新西兰希库朗伊俯冲边缘热演化:对天然气 生成和甲烷水合物形成影响的模型研究

1、引言

俯冲边缘通常被认为是常规油气(石油和天然气)的低潜力区。然而,这些区域却拥有全球甲烷水合物估算储量中的相当大一部分。这可能反映了常规油气在这种环境下以及浅层天然气占主导的系统中聚集保存的潜力较弱,这些地方的甲烷多数是由微生物降解产生的。然而,水合物矿床的定量研究表明,即便在微生物成因甲烷为主的天然气水合物储层,也有相当一部分甲烷是来自更深部的沉积物。目前还缺乏对沉积岩中不同来源甲烷比例的具体预测。此外,现有数据有很多来自增生楔部分,对海沟/海槽部位的富水合物沉积物信息知之甚少。来自希库朗伊(Hikurangi)俯冲边缘南部的近期数据,连同位于海底800m 以下的似海底反射层(BSR),展现了一个深源气体系统(图1)。虽然气体系统在海槽中更加明显,但从俯冲界面流出的液体也发生在增生楔内部的逆冲断层处。

2、地质背景

在希库朗伊俯冲边缘,俯冲过程促进了太平洋板块和澳大利亚板块之间的斜向汇聚(图1)。在新西兰北岛中部的东侧,板块的相对移动速度约是43mm/a。板块汇聚的法向分量,向南沿走滑体系俯冲到跨越库南北岛之间的库克海峡逐渐降低,在怀拉拉帕(Wairarapa)近海的法向分量速度约为20mm/a。逆冲的澳大利亚板块具有叠瓦状增生楔,南部延伸到怀拉拉帕东南部40km 处,那里水深增加到2500m,增生楔位于南希库朗伊海槽(珀伽索斯盆地),标志着现代板块的交界面位置。巨大的厚层新近系盆地充填物向东南查塔姆海隆(Chatham Rise)变薄。北查塔姆海隆的基底由中生代Torlesse 杂砂岩组成,杂砂岩是由北冈瓦纳大陆边缘浊流沉积而成。之后,这些沉积物向南俯冲并附着在冈瓦纳古陆边缘。

3、行文思路

首先通过数据和模型构建,热模拟以及模拟方法的矫正进行处理,其次分析了有机质含量和生气潜力(包含区域烃源岩的赋存、热成因气的生成模型和微生物成因气的生成)以及热模拟结果以及气体生成和迁移预测。最后进行天然气水合物形成的定量模拟并对模拟结果进行分析讨论。主要从对气体生成建模的热重建、预测水合物分布和数量、模型结果与地球物理观测对比、微生物成因气与热成因气、珀伽索斯盆地天然气水合物资源预测等五方面进行讨论。

4、结论

(1)相对冷的地壳的俯冲和高沉积速率是造成海沟盆地热流减少的原因。(2)在珀伽索斯盆地中,预测迁移进入HSZ 的热成因气体主要发生在背斜前缘并通过希库朗伊水道砂岩,这与反射地震图像和计算速度中观察到的异常一致。(3)虽然,在HSZ 的较低层位,预计热成因气体促进了水合物含量的提高,但水合物孔隙预计平均饱和度为0.9%~1.6%,这与HSZ 之下的微生物成因气生成有关。

 

 

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