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  ·利用海底瞬時雙偶極法評價海洋氣水合物資源


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甲烷水合物是水和甲烷氣體形成的非化學計量的固態化合物,廣布于世界范圍的海底沉積物中,估計總儲量超過1016kg。每一體積水合物可產生164倍體積的甲烷氣,近海的甲烷水合物被認為是一種非常重要的天然能源。 關鍵詞 海底 瞬時雙偶極法 海洋氣水合物資源 1 甲烷水合物 甲烷水合物,或稱籠形包合物,是一種冰狀的白色固態結晶體,水分子通過氫鍵鍵合成多面體籠,每個籠包含一個由范德華鍵結合的客體甲烷分子。 甲烷水合物在自然界廣泛分布在大陸、島嶼的斜坡地帶、活動和被動大陸邊緣的隆起處、極地大陸架以及內陸湖和海洋的深水環境。一單位體積的甲烷水合物可產生164單位體積的甲烷(STP)。水下的氣水合物所含甲烷量可能超過1016kg(甲烷碳),從而成為一種重要的資源。 當水中氣體飽合時,在合適的溫度和壓力條件下就會形成水合物。水合物在海水深度超過300m的海底下數百米的沉積物中穩定存在。水合物穩定帶基底在地震反射剖面上呈高振幅、負極性的亮點和顯示似海底反射層(BSR)。水合物BSR隨水深增加而增加,隨著地熱梯度的變化而變化,并經常切穿地層反射面。已建立了完善的BSR的地震特征模型。BSR的振幅與水合物下的游離氣體帶的厚度相關,這一事實支持了水合物形成的被動滲漏模型。該模型解釋了許多沉積物,比如美國東南部的布萊克外海嶺近海的氣水合物沉積物。水合物穩定帶的甲烷是由當地生物活動產生。甲烷水合物隨著沉積的發生而生成。隨著沉積作用的發生,穩定帶基底處的水合物由于等溫線的持續變化而分解。孔隙中的水達到超飽后會產生游離氣體,其向上運移到水合物穩定帶并重新生成水合物。 水合物的上界面不能從地震反射剖面圖上明確界定,水合物的總體積和它作為資源的價值也不能直接從這些數據獲得。在一些剖面中,BSR上方確實有一個振幅陡降帶,這可能與沉積物中水合物的膠結有關。基于這種思想,Lee等人發展了一種技術來估計氣水合物的含量。盡管從們對氣水合物對地震速率的影響研究還不夠,Lee等人推測,孔隙度為50%的水合物膠結沉積物與上層無水合物帶相比,使得戶波的速率和密度增加了將近30%。 用電法測井現場測得的電性質,已經被系統地用來確定層位,區分沉積物的類型。氣水合物,像冰一樣,是一種絕緣成分。Collett(1983)收集了普拉德霍灣的測井D向應曲線并注意到,隨著電阻率增加30倍,聲速增加30%。通過測量電阻率的變化可以利用諸如阿爾其公式等各種經驗定律得出水合物的量。 盡管對于電法測量已無爭議,但對于是否存在能分辨海底下阻尼層的合適的電子方法尚存疑問。通過與幾位關注氣水合物勘探的地球物理學家和地質學家的交流,許多人相信導電的海水防礙了有效的海底電學測量方法。本文的目的是探討這些觀點并提出利用水下電磁技術解決水合物勘探的實用方法。
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