劉君豪 顏澤

摘要：研究羌塘盆地吐錯—烏蘭烏拉湖地區(qū)天然氣水合物水文地質(zhì)特征，輔助有利區(qū)預測。通過水化學特征、水中烴類氣體特征、水中氫氧同位素特征，總結研究區(qū)天然氣水合物水文地質(zhì)特征，輔助研究成藏條件，優(yōu)選有利區(qū)塊。結果表明：研究區(qū)地下水的礦化度以淡水為主，但仍然存在40%的咸水、鹽水等高礦化度水，結合水樣變質(zhì)系數(shù)和脫硫系數(shù)的結果得出，研究區(qū)整體水動力條件較弱，且離地表較深的承壓水以還原為主，優(yōu)選有利區(qū)，為下一步地球物理、地球化學勘探部署提供依據(jù)。

關鍵詞：天然氣水合物;水文地質(zhì)特征;有利區(qū)預測;羌塘盆地

天然氣水合物（Gas Hydrate）指在特定的壓力和溫度條件下，甲烷氣體分子天然地被封閉在水分子的擴大晶格中，呈固態(tài)的結晶化合物。隨著世界上石油、天然氣資源的日漸耗盡，各國的科學家正在致力于尋找新的接替能源。其潛在的戰(zhàn)略意義和可觀的經(jīng)濟效益引起許多國家政府的高度重視，并成立專門機構進行開發(fā)研究，使其成為21世紀潛在新能源研究的新熱點。

近年來青藏高原多年凍土區(qū)是否存在天然氣水合物引起了較大的關注。初步估計多年凍土區(qū)天然氣水合物儲量約為1.2×1011～2.4×1014m3。而羌塘盆地是青藏高原內(nèi)部海相地層保存最為完整，結合樣品的室內(nèi)分析，重點討論了吐錯-烏蘭烏拉湖地區(qū)的水化學特征，從而獲得與天氣水合物或油氣有關的水文地球化學信息，為輔助天然氣水合物的有利區(qū)預測提供依據(jù)。

1.區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于北羌塘凹陷，航磁資料顯示在北羌塘凹陷內(nèi)部還可進一步劃分若干次級凸起和凹陷（圖1），這些凸起和凹陷在平面上相間排列，總體上顯示近東西向帶狀展布。單個凸起呈狹長帶狀，延伸方向為NWW向，其次為NEE向，少量呈EW向延伸，這些凸起互相連結，構成明顯的棋盤格（網(wǎng)格）狀組合圖像;凹陷被狹長條帶狀凸起分隔，其形態(tài)多為菱形、長條形，凹陷總體為展布方向為EW向，單個凹陷展布方向為NWW向，其次為NEE向（圖1）。

2.樣品與方法

所采集的泉水樣品主要為地表天然出露的上升泉或下降泉，少數(shù)幾個為溫泉及泥火山水樣。泉水大多為冷泉，在抱布德一帶見有溫泉分布，溫度約25°C～35°C。泉水位置見圖2。

3.水文地質(zhì)條件探討

3.1水化學特征

本次對48個樣品進行了陰陽離子的測試分析，包括K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+、HCO3-、CO32-、Cl-、SO42-等離子（表1），通過這些離子含量可以對水樣進行化學類型分類，判斷地下水化學環(huán)境，判斷與天然氣水合物的關系。

（1）水型。按照蘇林分類的原則，將研究區(qū)水樣進行化學類型分類，其中水樣水的化學類型為硫酸鈉型（Na2SO4）有17件，占35%;重碳酸鈉型（NaHCO3）17件，占35%;氯化鎂型（MgCl2）13件，占28%;氯化鈣型（CaCl2）1件，占2%。集分布于赤布張錯以南一帶，可能與地下油氣藏有關。CaCl2型水有1件，位于研究區(qū)中部節(jié)節(jié)河以西，反映該地區(qū)地下水良好的封閉性。（2）礦化度。礦化度的劃分標準0mg/L～1000mg/L為淡水，1000mg/L～10000mg/L為咸水，10000mg/L～100000mg/L為鹽水，大于100000mg/L為鹵水。根據(jù)研究區(qū)水樣所獲得的47個TDS（總溶解固體）數(shù)據(jù)，平均礦化度為4544mg/L，其中淡水28件，占60%;咸水16件，占34%;鹽水3件，占6%（圖2）。

（3）銨根離子。銨直接來自有機質(zhì)（其中包括石油），而且是在缺氧的還原環(huán)境中形成的，所以同油氣關系密切，地下水中高含量（>100mg/L）的銨可作為與油氣藏有關的地下水特有指標，但不同地區(qū)作為含油氣性指標的銨的絕對含量可以有些差別。研究區(qū)48件水樣，僅有9件檢測出銨根離子（圖3）。

（4）變質(zhì)系數(shù)、脫硫系數(shù)。前人研究表明，變質(zhì)系數(shù)（gNa+/gCl-）、脫硫系數(shù)（gS042-/gCl-×100）可以反映地層水化學環(huán)境和水動力條件，與油氣藏的分布和保存有密切關系。

如表2，變質(zhì)系數(shù)（gNa+/gCl-）小于1，則表示該水樣代表的地下水體水動力較弱，水交替呈阻滯狀態(tài)，有利于油氣及天然氣水合物的保存;變質(zhì)系數(shù)為1～2之間，表示該水樣代表的地下水體水動力交替緩慢，油氣及天然氣水合物的保存條件中等;若變質(zhì)系數(shù)大于2，則表明該水樣代表的地下水體水動力交替較強，不利于油氣及天然氣水合物的保存。

如表2，脫硫系數(shù)小于1，表示該水樣代表的地下水體位于還原環(huán)境，有利于油氣或天然氣水合物的形成;脫硫系數(shù)為1～15，則表示該水樣代表的地下水體位于弱還原環(huán)境，比較有利于油氣或天然氣水合物的形成;而脫硫系數(shù)大于15，則為弱氧化環(huán)境，大于50為氧化環(huán)境，不利于油氣或天然氣水合物的形成。

3.2水中烴類氣體特征

對泥漿樣和水樣的水溶性烴類氣體進行測試分析，其中qs-11c、qs-12c樣品采自泥火山泥漿，其他樣品均為泉水、凍土水，測試結果見表3。

3.3水中氫氧同位素特征

如表4所示，研究區(qū)氫氧同位素變化較大，氫同位素δD值（‰）的變化范圍為-124.8～-72.9之間，平均值為-107.7;氧同位素δ18O值（‰）的變化范圍為-17.3～-9.7之間，平均值為-14.0。

如圖4，樣品氫氧同位素分區(qū)明顯，qs-7t、qs-8t、qs-9t、qs-10t、qs-11t、qs-12t等6件樣品氫氧穩(wěn)定同位素偏負，這些樣品均取自溫泉樣品，可能是其溫度較高蒸發(fā)較大所致。

4.結論

（1）根據(jù)水化學類型分析的結果表明，在赤布張錯以南一帶，NaHCO3型水分布密集，這可能與地下油氣藏有關，在該帶可能具有潛在的油氣藏。

（2）研究區(qū)中部節(jié)節(jié)河以西具有CaCl2型水，反映該地區(qū)地下水良好的封閉性。

（3）研究區(qū)地下水的礦化度以淡水為主，但仍然存在40%的咸水、鹽水等高礦化度水，說明研究區(qū)具有天然氣水合物的良好保存條件。

（4）在研究區(qū)中部及吐錯以南地區(qū)，地下水銨根離子含量較高，有機質(zhì)相對豐富，有利于天然氣水合物的形成。

（5）根據(jù)水樣變質(zhì)系數(shù)和脫硫系數(shù)的結果得出，研究區(qū)整體水動力條件較弱，且離地表較深的承壓水以還原為主，有利于天然氣水合物的形成和保存。

（6）根據(jù)水中烴類氣體及氫氧同位素特征表明，在泥火山及溫泉分布地區(qū)可能具有潛在的油氣藏。

綜上所述，在研究區(qū)中部節(jié)節(jié)河以西及吐錯-赤布張錯以南一帶，是尋找天然氣水合物的有利區(qū)。

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