海底天然气水合物成矿与地球化学响应模拟

摘要

高饱和度天然气水合物通常出现于粗粒沉积物和裂缝带中.这类沉积物孔隙充填和裂缝充填型水合物矿层的形成过程以及伴生的地球化学响应规律值得深入研究.本文采用数值模拟手段,研究了沉积物物性差异对海底水合物成矿空间分布的影响,以及甲烷供应、水合物成矿的地球化学响应.研究表明，水合物主要成矿于大孔隙的砂岩段，水合物的出现导致了沉积物渗透率的减小，也会诱发裂隙产生。稳定域底部水合物的大量生成能够使渗透率大量减小，导致下部甲烷流体无法有效向上运移，下部黏土层段也出现水合物，且具有较大饱和度。模拟发现：孔隙流体的组成易受含甲烷流体的改造，作用时间越久，反应前缘锋面越浅；反之，作用时间越短，反应前缘锋面只限于较深的层位。孔隙流体与自身矿物的变化，是含甲烷流体与由海底下渗的海水以及沉积层中的原始矿物组成相互作用的结果；因此，研究海底甲烷供应而形成水合物的历史，需要把孔隙流体、自生矿物与沉积层原始矿物组成的空间分布一起考虑，才能真正揭示整个系统的演变。实际地质条件下，甲烷的供应和流体的流速是周期性变化的，因此多期次不同流速和甲烷含量流体的供给，会在稳定域内留下各种记录，而孔隙流体的演变的历史只能通过自身矿物来综合分析。