祁连山地区天然气水合物形成条件分析

徐久晟

（湖北省武汉市蔡甸区长江大学,武汉 430100）

祁连山地区天然气水合物形成条件分析

徐久晟

（湖北省武汉市蔡甸区长江大学,武汉 430100）

摘要：祁连山是我国多年冻土发育的主要地区之一。该地区发育有多年冻土，一般厚50-139.3m；南祁连盆地发育有石炭系羊虎沟组灰岩、三叠系尕勒得寺组泥岩、侏罗系窑街组泥岩，分布面积广，沉积厚度大，能为天然气水合物提供充足的气源；广泛发育的褶皱、断裂及地层裂缝，为水合物提供了运移通道。综合认为祁连山冻土区具有良好的天然气水合物形成条件。

关键词：祁连山冻土区；木里凹陷；天然气水合物

天然气水合物是一种由水分子和气体分子组成的似冰状笼形化合物，其外形如冰状，通常呈白色，广泛分布于大陆边缘海底沉积物和永久冻土层中,是一种非常洁净的能源[1]。全球冻土区内已发现9处产出天然气水合物，主要分布于美国、俄罗斯、加拿大等国[2]。中国多年冻土主要分布于羌塘盆地、乌丽-风火山地区、祁连山地区和东北大兴安岭等地区[3]。

1　区域地质概况

祁连山地处青藏高原东北部[4]。该区自加里东运动开始隆升剥蚀，石炭纪下沉形成了广阔的灰岩、泥岩、煤层建造，二叠纪时北祁连相对抬升，早三叠世-中三叠世仍为陆表 浅海环境，晚三叠世末的印支运动使祁连山地区整体抬升，成为剥蚀区[5-6]。早燕山运动形成一些条带状的山间断陷盆地，形成一套侏罗纪的山间河湖沼泽相沉积[7]。

2　天然气水合物特征

2008-2009年我国在祁连山地区DK1、DK2、DK3孔均钻获天然气水合物实物样品[8]。目前发现天然气水合物的主要证据为：钻获的岩心表面裂隙中存在白色水合物晶体；天然气水合物实物样品能够直接燃烧；钻获的岩心表面能不断产生水滴、气泡；产出水合物的岩心中存在蜂窝状构造；在钻获的岩心裂隙中发现晶形完好的黄铁矿[9]。经气相色谱检测：祁连山天然气水合物中甲烷含量最高，达到54％-76％；乙烷、丙烷含量相对较低，分别为8％～15％和 4％～21％[9]。

3　冻土的发育

祁连山地区冻土区面积约10万平方公里，盆地海拔一般介于3500米和4000米之间[7]。现有的资料显示，祁连山地区冻土厚度为8米至139.3米，连续冻土层的年平均地表温度为-1.5至-2.4℃，厚达50米至139.3米[7]。祁连山木里凹陷海拔基本在4100米以上，年平均气温-5.1℃。凹陷内多年冻土发育面积广、厚度大，平均厚度达到80米，其中有较多区域的多年冻土厚度达到100米以上[10]。整体分析认为祁连山永久冻土的发育情况有利于天然气水合物的形成。

4　气源供给

南祁连盆地中哈拉湖凹陷发育二叠系草地沟组灰岩、三叠系大加连组灰岩、三叠系尕勒得寺组泥岩3套烃源岩；木里凹陷发育石炭系泥（灰）岩、上三叠统尕勒得寺组泥岩、侏罗系窑街组泥（页）岩3套烃源岩[6]。疏勒凹陷发育石炭系泥（灰）岩、三叠系尕勒得寺组泥岩、侏罗系窑街组泥（页）岩3套烃源岩。下日哈、天峻凹陷由于海拔较低、冻土不发育，不利于天然气水合物的形成。综合分析：木里、疏勒、哈拉湖3个凹陷烃源岩有机质丰度高、类型较好、基本达到成熟-过成熟阶段，为好的烃源岩。结合其发育面积、沉积厚度，整体认为祁连山地区烃源岩能为天然气水合物的形成提供有利的气源条件。

5　运移条件

自喜马拉雅运动以来青藏高原地壳运动十分剧烈[11]。祁连山构造带的断裂、褶皱规模大，基本长达1300km，宽度介于10km到150km之间[12]。当断裂延伸至基底时,深部烃类气体沿着断裂向上运移，至一定的温压条件时富集成藏[14]。青藏高原多年冻土带酸解氢及烃的高值点主要出现于活动断裂带，表明烃类气体也可以沿断层或不整合面运移[13]。

6.结论

通过分析祁连山冻土区天然气水合物的形成条件，笔者认为有利于天然气水合物形成的3个条件为：优质烃源岩的发育（气源）；断层、裂缝、破碎带等（运移通道）存在；一定厚度和面积的永久冻土分布。同时也是天然气水合物找矿的远景区。

参考文献：

[1]魏伟，张金华，吝文，王莉.天然气水合物成藏机理及主控因素[J].新疆石油地质,2010,31（06）：563-566.

[2]祝有海,刘亚玲,张永勤.祁连山多年冻土区天然气水合物的形成条件[J].地质通报,2006,25（1～2）：58-63.

[3]周幼吾，郭东信,邱国庆等.中国冻土[M].北京：科学出版社，2000：1-450.

[4]冯益民.祁连造山带研究概况-历史、现状及展望[J].地球科学进展，1997,12（04）：307-314.

[5]符俊辉，周立发.南祁连盆地石炭-侏罗纪地层区划及石油地质特征[J].西北地质科学，1998,19（02）：47-54.

[6] 符俊辉，周立发.南祁连盆地三叠纪地层及石油地质特征[J].西北地质科学，2000,21（02）：64-72.

[7] 祝有海,刘亚玲,张永勤.祁连山多年冻土区天然气水合物的形成条件[J], 地质通报,2006,25（1～2）：58-63.

[8]祝有海,张永勤,文怀军,卢振权,王平康.祁连山冻土区天然气水合物及其基本特征[J]地球学报，2010,31（01）：7-16.

[9] 祝有海,张永勤,文怀军等.青海祁连山冻土区发现天然气水合物[J].地质学报，2009,83（11）：1762-1771.

[10]潘语录，田贵发，来安辉，等.测井力法在青海术里煤田冻土研究中的应用[J].中国煤炭地质，2008,20（12）：7-9.

[11]戴华光，贾云鸿，苏向洲，陈永明，刘洪春，侯康明.青藏高原东北缘最新构造变形的初步研究[J].地质力学学报，1996,2（04）：15-20.

[12]戴华光，贾云鸿，刘洪春，苏向洲，陈永明.青藏高原东北缘地震断层的研究[J].地质力学学报，1995,1（01）：38-43.

[13]李伟华，陈永峤。青藏高原多年冻土区天然气水合物成藏条件[J].天然气与石油，2011，29（02）：50-53.

[14]沙志彬，王宏斌，龚跃华.断层与天然气水合物的关系[J].南海地质研究，2004：41-47.

作者简介：徐久晟（1989-），男，湖北武汉人，硕士研究生，研究方向：油气地质工程。