祁連山地區(qū)天然氣水合物形成條件分析

徐久晟

（湖北省武漢市蔡甸區(qū)長江大學(xué),武漢 430100）

祁連山地區(qū)天然氣水合物形成條件分析

徐久晟

（湖北省武漢市蔡甸區(qū)長江大學(xué),武漢 430100）

摘要：祁連山是我國多年凍土發(fā)育的主要地區(qū)之一。該地區(qū)發(fā)育有多年凍土，一般厚50-139.3m；南祁連盆地發(fā)育有石炭系羊虎溝組灰?guī)r、三疊系尕勒得寺組泥巖、侏羅系窯街組泥巖，分布面積廣，沉積厚度大，能為天然氣水合物提供充足的氣源；廣泛發(fā)育的褶皺、斷裂及地層裂縫，為水合物提供了運移通道。綜合認(rèn)為祁連山凍土區(qū)具有良好的天然氣水合物形成條件。

關(guān)鍵詞：祁連山凍土區(qū)；木里凹陷；天然氣水合物

天然氣水合物是一種由水分子和氣體分子組成的似冰狀籠形化合物，其外形如冰狀，通常呈白色，廣泛分布于大陸邊緣海底沉積物和永久凍土層中,是一種非常潔凈的能源[1]。全球凍土區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)9處產(chǎn)出天然氣水合物，主要分布于美國、俄羅斯、加拿大等國[2]。中國多年凍土主要分布于羌塘盆地、烏麗-風(fēng)火山地區(qū)、祁連山地區(qū)和東北大興安嶺等地區(qū)[3]。

1　區(qū)域地質(zhì)概況

祁連山地處青藏高原東北部[4]。該區(qū)自加里東運動開始隆升剝蝕，石炭紀(jì)下沉形成了廣闊的灰?guī)r、泥巖、煤層建造，二疊紀(jì)時北祁連相對抬升，早三疊世-中三疊世仍為陸表 淺海環(huán)境，晚三疊世末的印支運動使祁連山地區(qū)整體抬升，成為剝蝕區(qū)[5-6]。早燕山運動形成一些條帶狀的山間斷陷盆地，形成一套侏羅紀(jì)的山間河湖沼澤相沉積[7]。

2　天然氣水合物特征

2008-2009年我國在祁連山地區(qū)DK1、DK2、DK3孔均鉆獲天然氣水合物實物樣品[8]。目前發(fā)現(xiàn)天然氣水合物的主要證據(jù)為：鉆獲的巖心表面裂隙中存在白色水合物晶體；天然氣水合物實物樣品能夠直接燃燒；鉆獲的巖心表面能不斷產(chǎn)生水滴、氣泡；產(chǎn)出水合物的巖心中存在蜂窩狀構(gòu)造；在鉆獲的巖心裂隙中發(fā)現(xiàn)晶形完好的黃鐵礦[9]。經(jīng)氣相色譜檢測：祁連山天然氣水合物中甲烷含量最高，達(dá)到54％-76％；乙烷、丙烷含量相對較低，分別為8％～15％和 4％～21％[9]。

3　凍土的發(fā)育

祁連山地區(qū)凍土區(qū)面積約10萬平方公里，盆地海拔一般介于3500米和4000米之間[7]?，F(xiàn)有的資料顯示，祁連山地區(qū)凍土厚度為8米至139.3米，連續(xù)凍土層的年平均地表溫度為-1.5至-2.4℃，厚達(dá)50米至139.3米[7]。祁連山木里凹陷海拔基本在4100米以上，年平均氣溫-5.1℃。凹陷內(nèi)多年凍土發(fā)育面積廣、厚度大，平均厚度達(dá)到80米，其中有較多區(qū)域的多年凍土厚度達(dá)到100米以上[10]。整體分析認(rèn)為祁連山永久凍土的發(fā)育情況有利于天然氣水合物的形成。

4　氣源供給

南祁連盆地中哈拉湖凹陷發(fā)育二疊系草地溝組灰?guī)r、三疊系大加連組灰?guī)r、三疊系尕勒得寺組泥巖3套烴源巖；木里凹陷發(fā)育石炭系泥（灰）巖、上三疊統(tǒng)尕勒得寺組泥巖、侏羅系窯街組泥（頁）巖3套烴源巖[6]。疏勒凹陷發(fā)育石炭系泥（灰）巖、三疊系尕勒得寺組泥巖、侏羅系窯街組泥（頁）巖3套烴源巖。下日哈、天峻凹陷由于海拔較低、凍土不發(fā)育，不利于天然氣水合物的形成。綜合分析：木里、疏勒、哈拉湖3個凹陷烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度高、類型較好、基本達(dá)到成熟-過成熟階段，為好的烴源巖。結(jié)合其發(fā)育面積、沉積厚度，整體認(rèn)為祁連山地區(qū)烴源巖能為天然氣水合物的形成提供有利的氣源條件。

5　運移條件

自喜馬拉雅運動以來青藏高原地殼運動十分劇烈[11]。祁連山構(gòu)造帶的斷裂、褶皺規(guī)模大，基本長達(dá)1300km，寬度介于10km到150km之間[12]。當(dāng)斷裂延伸至基底時,深部烴類氣體沿著斷裂向上運移，至一定的溫壓條件時富集成藏[14]。青藏高原多年凍土帶酸解氫及烴的高值點主要出現(xiàn)于活動斷裂帶，表明烴類氣體也可以沿斷層或不整合面運移[13]。

6.結(jié)論

通過分析祁連山凍土區(qū)天然氣水合物的形成條件，筆者認(rèn)為有利于天然氣水合物形成的3個條件為：優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)育（氣源）；斷層、裂縫、破碎帶等（運移通道）存在；一定厚度和面積的永久凍土分布。同時也是天然氣水合物找礦的遠(yuǎn)景區(qū)。

參考文獻(xiàn)：

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[7] 祝有海,劉亞玲,張永勤.祁連山多年凍土區(qū)天然氣水合物的形成條件[J], 地質(zhì)通報,2006,25（1～2）：58-63.

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[9] 祝有海,張永勤,文懷軍等.青海祁連山凍土區(qū)發(fā)現(xiàn)天然氣水合物[J].地質(zhì)學(xué)報，2009,83（11）：1762-1771.

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[12]戴華光，賈云鴻，劉洪春，蘇向洲，陳永明.青藏高原東北緣地震斷層的研究[J].地質(zhì)力學(xué)學(xué)報，1995,1（01）：38-43.

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作者簡介：徐久晟（1989-），男，湖北武漢人，碩士研究生，研究方向：油氣地質(zhì)工程。