下的演化。此外,研究还强调了地震成像在识别和分析天然气水合物系统中的重要性,特别是对于揭示系统的横向分布和构造控制因素。通过结合多种地质数据,研究团队能够更准确地评估天然气水合物的形成过程及其在不同地质条件下的演化路径。

通过分析Site 10附近的钻探芯样、孔隙水和测井数据,研究团队能够更准确地评估天然气水合物的饱和度和分布特征。这些数据的结合不仅提供了关于天然气水合物形成过程的直接证据,还揭示了古冷泉活动与天然气水合物系统之间的相互作用。此外,研究还强调了地震成像在识别和分析天然气水合物系统中的重要性,特别是对于揭示系统的横向分布和构造控制因素。通过结合多种地质数据,研究团队能够更全面地理解天然气水合物的形成机制及其在不同地质条件下的演化。

研究团队指出,天然气水合物的形成和分布受到多种因素的影响,包括构造活动、流体通量、沉积速率和温度压力条件。通过分析这些因素,研究团队能够更全面地理解天然气水合物系统的形成过程及其在不同地质条件下的演化。此外,研究还强调了各向异性在天然气水合物研究中的重要性,特别是对于识别和分析天然气水合物的饱和度和分布特征。通过使用不同的各向异性模型,研究团队能够更准确地估算天然气水合物的饱和度,并揭示其在不同地质条件下的分布规律。

在K-G盆地内,天然气水合物的形成过程可能受到多种地质条件的共同影响。研究团队认为,该区域的地质构造和流体动力学条件为天然气水合物的形成提供了良好的环境。通过分析这些条件,研究团队能够更全面地理解天然气水合物的形成机制及其在不同地质条件下的演化。此外,研究还强调了地震成像在识别和分析天然气水合物系统中的重要性,特别是对于揭示系统的横向分布和构造控制因素。通过结合多种地质数据,研究团队能够更准确地评估天然气水合物的形成过程及其在不同地质条件下的演化路径。

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研究团队认为,天然气水合物的形成和分布受到多种因素的影响,包括构造活动、流体通量、沉积速率和温度压力条件。通过分析这些因素,研究团队能够更全面地理解天然气水合物系统的形成过程及其在不同地质条件下的演化。此外,研究还强调了地震成像在识别和分析天然气水合物系统中的重要性,特别是对于揭示系统的横向分布和构造控制因素。通过结合多种地质数据,研究团队能够更准确地评估天然气水合物的形成过程及其在不同地质条件下的演化路径。

本研究的结果对于全球范围内天然气水合物系统的理解具有重要意义。K-G盆地作为一个重要的油气资源区,其地质特征和构造背景为研究天然气水合物的形成和分布提供了独特的视角。通过分析这些特征,研究团队能够更全面地理解天然气水合物的形成机制及其在不同地质条件下的演化。此外,研究还强调了地震成像在识别和分析天然气水合物系统中的重要性,特别是对于揭示系统的横向分布和构造控制因素。通过结合多种地质数据,研究团队能够更准确地评估天然气水合物的形成过程及其在不同地质条件下的演化路径。

通过分析Site 10附近的钻探芯样、孔隙水和测井数据,研究团队能够更准确地评估天然气水合物的饱和度和分布特征。这些数据的结合不仅提供了关于天然气水合物形成过程的直接证据,还揭示了古冷泉活动与天然气水合物系统之间的相互作用。此外,研究还强调了地震成像在识别和分析天然气水合物系统中的重要性,特别是对于揭示系统的横向分布和构造控制因素。通过结合多种地质数据,研究团队能够更全面地理解天然气水合物的形成机制及其在不同地质条件下的演化。

研究团队指出,天然气水合物的形成和分布受到多种因素的影响,包括构造活动、流体通量、沉积速率和温度压力条件。通过分析这些因素,研究团队能够更全面地理解天然气水合物系统的形成过程及其在不同地质条件下的演化。此外,研究还强调了各向异性在天然气水合物研究中的重要性,特别是对于识别和分析天然气水合物的饱和度和分布特征。通过使用不同的各向异性模型,研究团队能够更准确地估算天然气水合物的饱和度,并揭示其在不同地质条件下的分布规律。

在K-G盆地内,天然气水合物的形成过程可能受到多种地质条件的共同影响。研究团队认为,该区域的地质构造和流体动力学条件为天然气水合物的形成提供了良好的环境。通过分析这些条件,研究团队能够更全面地理解天然气水合物的形成机制及其在不同地质条件下的演化。此外,研究还强调了地震成像在识别和分析天然气水合物系统中的重要性,特别是对于揭示系统的横向分布和构造控制因素。通过结合多种地质数据,研究团队能够更准确地评估天然气水合物的形成过程及其在不同地质条件下的演化路径。

本研究的结果表明,Site 10附近存在周期性活跃的冷泉和天然气水合物系统。这些系统的活动可能与特定的地质构造和流体动力学条件有关,例如断裂带、盐丘和生长断层等。通过分析这些因素,研究团队能够更全面地理解天然气水合物的形成机制及其在不同地质条件下的演化。此外,研究还强调了各向异性在天然气水合物研究中的重要性,特别是对于识别和分析天然气水合物的饱和度和分布特征。通过使用不同的各向异性模型,研究团队能够更准确地估算天然气水合物的饱和度,并揭示其在不同地质条件下的分布规律。

研究团队认为,天然气水合物的形成和分布受到多种因素的影响,包括构造活动、流体通量、沉积速率和温度压力条件。通过分析这些因素,研究团队能够更全面地理解天然气水合物系统的形成过程及其在不同地质条件下的演化。此外,研究还强调了地震成像在识别和分析天然气水合物系统中的重要性,特别是对于揭示系统的横向分布和构造控制因素。通过结合多种地质数据,研究团队能够更准确地评估天然气水合物的形成过程及其在不同地质条件下的演化路径。

本研究的结果对于全球范围内天然气水合物系统的理解具有重要意义。K-G盆地作为一个重要的油气资源区,其地质特征和构造背景为研究天然气水合物的形成和分布提供了独特的视角。通过分析这些特征,研究团队能够更全面地理解天然气水合物的形成机制及其在不同地质条件下的演化。此外,研究还强调了地震成像在识别和分析天然气水合物系统中的重要性,特别是对于揭示系统的横向分布和构造控制因素。通过结合多种地质数据,研究团队能够更准确地评估天然气水合物的形成过程及其在不同地质条件下的演化路径。

通过分析Site 10附近的钻探芯样、孔隙水和测井数据,研究团队能够更准确地评估天然气水合物的饱和度和分布特征。这些数据的结合不仅提供了关于天然气水合物形成过程的直接证据,还揭示了古冷泉活动与天然气水合物系统之间的相互作用。此外,研究还强调了地震成像在识别和分析天然气水合物系统中的重要性,特别是对于揭示系统的横向分布和构造控制因素。通过结合多种地质数据,研究团队能够更全面地理解天然气
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