南祁連木里凍土區(qū)天然氣水合物氣源的多維度解析與探討一、引言1.1研究背景與意義在全球能源需求持續(xù)增長和傳統(tǒng)化石能源逐漸枯竭的背景下，尋找清潔、高效且儲(chǔ)量豐富的替代能源已成為當(dāng)務(wù)之急。天然氣水合物，因其外觀類似冰且遇火可燃，俗稱“可燃冰”，作為一種潛在的新型能源，受到了全球范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注。據(jù)估算，全球天然氣水合物中的碳儲(chǔ)量約為2??10^{16}m^3，相當(dāng)于全球已探明常規(guī)化石燃料總碳量的兩倍以上，其儲(chǔ)量之豐富令人矚目。而且，天然氣水合物燃燒后僅生成少量的二氧化碳和水，污染遠(yuǎn)小于煤、石油等傳統(tǒng)能源，是一種較為清潔的能源。木里凍土區(qū)位于青藏高原祁連山地區(qū)，是中國乃至世界上中低緯度凍土區(qū)天然氣水合物研究的重要區(qū)域。2008年11月，中國地質(zhì)調(diào)查局在該區(qū)域成功鉆獲天然氣水合物實(shí)物樣品，這一發(fā)現(xiàn)使我國成為世界上第一個(gè)在中低緯度凍土區(qū)發(fā)現(xiàn)天然氣水合物的國家，具有重要的科學(xué)意義和經(jīng)濟(jì)意義。與其他地區(qū)的天然氣水合物相比，木里凍土區(qū)天然氣水合物具有埋深淺、凍土層薄、氣體組分復(fù)雜、以煤層氣為主等明顯特征，初步分析應(yīng)為一種新類型水合物。充足的烴類氣源是天然氣水合物形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是天然氣水合物資源評(píng)價(jià)和靶區(qū)選擇的重要依據(jù)。深入研究木里凍土區(qū)天然氣水合物的氣源問題，對(duì)于全面了解天然氣水合物的形成機(jī)制、分布規(guī)律以及資源潛力評(píng)估具有關(guān)鍵作用。氣源的性質(zhì)和來源直接影響著天然氣水合物的成藏模式。不同成因的氣源，其生成、運(yùn)移和聚集過程存在差異，進(jìn)而導(dǎo)致天然氣水合物在儲(chǔ)層中的分布和賦存狀態(tài)各不相同。準(zhǔn)確判識(shí)氣源，能夠?yàn)榻⒑侠淼某刹啬Ｊ教峁┮罁?jù)，有助于預(yù)測天然氣水合物的富集區(qū)域。通過對(duì)氣源的研究，結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造、地層條件等因素，可以評(píng)估木里凍土區(qū)天然氣水合物的資源儲(chǔ)量，為后續(xù)的開發(fā)利用提供數(shù)據(jù)支持，對(duì)于緩解我國能源壓力、保障能源安全具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。研究氣源還能揭示該地區(qū)的地質(zhì)演化歷史，包括沉積環(huán)境、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以及有機(jī)質(zhì)的演化過程等，為地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)研究提供新的視角和證據(jù)。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國外凍土區(qū)天然氣水合物研究起步較早，加拿大馬更些三角洲、美國阿拉斯加北坡和俄羅斯西伯利亞等地是研究的熱點(diǎn)區(qū)域。在氣源研究方面，早期研究認(rèn)為這些地區(qū)的天然氣水合物氣源主要為微生物成因氣，因?yàn)樵诘蜏?、淺層的環(huán)境中，微生物對(duì)有機(jī)質(zhì)的分解作用易于產(chǎn)生甲烷等氣體。隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)深部熱解成因氣也對(duì)天然氣水合物的形成有重要貢獻(xiàn)，深部熱解氣通過斷裂、裂隙等通道向上運(yùn)移，在合適的溫壓條件下與水結(jié)合形成天然氣水合物。例如，在加拿大馬更些三角洲，通過對(duì)天然氣水合物樣品的氣體成分和同位素分析，發(fā)現(xiàn)部分氣源來自深部的熱解氣，這些熱解氣與淺層的微生物氣混合，共同構(gòu)成了天然氣水合物的氣源。國內(nèi)對(duì)凍土區(qū)天然氣水合物的研究相對(duì)較晚，但發(fā)展迅速。自2008年在祁連山木里凍土區(qū)首次鉆獲天然氣水合物實(shí)物樣品以來，圍繞該區(qū)域的研究工作全面展開。盧振權(quán)等人通過對(duì)木里三露天天然氣水合物系列鉆井的巖心解析氣、頂空氣以及水合物本身氣體的組成和甲烷碳及氫同位素分析，認(rèn)為研究區(qū)內(nèi)氣源為混合成因，東部地區(qū)以微生物成因氣為主，混合少量熱成因氣；中西部地區(qū)以熱成因氣為主，熱解氣具有原油裂解氣特征，還混合有部分微生物氣及少量煤成氣。張鵬輝等應(yīng)用地球化學(xué)反演方法，分析認(rèn)為木里凍土地區(qū)天然氣水合物的烴類氣體以油型氣為主，淺部混有少量煤成氣，前者主要來源于石炭統(tǒng)和下二疊統(tǒng)烴源巖，侏羅系烴源巖貢獻(xiàn)較小。與國內(nèi)外其他凍土區(qū)相比，木里凍土區(qū)天然氣水合物氣源研究具有獨(dú)特性。該區(qū)域位于中低緯度，與高緯度凍土區(qū)的地質(zhì)背景和沉積環(huán)境存在差異。木里地區(qū)天然氣水合物的氣體組分復(fù)雜，重?zé)N普遍發(fā)育，這與海域以及國外高緯度凍土區(qū)以甲烷為主（甲烷含量大部分在99％以上，重?zé)N含量極低）的情況不同。然而，目前對(duì)木里凍土區(qū)天然氣水合物氣源的研究仍存在不足。雖然已有多種分析方法和研究成果，但不同學(xué)者的觀點(diǎn)存在一定分歧，尚未形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。氣源的具體來源和貢獻(xiàn)比例還需要進(jìn)一步精確確定，對(duì)氣源的生成、運(yùn)移和聚集過程的研究還不夠深入，缺乏系統(tǒng)的模擬和定量分析。1.3研究內(nèi)容與方法本研究圍繞南祁連木里凍土區(qū)天然氣水合物氣源問題展開，主要研究內(nèi)容包括：利用先進(jìn)的分析測試技術(shù)，對(duì)木里凍土區(qū)天然氣水合物樣品以及相關(guān)的巖石、土壤等樣品進(jìn)行全面分析，獲取氣體組成、碳?xì)渫凰?、輕烴等地球化學(xué)數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確判識(shí)氣源類型，明確其是微生物成因氣、熱解成因氣還是混合成因氣。通過對(duì)研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、地層條件、沉積環(huán)境等因素的綜合分析，結(jié)合氣源判識(shí)結(jié)果，探討天然氣水合物氣源的形成機(jī)制，包括有機(jī)質(zhì)的來源、演化過程以及在不同地質(zhì)條件下的產(chǎn)氣過程。深入研究天然氣水合物氣源的運(yùn)移路徑和聚集規(guī)律，分析控制氣源運(yùn)移和聚集的地質(zhì)因素，如斷裂、裂隙、孔隙度、滲透率等，明確氣源在地質(zhì)歷史時(shí)期中的動(dòng)態(tài)變化過程。為實(shí)現(xiàn)上述研究內(nèi)容，本研究采用了多種研究方法：在樣品采集方面，在木里凍土區(qū)天然氣水合物分布區(qū)域，依據(jù)地質(zhì)條件和前期研究成果，科學(xué)布置采樣點(diǎn)，運(yùn)用專業(yè)的鉆探設(shè)備和采樣技術(shù)，采集天然氣水合物樣品、巖芯樣品、頂空氣樣品以及土壤樣品等，并確保樣品的完整性和代表性，詳細(xì)記錄采樣位置、深度、地質(zhì)背景等信息，為后續(xù)分析提供基礎(chǔ)資料。在實(shí)驗(yàn)分析上，運(yùn)用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）等儀器，對(duì)氣體樣品的組成進(jìn)行精確分析，測定甲烷、乙烷、丙烷等烴類氣體以及二氧化碳、氮?dú)獾确菬N氣體的含量；利用穩(wěn)定同位素比值質(zhì)譜儀，測定甲烷的碳同位素（δ13C1）和氫同位素（δDCH4），以及其他烴類氣體的碳同位素，通過這些同位素?cái)?shù)據(jù)來判斷氣源的成因類型。針對(duì)輕烴分析，自行研發(fā)或采用先進(jìn)的真空密閉加熱脫附以及冷柱頭零壓力進(jìn)樣裝置，對(duì)采集到的頂空氣樣進(jìn)行輕烴在線分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)天然氣水合物輕烴C5-C7化合物的有效檢測，依據(jù)Kováts保留指數(shù)等前人研究成果，對(duì)輕烴中C5-C7共27個(gè)單體化合物進(jìn)行定性分析，利用甲基環(huán)己烷指數(shù)等參數(shù)對(duì)天然氣水合物成因類型進(jìn)行劃分。在地質(zhì)綜合分析過程中，收集研究區(qū)的地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)等多方面資料，包括區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造圖、地層剖面圖、地震資料等，運(yùn)用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)這些資料進(jìn)行分析處理，建立地質(zhì)模型，直觀展示天然氣水合物氣源的形成、運(yùn)移和聚集過程。二、南祁連木里凍土區(qū)地質(zhì)概況2.1區(qū)域地質(zhì)背景木里凍土區(qū)位于青藏高原北部祁連山區(qū)，大地構(gòu)造位置處于北祁連晚元古代—早古生代縫合帶與疏勒南山-拉脊山早古生代縫合帶之間的中祁連陸塊北緣，隸屬祁連造山帶的中祁連斷隆帶。這一特殊的大地構(gòu)造位置，使其歷經(jīng)了復(fù)雜而漫長的地質(zhì)演化歷程，也決定了該區(qū)域獨(dú)特的地質(zhì)構(gòu)造格局和豐富的地質(zhì)現(xiàn)象。祁連造山帶作為秦祁昆巨型造山帶的重要組成部分，在地質(zhì)歷史時(shí)期內(nèi)，經(jīng)歷了多期次的板塊碰撞、俯沖和陸內(nèi)造山運(yùn)動(dòng)。這些強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)不僅塑造了祁連山現(xiàn)今的山脈形態(tài)，還對(duì)木里凍土區(qū)的地層沉積、構(gòu)造變形以及巖漿活動(dòng)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。在元古宙時(shí)期，木里地區(qū)處于大陸裂谷環(huán)境，經(jīng)歷了大規(guī)模的火山噴發(fā)和沉積作用，形成了一系列火山巖和碎屑巖沉積。隨后，在奧陶紀(jì)時(shí)期，受板塊俯沖作用的影響，該區(qū)域發(fā)生了強(qiáng)烈的構(gòu)造變形和變質(zhì)作用，使得早期的地層遭受改造和重塑。志留-泥盆紀(jì)期間，板塊碰撞造山運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致地殼急劇抬升，地層發(fā)生褶皺和斷裂，進(jìn)一步改變了木里地區(qū)的地質(zhì)面貌。而泥盆紀(jì)以后的陸內(nèi)造山運(yùn)動(dòng)，則持續(xù)對(duì)該區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行調(diào)整和改造，使得木里凍土區(qū)的構(gòu)造格局逐漸趨于穩(wěn)定。木里凍土區(qū)周邊環(huán)繞著多個(gè)重要的構(gòu)造帶，其中北部的托萊山構(gòu)造帶和南部的大通山構(gòu)造帶對(duì)其影響尤為顯著。托萊山構(gòu)造帶位于木里凍土區(qū)的北部邊緣，呈北西西-南東東向展布。它是在晚古生代至中生代期間，由于板塊碰撞和俯沖作用而形成的一條逆沖推覆構(gòu)造帶。該構(gòu)造帶內(nèi)巖石變形強(qiáng)烈，發(fā)育有大量的逆沖斷層和褶皺構(gòu)造。這些構(gòu)造的存在，不僅改變了區(qū)域內(nèi)的地層形態(tài)和產(chǎn)狀，還為深部熱解氣的運(yùn)移提供了通道。深部熱解氣在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)下，沿著托萊山構(gòu)造帶內(nèi)的斷裂和裂隙向上運(yùn)移，有可能進(jìn)入木里凍土區(qū)，參與天然氣水合物的形成。例如，在托萊山構(gòu)造帶附近的一些地區(qū)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了與深部熱解氣相關(guān)的油氣顯示，這進(jìn)一步證明了該構(gòu)造帶對(duì)木里凍土區(qū)氣源的重要影響。大通山構(gòu)造帶位于木里凍土區(qū)的南部，同樣呈北西西-南東東向延伸。它是在中生代時(shí)期，受印度板塊與歐亞板塊碰撞的遠(yuǎn)程效應(yīng)影響而形成的。大通山構(gòu)造帶內(nèi)以逆沖斷層和褶皺構(gòu)造為主，同時(shí)伴有一定程度的巖漿活動(dòng)。巖漿活動(dòng)產(chǎn)生的熱量和壓力，促進(jìn)了周邊地層中有機(jī)質(zhì)的熱演化，增加了熱解氣的生成量。而且，大通山構(gòu)造帶內(nèi)的斷裂系統(tǒng)與木里凍土區(qū)內(nèi)部的構(gòu)造相互連通，為熱解氣從大通山構(gòu)造帶向木里凍土區(qū)的運(yùn)移創(chuàng)造了條件。研究表明，木里凍土區(qū)南部部分地區(qū)的天然氣水合物氣源，可能與大通山構(gòu)造帶內(nèi)的熱解氣密切相關(guān)。通過對(duì)天然氣水合物樣品的氣體成分和同位素分析，發(fā)現(xiàn)這些地區(qū)的氣體具有與大通山構(gòu)造帶內(nèi)熱解氣相似的特征，從而為氣源的判斷提供了有力的證據(jù)。2.2地層特征木里凍土區(qū)地層發(fā)育較為齊全，從老到新依次出露元古界、古生界、中生界和新生界地層。元古界地層主要為一套變質(zhì)巖系，經(jīng)歷了多期變質(zhì)和變形作用，巖石普遍遭受不同程度的混合巖化，變質(zhì)相從低綠片巖相到麻粒巖相均有發(fā)育，其巖性主要包括片麻巖、片巖、大理巖等。這些變質(zhì)巖系記錄了早期地質(zhì)歷史時(shí)期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和變質(zhì)事件，對(duì)研究區(qū)域的基底構(gòu)造和演化具有重要意義。例如，通過對(duì)元古界片麻巖中礦物組合和結(jié)構(gòu)的分析，可以推斷其形成時(shí)的溫度、壓力條件以及構(gòu)造應(yīng)力環(huán)境。古生界地層在木里凍土區(qū)分布廣泛，包括寒武系、奧陶系、志留系、泥盆系、石炭系和二疊系。寒武系地層主要為一套火山巖系和碎屑巖沉積，在祁連清水溝至面堿溝等地，寒武系火山巖發(fā)育，由酸性石英角斑巖類和細(xì)碧巖類組成，反映了當(dāng)時(shí)強(qiáng)烈的火山活動(dòng)和特殊的地質(zhì)環(huán)境。奧陶系地層以海相沉積的碎屑巖和碳酸鹽巖為主，含有豐富的海相化石，如腕足類、三葉蟲等，表明該時(shí)期木里地區(qū)處于海洋環(huán)境。志留系和泥盆系地層則以陸源碎屑巖為主，反映了區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的海陸變遷，使得木里地區(qū)逐漸由海洋轉(zhuǎn)變?yōu)殛懙?。石炭系和二疊系地層為海陸交互相沉積，含煤地層發(fā)育，是木里地區(qū)重要的含煤地層之一，其中石炭系太原組及羊虎溝組厚度為200-250米，含煤層數(shù)最多7-9層，一般2-3層，厚0.4-4.5米。這些含煤地層的形成與當(dāng)時(shí)溫暖濕潤的氣候和沼澤環(huán)境密切相關(guān)。中生界地層在木里凍土區(qū)主要為三疊系和侏羅系。三疊系地層為灰綠色砂巖、粉砂巖及薄煤層，屬河、湖相沉積，在祁連山區(qū)為默勒群，厚1500-2000米，煤層賦存于上巖組的中部，煤層層數(shù)多而薄，穩(wěn)定性差。侏羅系是木里地區(qū)最為重要的含煤地層，也是天然氣水合物氣源巖的主要發(fā)育層位。中侏羅統(tǒng)為本區(qū)主要含煤地層，分為下部木里組和上部江倉組。聚乎更礦區(qū)木里組下段為辮狀河沖積平原相，上段以湖泊-沼澤相為主，發(fā)育主要可采煤層下1和下2煤；江倉組下段主要為三角洲-湖泊相，含煤2-6層，上段以淺湖-半深湖相為主，沉積了一套泥巖和粉砂巖，不含煤。侏羅系含煤地層的分布受沉積環(huán)境和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的雙重控制。在沉積環(huán)境方面，湖泊-沼澤相和平原相為泥炭的堆積提供了有利條件，使得大量植物遺體得以保存并轉(zhuǎn)化為煤炭。而構(gòu)造運(yùn)動(dòng)則影響了地層的沉積厚度和分布范圍，如區(qū)域構(gòu)造的沉降和抬升控制了沉積盆地的范圍和深度，從而影響了煤層的發(fā)育和分布。新生界地層在木里凍土區(qū)主要為第四系，廣泛分布于山間盆地和河谷地帶，主要由松散的砂、礫石、黏土等組成，厚度變化較大。第四系地層的形成與新生代以來的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、氣候變化以及外力作用密切相關(guān)。在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)方面，青藏高原的隆升導(dǎo)致木里地區(qū)地形發(fā)生變化，山間盆地和河谷成為沉積物的匯聚場所。氣候變化則影響了沉積物的來源和性質(zhì)，如冰期和間冰期的交替導(dǎo)致了不同粒度和成分的沉積物堆積。外力作用，如河流的侵蝕、搬運(yùn)和堆積作用，風(fēng)的搬運(yùn)和堆積作用等，對(duì)第四系地層的形成和分布起到了重要作用。含煤地層在木里凍土區(qū)天然氣水合物氣源研究中具有重要地位。這些含煤地層不僅是煤炭資源的重要賦存層位，也是天然氣水合物氣源的重要來源。含煤地層中的有機(jī)質(zhì)在一定的地質(zhì)條件下，經(jīng)過熱演化和微生物作用，可以生成大量的烴類氣體，為天然氣水合物的形成提供物質(zhì)基礎(chǔ)。含煤地層的巖性和沉積環(huán)境對(duì)天然氣水合物氣源的生成和運(yùn)移具有重要影響。煤系地層中的泥巖、碳質(zhì)泥巖等具有較好的封蓋性能，能夠阻止烴類氣體的逸散，有利于氣體的聚集。而煤層本身則是烴類氣體的主要生成源，其有機(jī)質(zhì)含量、類型和熱演化程度決定了產(chǎn)氣的數(shù)量和質(zhì)量。例如，木里地區(qū)窯街組煤系地層中，暗色泥巖、頁巖具有較高的有機(jī)質(zhì)豐度、生烴潛量，成熟度以低成熟-成熟為主，有機(jī)質(zhì)類型主要為II2、III型，是好-較好的烴源巖，為該地區(qū)天然氣水合物形成的最主要?dú)庠磶r。沉積環(huán)境也會(huì)影響含煤地層中有機(jī)質(zhì)的組成和性質(zhì)，進(jìn)而影響氣源的特征。在湖泊-沼澤相沉積環(huán)境中形成的煤層，其有機(jī)質(zhì)來源主要為陸生植物，生成的烴類氣體可能以煤型氣為主；而在海相或海陸交互相沉積環(huán)境中形成的煤層，可能混入了一定量的海相生物有機(jī)質(zhì)，生成的烴類氣體可能具有油型氣的特征。2.3構(gòu)造特征木里凍土區(qū)在地質(zhì)歷史時(shí)期經(jīng)歷了多期次的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，這些構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)區(qū)內(nèi)的構(gòu)造格局產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。受區(qū)域性斷裂帶的控制及其煤系基底構(gòu)造格局的影響，區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，常密集成帶分布。以北西西、東西走向的逆沖斷層為主，構(gòu)成煤田構(gòu)造的主體格架。木里煤田受到北部托萊山構(gòu)造帶和南部大通山構(gòu)造帶的相向逆沖控制，呈對(duì)沖型構(gòu)造盆地產(chǎn)出，煤田構(gòu)造格局具有明顯的分區(qū)分帶特征，自南向北可劃分為南帶、中帶、北帶3個(gè)構(gòu)造帶；NW、NE向斜向斷裂也較為發(fā)育，構(gòu)成礦區(qū)或井田的自然邊界，據(jù)此可將木里煤田自西向東分為西段、中段、東段3個(gè)段。在聚乎更礦區(qū)，整體為一復(fù)式背向斜構(gòu)造，由一個(gè)背斜和兩個(gè)向斜組成。北部向斜分布有三井田、二井田和一露天等3個(gè)井田；南部向斜由四井田、一井田、三露天和二露天組成。天然氣水合物科學(xué)鉆探試驗(yàn)區(qū)位于南部向斜的三露天內(nèi)。這種復(fù)雜的褶皺和斷裂構(gòu)造，對(duì)天然氣水合物氣源的運(yùn)移和聚集產(chǎn)生了重要影響。斷裂構(gòu)造為深部熱解氣的向上運(yùn)移提供了通道。深部熱解氣在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的壓力差作用下，沿著斷裂帶向上運(yùn)移，能夠從深部烴源巖到達(dá)淺部的天然氣水合物穩(wěn)定帶。例如，在一些斷裂附近的鉆孔中，檢測到的天然氣水合物氣體成分中，熱解氣的特征明顯，這表明斷裂在熱解氣運(yùn)移過程中起到了關(guān)鍵作用。褶皺構(gòu)造則改變了地層的形態(tài)和產(chǎn)狀，影響了天然氣水合物氣源的聚集空間。在背斜構(gòu)造的頂部，由于地層拱起，巖石孔隙度相對(duì)較大，有利于氣體的聚集；而向斜構(gòu)造的底部，地層較為致密，可能對(duì)氣體的聚集產(chǎn)生一定的阻礙作用。在聚乎更礦區(qū)的背斜頂部，發(fā)現(xiàn)了天然氣水合物的富集區(qū)域，這與褶皺構(gòu)造對(duì)氣源聚集的影響密切相關(guān)。區(qū)內(nèi)的斷裂構(gòu)造還控制了地下水的流動(dòng)方向和速度，進(jìn)而影響了天然氣水合物氣源的運(yùn)移和聚集。地下水在流動(dòng)過程中，能夠攜帶溶解的烴類氣體，當(dāng)遇到合適的地質(zhì)條件時(shí)，這些氣體就會(huì)析出并參與天然氣水合物的形成。斷裂構(gòu)造的存在改變了地下水的流動(dòng)路徑，使得地下水能夠與不同地層中的烴源巖接觸，增加了氣源的運(yùn)移機(jī)會(huì)。在一些斷裂與含水層相交的部位，發(fā)現(xiàn)了天然氣水合物的異常顯示，這說明斷裂對(duì)地下水和烴類氣體的運(yùn)移起到了調(diào)控作用。三、木里凍土區(qū)天然氣水合物氣源類型分析3.1氣源類型劃分依據(jù)天然氣水合物氣源類型的準(zhǔn)確劃分對(duì)于深入理解其成藏機(jī)制和資源評(píng)估至關(guān)重要。目前，主要依據(jù)氣體組分、碳?xì)渫凰匾约拜p烴等地球化學(xué)特征來進(jìn)行氣源類型的劃分。氣體組分是判斷氣源類型的重要基礎(chǔ)依據(jù)。微生物成因氣通常以甲烷為主，甲烷含量一般在95%以上，重?zé)N（C2+）含量極低，通常小于1%。這是因?yàn)槲⑸镌诘蜏?、淺層的環(huán)境中，主要通過特定的代謝途徑，如乙酸發(fā)酵和二氧化碳還原等，將有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為甲烷。而熱解成因氣的重?zé)N含量相對(duì)較高，隨著熱演化程度的增加，重?zé)N含量會(huì)發(fā)生變化。在低成熟階段，熱解氣中乙烷、丙烷等重?zé)N含量逐漸增加；當(dāng)進(jìn)入高成熟階段后，重?zé)N會(huì)進(jìn)一步裂解，含量又會(huì)有所降低。煤成氣作為熱解成因氣的一種特殊類型，其氣體組成具有獨(dú)特性，甲烷含量一般在70%-90%之間，重?zé)N含量相對(duì)較低，但比微生物成因氣要高，且常伴有一定量的氮?dú)?、二氧化碳等非烴氣體。煤成氣的形成與煤系地層中有機(jī)質(zhì)的熱演化密切相關(guān)，在煤化作用過程中，不同階段會(huì)產(chǎn)生不同組成的氣體。碳?xì)渫凰厥桥袆e氣源類型的關(guān)鍵地球化學(xué)指標(biāo)。微生物成因甲烷的碳同位素（δ13C1）值通常較輕，一般小于-55‰。這是由于微生物在代謝過程中，優(yōu)先利用輕碳同位素（12C），使得生成的甲烷富含12C，從而導(dǎo)致δ13C1值偏低。熱解成因甲烷的δ13C1值相對(duì)較重，一般大于-50‰。隨著熱演化程度的升高，熱解氣中甲烷的δ13C1值會(huì)逐漸變重。例如，在油型氣的演化過程中，從低成熟到高成熟階段，甲烷的δ13C1值會(huì)從約-50‰逐漸增加到-30‰左右。煤成氣的甲烷碳同位素值一般在-40‰--25‰之間，這是因?yàn)槊合涤袡C(jī)質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)與其他類型的有機(jī)質(zhì)不同，其熱解過程中碳同位素的分餾特征也具有獨(dú)特性。除了甲烷碳同位素，氫同位素（δDCH4）也對(duì)氣源類型的判別具有重要輔助作用。微生物成因氣的δDCH4值通常較輕，一般在-250‰--150‰之間，這與微生物生存環(huán)境中的氫同位素組成以及代謝過程中的氫同位素分餾效應(yīng)有關(guān)。熱解成因氣的δDCH4值相對(duì)較重，一般在-150‰--50‰之間，其變化與有機(jī)質(zhì)的來源、沉積環(huán)境以及熱演化程度等因素密切相關(guān)。輕烴是指碳數(shù)小于7的烴類化合物，其組成和分布特征也能為氣源類型的劃分提供重要線索。不同成因的天然氣，其輕烴組成存在差異。微生物成因氣的輕烴中，正構(gòu)烷烴相對(duì)含量較高，異構(gòu)烷烴相對(duì)含量較低，且具有獨(dú)特的輕烴指紋特征。熱解成因氣的輕烴組成則更為復(fù)雜，受有機(jī)質(zhì)類型、熱演化程度以及運(yùn)移過程等多種因素的影響。在低成熟階段，熱解氣中輕烴的環(huán)烷烴含量相對(duì)較高；隨著熱演化程度的增加，芳烴含量會(huì)逐漸增加。煤成氣的輕烴組成具有自身特點(diǎn)，其苯、甲苯等芳烴含量相對(duì)較高，這與煤系有機(jī)質(zhì)中富含芳香結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)有關(guān)。甲基環(huán)己烷指數(shù)等輕烴參數(shù)也常用于氣源類型的劃分。甲基環(huán)己烷指數(shù)是指甲基環(huán)己烷與正庚烷的比值，不同成因的天然氣具有不同的甲基環(huán)己烷指數(shù)范圍。微生物成因氣的甲基環(huán)己烷指數(shù)通常較低，小于1；熱解成因氣的甲基環(huán)己烷指數(shù)則因有機(jī)質(zhì)類型和熱演化程度的不同而有所變化，一般在1-3之間；煤成氣的甲基環(huán)己烷指數(shù)相對(duì)較高，大于3。3.2熱成因氣特征及來源木里凍土區(qū)部分天然氣水合物樣品表現(xiàn)出明顯的熱成因氣特征。在氣體組成方面，熱成因氣的重?zé)N含量相對(duì)較高。例如，在聚乎更礦區(qū)的一些天然氣水合物樣品中，重?zé)N（C2+）含量可達(dá)5%-15%，明顯高于微生物成因氣的重?zé)N含量范圍。這些重?zé)N主要包括乙烷、丙烷和丁烷等，其中乙烷含量在2%-8%之間，丙烷含量在1%-5%之間。重?zé)N的存在表明這些氣體經(jīng)歷了較高溫度的熱演化過程，是熱成因氣的重要標(biāo)志之一。熱成因氣中還可能含有一定量的非烴氣體，如二氧化碳、氮?dú)獾取Ｔ诓糠謽悠分?，二氧化碳含量可達(dá)1%-3%，氮?dú)夂吭?.5%-2%之間。這些非烴氣體的來源較為復(fù)雜，可能與有機(jī)質(zhì)的熱演化、地層中的化學(xué)反應(yīng)以及深部流體的活動(dòng)等因素有關(guān)。從碳?xì)渫凰靥卣鱽砜矗瑹岢梢驓獾募淄樘纪凰兀é?3C1）值相對(duì)較重。在木里凍土區(qū)，熱成因氣的δ13C1值一般在-45‰--30‰之間，這與微生物成因氣的δ13C1值（一般小于-55‰）有明顯區(qū)別。隨著熱演化程度的升高，熱成因氣中甲烷的δ13C1值會(huì)逐漸變重。在一些深部樣品中，由于熱演化程度較高，甲烷的δ13C1值接近-30‰。這是因?yàn)樵跓嵫莼^程中，重碳同位素（13C）更容易保留在生成的甲烷中，導(dǎo)致其δ13C1值增大。熱成因氣的氫同位素（δDCH4）值也相對(duì)較重，一般在-150‰--50‰之間。在研究區(qū)內(nèi)，部分熱成因氣樣品的δDCH4值在-120‰--80‰之間。氫同位素的分餾與有機(jī)質(zhì)的來源、沉積環(huán)境以及熱演化過程中的水-巖相互作用等因素密切相關(guān)。在木里凍土區(qū)，熱成因氣相對(duì)較重的氫同位素值可能反映了其有機(jī)質(zhì)來源和沉積環(huán)境的特點(diǎn)。木里凍土區(qū)熱成因氣的可能烴源巖主要為石炭系和侏羅系的含煤地層。石炭系太原組及羊虎溝組含煤地層厚度較大，煤層發(fā)育，其中有機(jī)質(zhì)含量豐富。這些煤層中的有機(jī)質(zhì)以III型干酪根為主，在地質(zhì)歷史時(shí)期的熱演化過程中，能夠生成大量的烴類氣體。研究表明，石炭系含煤地層在晚古生代至中生代期間，受到區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和巖漿活動(dòng)的影響，經(jīng)歷了較高溫度和壓力的作用，有機(jī)質(zhì)發(fā)生熱解，生成了熱成因氣。侏羅系是木里地區(qū)最為重要的含煤地層，也是熱成因氣的主要烴源巖之一。中侏羅統(tǒng)木里組和江倉組含煤地層分布廣泛，煤層厚度大，穩(wěn)定性好。木里組下段為辮狀河沖積平原相，上段以湖泊-沼澤相為主，江倉組下段主要為三角洲-湖泊相。這些沉積環(huán)境有利于有機(jī)質(zhì)的大量堆積和保存。侏羅系含煤地層中的有機(jī)質(zhì)類型多樣，包括II型和III型干酪根。在熱演化過程中，II型干酪根主要生成油型氣，III型干酪根則主要生成煤型氣。通過對(duì)天然氣水合物樣品的氣體成分和同位素分析，結(jié)合烴源巖的地球化學(xué)特征，可以判斷出部分熱成因氣具有油型氣和煤型氣的混合特征，這與侏羅系含煤地層中有機(jī)質(zhì)的類型和熱演化過程相符。熱成因氣在木里凍土區(qū)天然氣水合物氣源中占有重要比例，其特征與石炭系和侏羅系含煤地層的熱演化密切相關(guān)。準(zhǔn)確識(shí)別熱成因氣的特征和來源，對(duì)于深入理解木里凍土區(qū)天然氣水合物的成藏機(jī)制具有重要意義。3.3微生物成因氣特征及來源微生物成因氣在木里凍土區(qū)天然氣水合物氣源中也占據(jù)一定比例。微生物成因氣的形成需要特定的條件。低溫環(huán)境是微生物活動(dòng)的重要前提，木里凍土區(qū)平均年氣溫在-4.2℃，淺層地溫在0℃左右，這種低溫條件為微生物的生存和代謝提供了適宜的環(huán)境。在低溫下，微生物能夠保持其活性，通過特定的代謝途徑將有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為甲烷等氣體。充足的有機(jī)質(zhì)是微生物產(chǎn)氣的物質(zhì)基礎(chǔ)。木里凍土區(qū)地層中廣泛分布著含煤地層和富含有機(jī)質(zhì)的泥巖，這些地層中的有機(jī)質(zhì)為微生物提供了豐富的營養(yǎng)來源。例如，侏羅系含煤地層中含有大量的植物殘?bào)w，經(jīng)過漫長的地質(zhì)演化，這些植物殘?bào)w形成了豐富的有機(jī)質(zhì)，成為微生物作用的對(duì)象。厭氧環(huán)境對(duì)于微生物成因氣的形成至關(guān)重要。在厭氧條件下，微生物能夠進(jìn)行厭氧發(fā)酵等代謝活動(dòng)，將有機(jī)質(zhì)分解為甲烷等氣體。木里凍土區(qū)的沉積環(huán)境，如湖泊-沼澤相、三角洲相等，在一定程度上為厭氧環(huán)境的形成提供了條件。在湖泊-沼澤相沉積中，水體的覆蓋和沉積物的快速堆積，使得有機(jī)質(zhì)能夠在缺氧的環(huán)境中保存和被微生物利用。微生物成因氣主要分布在木里凍土區(qū)的淺部地層，一般在地表以下500米以內(nèi)。這是因?yàn)闇\部地層的溫度和壓力條件更適合微生物的生存和活動(dòng)。隨著深度的增加，地溫升高，壓力增大，不利于微生物的生長和代謝。在淺部地層中，微生物能夠利用地層中的有機(jī)質(zhì)，通過乙酸發(fā)酵和二氧化碳還原等途徑產(chǎn)生甲烷。在一些淺層鉆孔中，檢測到的氣體具有典型的微生物成因氣特征，甲烷含量高，重?zé)N含量極低。微生物成因氣的形成與木里凍土區(qū)的地質(zhì)環(huán)境密切相關(guān)。該區(qū)域的地層結(jié)構(gòu)和沉積環(huán)境為微生物提供了生存空間和物質(zhì)來源。木里凍土區(qū)的斷裂和裂隙系統(tǒng)也對(duì)微生物成因氣的分布產(chǎn)生了影響。斷裂和裂隙為微生物的遷移和物質(zhì)交換提供了通道，使得微生物能夠在更廣泛的區(qū)域內(nèi)活動(dòng)，從而影響微生物成因氣的分布范圍。在一些斷裂附近的區(qū)域，微生物成因氣的含量相對(duì)較高，這可能是由于斷裂促進(jìn)了微生物和有機(jī)質(zhì)的運(yùn)移和接觸。3.4混合成因氣特征及來源在木里凍土區(qū)，部分天然氣水合物樣品呈現(xiàn)出混合成因氣的特征。這些混合成因氣是微生物成因氣和熱解成因氣在一定地質(zhì)條件下混合的結(jié)果。在氣體組成上，混合成因氣表現(xiàn)出甲烷含量較高，但低于典型微生物成因氣，一般在90%-95%之間；重?zé)N含量相對(duì)微生物成因氣有所增加，但低于典型熱解成因氣，C2+含量通常在1%-5%之間。在聚乎更礦區(qū)的某些鉆孔中，檢測到的天然氣水合物氣體甲烷含量為92%，乙烷含量為2%，丙烷含量為0.5%，呈現(xiàn)出明顯的混合特征。非烴氣體的含量也介于微生物成因氣和熱解成因氣之間，二氧化碳含量一般在0.5%-2%，氮?dú)夂吭?.3%-1%左右。從碳?xì)渫凰靥卣鱽砜?，混合成因氣的甲烷碳同位素（?3C1）值介于微生物成因氣和熱解成因氣之間，一般在-55‰--45‰之間。在木里地區(qū)的一些樣品中，δ13C1值為-50‰左右，這表明該氣體受到了微生物成因和熱解成因的雙重影響。氫同位素（δDCH4）值同樣具有過渡性，一般在-200‰--100‰之間，反映了其混合的氣源特征?；旌铣梢驓獾男纬蛇^程較為復(fù)雜，主要與木里凍土區(qū)特殊的地質(zhì)構(gòu)造和沉積環(huán)境有關(guān)。在地質(zhì)歷史時(shí)期，木里地區(qū)經(jīng)歷了多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和沉積環(huán)境的變遷，這使得不同成因的氣源有機(jī)會(huì)混合。深部熱解成因氣在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的作用下，沿著斷裂和裂隙向上運(yùn)移。當(dāng)熱解氣運(yùn)移到淺部地層時(shí)，與淺部由微生物作用產(chǎn)生的微生物成因氣相遇，在合適的條件下發(fā)生混合。研究區(qū)內(nèi)一些斷裂附近的區(qū)域，混合成因氣的含量較高，這與斷裂作為熱解氣運(yùn)移通道，促進(jìn)了兩種氣源的混合密切相關(guān)。沉積環(huán)境的變化也會(huì)影響混合成因氣的形成。在湖泊-沼澤相沉積環(huán)境中，有機(jī)質(zhì)豐富，微生物活動(dòng)強(qiáng)烈，有利于微生物成因氣的生成。而當(dāng)沉積環(huán)境發(fā)生變化，如受到河流改道、海平面升降等因素的影響，可能導(dǎo)致深部熱解氣的運(yùn)移路徑改變，使其與微生物成因氣混合?；旌铣梢驓庠谀纠飪鐾羺^(qū)的分布具有一定的規(guī)律性。在靠近烴源巖且斷裂發(fā)育的區(qū)域，混合成因氣相對(duì)富集。在聚乎更礦區(qū)的南部，靠近侏羅系烴源巖，且有較多斷裂分布，該區(qū)域的天然氣水合物中混合成因氣的比例較高。在一些地層巖性變化較大的區(qū)域，也容易出現(xiàn)混合成因氣。地層巖性的變化會(huì)影響氣體的運(yùn)移和聚集，使得不同成因的氣源在這些區(qū)域混合。在砂巖與泥巖互層的區(qū)域，由于砂巖的滲透性較好，有利于熱解氣的運(yùn)移，而泥巖則為微生物活動(dòng)提供了相對(duì)封閉的環(huán)境，有利于微生物成因氣的生成，兩種氣源在此處混合的可能性較大。四、木里凍土區(qū)天然氣水合物氣源形成機(jī)制4.1烴源巖演化與產(chǎn)氣過程木里凍土區(qū)的烴源巖主要包括石炭系和侏羅系的含煤地層。這些烴源巖在地質(zhì)歷史時(shí)期中經(jīng)歷了復(fù)雜的演化過程，其產(chǎn)氣過程也受到多種因素的影響。在石炭紀(jì)時(shí)期，木里地區(qū)的沉積環(huán)境主要為海陸交互相，石炭系太原組及羊虎溝組含煤地層在這種環(huán)境下逐漸形成。這些地層中的有機(jī)質(zhì)主要來源于陸生植物和少量的海相生物，以III型干酪根為主。隨著地層的不斷沉積，烴源巖逐漸被埋藏，受到的溫度和壓力也逐漸增加。在埋藏深度達(dá)到一定程度后，烴源巖開始進(jìn)入生烴階段。在低成熟階段，烴源巖中的有機(jī)質(zhì)主要通過熱降解作用生成少量的烴類氣體和輕質(zhì)油。此時(shí)，生成的氣體以甲烷和少量的乙烷、丙烷為主，重?zé)N含量相對(duì)較低。隨著埋藏深度的進(jìn)一步增加，溫度和壓力持續(xù)升高，烴源巖進(jìn)入成熟階段。在成熟階段，有機(jī)質(zhì)的熱演化作用加劇，大量的干酪根發(fā)生裂解，生成更多的烴類氣體。此時(shí)，重?zé)N含量明顯增加，氣體組成也更加復(fù)雜。當(dāng)烴源巖進(jìn)入高成熟階段后，重?zé)N開始進(jìn)一步裂解，生成更多的甲烷。在高成熟階段，甲烷含量顯著增加，重?zé)N含量則逐漸降低。侏羅紀(jì)時(shí)期，木里地區(qū)的沉積環(huán)境以湖泊-沼澤相和三角洲相為主，中侏羅統(tǒng)木里組和江倉組含煤地層在這樣的環(huán)境中發(fā)育。這些地層中的有機(jī)質(zhì)類型多樣，包括II型和III型干酪根。II型干酪根主要來源于水生生物和陸生植物的混合，具有較好的生烴潛力，在熱演化過程中主要生成油型氣；III型干酪根主要來源于陸生高等植物，以生成煤型氣為主。侏羅系烴源巖的演化過程與石炭系類似，隨著埋藏深度的增加，依次經(jīng)歷低成熟、成熟和高成熟階段。在低成熟階段，II型干酪根開始生成少量的油型氣，同時(shí)III型干酪根也開始生成煤型氣。此時(shí)，生成的氣體中甲烷含量較高，重?zé)N含量相對(duì)較低。進(jìn)入成熟階段后，II型干酪根大量生成油型氣，III型干酪根生成的煤型氣也有所增加。氣體中的重?zé)N含量明顯升高，油型氣和煤型氣的混合特征逐漸顯現(xiàn)。在高成熟階段，油型氣和煤型氣中的重?zé)N進(jìn)一步裂解，甲烷含量進(jìn)一步增加。烴源巖的產(chǎn)氣過程還受到多種地質(zhì)因素的影響。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是影響烴源巖演化和產(chǎn)氣的重要因素之一。在木里凍土區(qū)，多期次的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致地層發(fā)生褶皺和斷裂，改變了烴源巖的埋藏深度和地溫梯度。當(dāng)烴源巖因構(gòu)造運(yùn)動(dòng)而被抬升時(shí)，其埋藏深度減小，地溫降低，生烴作用可能會(huì)減緩或停止；相反，當(dāng)烴源巖因構(gòu)造運(yùn)動(dòng)而被深埋時(shí)，地溫升高，生烴作用會(huì)加速。巖漿活動(dòng)也會(huì)對(duì)烴源巖的演化和產(chǎn)氣產(chǎn)生影響。巖漿活動(dòng)產(chǎn)生的熱量可以提高烴源巖的溫度，促進(jìn)有機(jī)質(zhì)的熱演化，增加產(chǎn)氣速率和產(chǎn)量。在木里地區(qū)，一些靠近巖漿巖體的烴源巖，其熱演化程度相對(duì)較高，產(chǎn)氣能力也更強(qiáng)。沉積環(huán)境的變化同樣會(huì)影響烴源巖的產(chǎn)氣過程。不同的沉積環(huán)境會(huì)導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)的來源、類型和豐度不同，從而影響烴源巖的生烴潛力。在湖泊-沼澤相沉積環(huán)境中，有機(jī)質(zhì)豐富，有利于烴源巖的形成和生烴；而在河流相沉積環(huán)境中，有機(jī)質(zhì)含量相對(duì)較低，生烴潛力也較弱。4.2氣體運(yùn)移與聚集機(jī)制氣體在地質(zhì)構(gòu)造中的運(yùn)移和聚集是一個(gè)復(fù)雜的過程，受到多種因素的綜合控制。在木里凍土區(qū)，斷裂和裂隙系統(tǒng)是氣體運(yùn)移的重要通道。這些斷裂和裂隙的形成與區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)，它們相互交織，構(gòu)成了一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，為深部熱解氣和淺部微生物成因氣的運(yùn)移提供了路徑。深部熱解氣在高壓作用下，沿著斷裂和裂隙向上運(yùn)移，能夠從烴源巖所在的深部地層到達(dá)淺部的天然氣水合物穩(wěn)定帶。在聚乎更礦區(qū)，通過對(duì)一些斷裂附近鉆孔的分析發(fā)現(xiàn)，氣體的組分和同位素特征顯示出深部熱解氣的跡象，這表明斷裂在熱解氣運(yùn)移過程中起到了關(guān)鍵作用。地層孔隙和滲透率也是影響氣體運(yùn)移的重要因素。木里凍土區(qū)的地層巖性復(fù)雜，包括砂巖、泥巖、煤層等，不同巖性的地層孔隙度和滲透率存在差異。砂巖具有相對(duì)較高的孔隙度和滲透率，有利于氣體的運(yùn)移；而泥巖和煤層的孔隙度和滲透率相對(duì)較低，對(duì)氣體的運(yùn)移具有一定的阻礙作用。在砂巖地層中，氣體可以通過孔隙和連通的裂隙快速運(yùn)移。當(dāng)氣體遇到泥巖或煤層等低滲透率地層時(shí)，會(huì)在其界面處發(fā)生聚集，形成氣體的局部富集。研究表明，在砂巖與泥巖互層的區(qū)域，氣體往往會(huì)在砂巖與泥巖的界面處聚集，這是因?yàn)槟鄮r的低滲透率阻擋了氣體的進(jìn)一步運(yùn)移，使得氣體在界面處積累。氣體的聚集需要合適的圈閉條件。在木里凍土區(qū)，構(gòu)造圈閉和巖性圈閉是常見的氣體聚集場所。構(gòu)造圈閉是由于地層的褶皺和斷裂形成的，如背斜構(gòu)造的頂部、斷層的上盤等，這些部位的地層形態(tài)和巖性變化，形成了有利于氣體聚集的空間。在聚乎更礦區(qū)的一些背斜構(gòu)造頂部，發(fā)現(xiàn)了天然氣水合物的富集區(qū)域，這是因?yàn)楸承睒?gòu)造的頂部孔隙度相對(duì)較大，氣體容易在此聚集。巖性圈閉則是由于地層巖性的變化而形成的，如砂巖透鏡體被泥巖包裹、煤層中的裂隙被封堵等，這些巖性變化形成的圈閉能夠阻止氣體的逸散，使得氣體在其中聚集。在煤層中，由于煤層中的裂隙被泥質(zhì)充填或被其他礦物封堵，形成了巖性圈閉，氣體在這些圈閉中聚集，為天然氣水合物的形成提供了氣源。天然氣水合物穩(wěn)定帶的溫壓條件對(duì)氣體的聚集也具有重要影響。在木里凍土區(qū)，天然氣水合物穩(wěn)定帶的頂界深度一般在130-150米左右，底界深度在300-400米左右。在這個(gè)深度范圍內(nèi)，溫度和壓力條件適合天然氣水合物的形成和穩(wěn)定存在。當(dāng)氣體運(yùn)移到天然氣水合物穩(wěn)定帶內(nèi)時(shí)，在合適的溫壓條件下，與水結(jié)合形成天然氣水合物，從而實(shí)現(xiàn)氣體的聚集。如果氣體運(yùn)移到穩(wěn)定帶之外，由于溫壓條件的改變，天然氣水合物可能會(huì)分解，氣體以游離氣或溶解氣的形式存在。在一些鉆孔中，發(fā)現(xiàn)了天然氣水合物穩(wěn)定帶之外的游離氣層，這說明氣體在運(yùn)移過程中，受到溫壓條件的控制，在穩(wěn)定帶內(nèi)和穩(wěn)定帶外呈現(xiàn)出不同的賦存狀態(tài)。4.3凍土環(huán)境對(duì)氣源形成的影響木里凍土區(qū)的低溫環(huán)境對(duì)氣體生成具有顯著影響。在低溫條件下，微生物的代謝活動(dòng)受到一定程度的限制，但仍能通過特定的代謝途徑進(jìn)行產(chǎn)氣。微生物在低溫下主要通過乙酸發(fā)酵和二氧化碳還原等方式將有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為甲烷。由于低溫減緩了微生物的生長和代謝速率，使得微生物成因氣的生成速度相對(duì)較慢。在木里凍土區(qū)淺層，微生物活動(dòng)相對(duì)較弱，導(dǎo)致微生物成因氣的生成量相對(duì)較少。低溫還會(huì)影響熱解反應(yīng)的速率。熱解成因氣的生成需要一定的溫度條件，在凍土區(qū)低溫環(huán)境下，烴源巖的熱解作用受到抑制，熱解氣的生成速率降低。這使得熱解成因氣在氣源中的比例相對(duì)減少，與其他高溫地區(qū)相比，木里凍土區(qū)熱解成因氣的生成量和生成效率較低。凍土結(jié)構(gòu)對(duì)氣體的運(yùn)移和保存也具有重要作用。木里凍土區(qū)的凍土結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包括孔隙、裂隙和冰透鏡體等。這些結(jié)構(gòu)特征影響了氣體的運(yùn)移路徑和方式?？紫逗土严稙闅怏w的運(yùn)移提供了通道。在凍土中，氣體可以通過孔隙和連通的裂隙進(jìn)行擴(kuò)散和滲流。然而，凍土中的孔隙和裂隙往往會(huì)受到冰的填充和堵塞，這會(huì)阻礙氣體的運(yùn)移。當(dāng)溫度降低時(shí)，孔隙和裂隙中的水結(jié)冰，使得氣體運(yùn)移的通道變窄甚至被阻斷。冰透鏡體的存在也會(huì)影響氣體的運(yùn)移。冰透鏡體是在凍土中由液態(tài)水凍結(jié)形成的透鏡狀冰層，它的存在改變了凍土的結(jié)構(gòu)和滲透性。冰透鏡體的邊界往往是氣體運(yùn)移的障礙，氣體在遇到冰透鏡體時(shí)，可能會(huì)發(fā)生聚集或改變運(yùn)移方向。在一些含有冰透鏡體的凍土區(qū)域，發(fā)現(xiàn)氣體在冰透鏡體周圍聚集，形成了局部的高濃度區(qū)域。凍土結(jié)構(gòu)對(duì)氣體的保存具有重要意義。良好的凍土結(jié)構(gòu)能夠阻止氣體的逸散，有利于氣體的保存。凍土中的冰和凍土顆粒之間的相互作用，形成了相對(duì)封閉的空間，能夠限制氣體的擴(kuò)散。在一些凍土區(qū)，由于凍土結(jié)構(gòu)的密封性較好，氣體能夠在其中保存較長時(shí)間。相反，如果凍土結(jié)構(gòu)遭到破壞，如由于工程活動(dòng)或氣候變化導(dǎo)致凍土融化，氣體就容易逸散到大氣中。在木里凍土區(qū)，隨著全球氣候變暖，部分凍土出現(xiàn)融化現(xiàn)象，這可能會(huì)導(dǎo)致天然氣水合物分解，氣體逸散，從而影響氣源的穩(wěn)定性和天然氣水合物的成藏。五、影響木里凍土區(qū)天然氣水合物氣源的因素5.1地質(zhì)構(gòu)造因素地質(zhì)構(gòu)造在木里凍土區(qū)天然氣水合物氣源的形成、運(yùn)移和聚集過程中起著關(guān)鍵的控制作用，尤其是斷裂和褶皺構(gòu)造，對(duì)氣源巖的分布、氣體的運(yùn)移路徑以及聚集場所產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。斷裂構(gòu)造是木里凍土區(qū)氣體運(yùn)移的重要通道，對(duì)氣源的分布起著決定性作用。木里凍土區(qū)的斷裂主要以北西西、東西走向的逆沖斷層為主，這些斷裂常密集成帶分布，構(gòu)成了煤田構(gòu)造的主體格架。在漫長的地質(zhì)歷史時(shí)期，這些斷裂為深部熱解氣的向上運(yùn)移提供了通道。深部熱解氣在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的壓力差作用下，能夠沿著斷裂帶從深部烴源巖快速向上運(yùn)移。在聚乎更礦區(qū)，通過對(duì)一些斷裂附近鉆孔的分析發(fā)現(xiàn)，這些鉆孔中檢測到的天然氣水合物氣體具有明顯的熱解氣特征，甲烷碳同位素（δ13C1）值相對(duì)較重，重?zé)N含量較高，這表明深部熱解氣通過斷裂運(yùn)移到了淺部地層。研究還發(fā)現(xiàn)，斷裂的活動(dòng)性和規(guī)模對(duì)氣體運(yùn)移的效率和距離有重要影響?；顒?dòng)性較強(qiáng)的斷裂，其通道作用更加明顯，能夠使深部熱解氣更快速地運(yùn)移到淺部；而規(guī)模較大的斷裂，能夠容納更多的氣體運(yùn)移，為天然氣水合物的形成提供更充足的氣源。在一些大型斷裂附近，天然氣水合物的分布更為廣泛，儲(chǔ)量也相對(duì)較大。褶皺構(gòu)造同樣對(duì)木里凍土區(qū)天然氣水合物氣源的分布產(chǎn)生重要影響。在聚乎更礦區(qū)，整體為一復(fù)式背向斜構(gòu)造，由一個(gè)背斜和兩個(gè)向斜組成。這種褶皺構(gòu)造改變了地層的形態(tài)和產(chǎn)狀，從而影響了天然氣水合物氣源的聚集空間。背斜構(gòu)造的頂部，由于地層拱起，巖石孔隙度相對(duì)較大，形成了有利于氣體聚集的構(gòu)造圈閉。深部熱解氣和淺部微生物成因氣在運(yùn)移過程中，容易在背斜頂部聚集。在聚乎更礦區(qū)的背斜頂部，發(fā)現(xiàn)了多個(gè)天然氣水合物富集區(qū)域，這些區(qū)域的天然氣水合物含量較高，品質(zhì)較好。向斜構(gòu)造的底部，地層較為致密，氣體運(yùn)移相對(duì)困難，但在向斜的翼部，由于地層的傾斜，氣體可以在一定程度上聚集。在一些向斜翼部的鉆孔中，也檢測到了天然氣水合物的存在，但含量相對(duì)背斜頂部較低。褶皺的軸向和緊閉程度也會(huì)影響氣源的分布。軸向與區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力方向一致的褶皺，其對(duì)氣體的聚集作用更為明顯；而緊閉程度較高的褶皺，其內(nèi)部的氣體聚集空間相對(duì)較小，可能會(huì)限制氣源的聚集。除了斷裂和褶皺構(gòu)造，區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)木里凍土區(qū)天然氣水合物氣源的影響也不容忽視。在地質(zhì)歷史時(shí)期，木里地區(qū)經(jīng)歷了多期次的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，這些構(gòu)造運(yùn)動(dòng)改變了地層的沉積環(huán)境和熱演化歷史。在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈的時(shí)期，地層的沉降和抬升頻繁發(fā)生，這影響了烴源巖的埋藏深度和地溫梯度。當(dāng)烴源巖被深埋時(shí)，地溫升高，熱演化作用增強(qiáng)，有利于熱解氣的生成；而當(dāng)烴源巖被抬升時(shí)，地溫降低，熱演化作用減緩，可能會(huì)影響熱解氣的生成量。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)還會(huì)導(dǎo)致地層的變形和破裂，形成新的斷裂和裂隙，為氣體的運(yùn)移提供更多的通道。在一些構(gòu)造運(yùn)動(dòng)活躍的區(qū)域，天然氣水合物氣源的分布更為復(fù)雜，既有深部熱解氣的影響，也有淺部微生物成因氣的參與。5.2沉積環(huán)境因素沉積環(huán)境對(duì)木里凍土區(qū)天然氣水合物氣源的形成和保存起著至關(guān)重要的作用，不同的沉積相和沉積物特征直接影響著烴源巖的發(fā)育和氣體的運(yùn)移、聚集過程。木里凍土區(qū)在地質(zhì)歷史時(shí)期經(jīng)歷了多種沉積環(huán)境的變遷，形成了豐富多樣的沉積相類型。在中生代侏羅紀(jì)時(shí)期，木里地區(qū)主要為湖泊-沼澤相沉積環(huán)境。湖泊-沼澤相沉積具有獨(dú)特的特點(diǎn)，水體相對(duì)較淺，水流速度緩慢，有利于有機(jī)質(zhì)的大量堆積和保存。在這種環(huán)境下，大量的陸生植物和水生生物死亡后，由于水體的缺氧環(huán)境，有機(jī)質(zhì)能夠快速被埋藏，減少了氧化分解的程度。這些有機(jī)質(zhì)在微生物的作用下，逐漸轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)，并進(jìn)一步參與烴類氣體的生成過程。研究表明，湖泊-沼澤相沉積中的有機(jī)質(zhì)含量普遍較高，一般在1%-5%之間，為天然氣水合物氣源的形成提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。湖泊-沼澤相沉積中的沉積物粒度較細(xì)，以粉砂巖和泥巖為主，這些細(xì)粒沉積物具有較好的孔隙結(jié)構(gòu)和吸附性能，能夠有效地保存生成的烴類氣體。三角洲相沉積在木里凍土區(qū)也有一定分布，主要形成于河流入湖或入海的區(qū)域。三角洲相沉積的特點(diǎn)是沉積物粒度變化較大，從三角洲平原的粗粒砂巖到三角洲前緣的細(xì)粒粉砂巖和泥巖都有發(fā)育。三角洲平原上，河流帶來的大量碎屑物質(zhì)快速堆積，形成了粗粒的砂巖和礫巖，這些粗粒沉積物具有較高的孔隙度和滲透率，有利于氣體的運(yùn)移。而在三角洲前緣，水體能量相對(duì)較低，細(xì)粒的粉砂巖和泥巖沉積為主，這些細(xì)粒沉積物對(duì)氣體具有較好的封堵作用，有利于氣體的聚集。三角洲相沉積中的有機(jī)質(zhì)來源豐富，既有陸源的植物碎屑，也有海相或湖相的生物遺體。這些不同來源的有機(jī)質(zhì)在不同的沉積亞相中，經(jīng)歷了不同程度的生物降解和熱演化過程，生成了不同類型的烴類氣體。在三角洲前緣的還原環(huán)境中，海相生物遺體中的有機(jī)質(zhì)更容易生成油型氣；而在三角洲平原的陸源沉積物中，植物碎屑中的有機(jī)質(zhì)則更傾向于生成煤型氣。沖積扇相沉積主要發(fā)育在山區(qū)與平原的過渡地帶，是由間歇性洪流攜帶大量碎屑物質(zhì)在山口處堆積形成的。沖積扇相沉積的沉積物粒度粗，分選性差，主要由礫石、砂巖和泥巖組成。由于其沉積物粒度粗，孔隙度和滲透率較高，有利于氣體的快速運(yùn)移。但沖積扇相沉積中的有機(jī)質(zhì)含量相對(duì)較低，一般在0.5%-1%之間，這限制了其作為烴源巖的潛力。然而，在一些沖積扇的扇緣部位，由于水流速度減緩，細(xì)粒沉積物和有機(jī)質(zhì)會(huì)相對(duì)富集，有可能形成局部的烴源巖。在扇緣的低洼地帶，可能會(huì)有少量的湖泊或沼澤發(fā)育，這些區(qū)域的有機(jī)質(zhì)含量相對(duì)較高，在合適的條件下，也能夠生成一定量的烴類氣體。沉積物特征對(duì)天然氣水合物氣源的形成和保存也具有重要影響。粒度是沉積物的重要特征之一，不同粒度的沉積物對(duì)氣體的運(yùn)移和保存能力不同。粗粒沉積物，如砂巖和礫巖，具有較大的孔隙和較高的滲透率，氣體在其中能夠快速運(yùn)移。在砂巖地層中，氣體可以通過連通的孔隙和裂隙，從深部烴源巖向淺部運(yùn)移。但粗粒沉積物對(duì)氣體的吸附能力較弱，不利于氣體的長期保存。細(xì)粒沉積物，如粉砂巖和泥巖，孔隙較小，滲透率較低，氣體在其中運(yùn)移相對(duì)困難。但細(xì)粒沉積物具有較大的比表面積，對(duì)氣體的吸附能力較強(qiáng)，能夠有效地保存氣體。在泥巖中，氣體可以被吸附在黏土礦物的表面，形成吸附氣。泥巖還可以作為蓋層，阻止氣體的逸散，對(duì)天然氣水合物的形成和保存起到保護(hù)作用。沉積物的孔隙結(jié)構(gòu)和滲透率也是影響天然氣水合物氣源的重要因素。良好的孔隙結(jié)構(gòu)和較高的滲透率有利于氣體的運(yùn)移和聚集。在一些孔隙發(fā)育的砂巖中，氣體能夠在孔隙中自由流動(dòng)，當(dāng)遇到合適的圈閉條件時(shí)，就會(huì)聚集形成天然氣水合物。而在孔隙結(jié)構(gòu)較差、滲透率較低的沉積物中，氣體的運(yùn)移受到阻礙，不利于天然氣水合物的形成。在一些致密的泥巖或頁巖中，由于孔隙細(xì)小且連通性差，氣體很難在其中運(yùn)移，往往需要通過斷裂或裂隙等通道才能實(shí)現(xiàn)運(yùn)移。沉積物中的黏土礦物和有機(jī)質(zhì)含量對(duì)天然氣水合物氣源的形成和保存也有重要影響。黏土礦物具有較強(qiáng)的吸附能力，能夠吸附烴類氣體，增加氣體在沉積物中的保存量。不同類型的黏土礦物對(duì)氣體的吸附能力存在差異，蒙脫石等膨脹性黏土礦物對(duì)氣體的吸附能力較強(qiáng)，而高嶺石等非膨脹性黏土礦物對(duì)氣體的吸附能力相對(duì)較弱。有機(jī)質(zhì)是烴類氣體的主要來源，沉積物中有機(jī)質(zhì)的含量和類型決定了產(chǎn)氣的數(shù)量和質(zhì)量。在木里凍土區(qū)，富含腐殖質(zhì)的沉積物中，有機(jī)質(zhì)含量較高，且以III型干酪根為主，這種有機(jī)質(zhì)類型在熱演化過程中主要生成煤型氣。而在一些含有較多水生生物遺體的沉積物中，有機(jī)質(zhì)可能以II型干酪根為主，更傾向于生成油型氣。5.3溫壓條件因素溫度和壓力是影響天然氣水合物形成和分解的關(guān)鍵因素，它們?cè)谀纠飪鐾羺^(qū)天然氣水合物氣源的穩(wěn)定性和分布方面起著至關(guān)重要的作用。溫度對(duì)天然氣水合物的形成和分解具有顯著影響。在木里凍土區(qū)，平均年氣溫在-4.2℃，淺層地溫在0℃左右，這種低溫環(huán)境為天然氣水合物的形成提供了有利條件。低溫能夠降低水分子的運(yùn)動(dòng)速度，使得甲烷等氣體分子更容易被水分子包圍，形成穩(wěn)定的籠狀結(jié)構(gòu)，從而促進(jìn)天然氣水合物的形成。當(dāng)溫度升高時(shí)，天然氣水合物的穩(wěn)定性會(huì)降低。溫度升高會(huì)增加水分子的動(dòng)能，使天然氣水合物的籠狀結(jié)構(gòu)變得不穩(wěn)定，導(dǎo)致氣體分子從水合物中逸出，發(fā)生分解。研究表明，在一定壓力條件下，溫度每升高1℃，天然氣水合物的分解壓力會(huì)增加0.7-1.2MPa。在木里凍土區(qū)，隨著深度的增加，地溫逐漸升高。當(dāng)深度超過天然氣水合物穩(wěn)定帶的底界時(shí)，溫度升高可能導(dǎo)致天然氣水合物分解，使氣源的穩(wěn)定性受到影響。在一些鉆孔中，發(fā)現(xiàn)在天然氣水合物穩(wěn)定帶底界以下，天然氣水合物含量明顯減少，甚至檢測不到，這與溫度升高導(dǎo)致的分解作用密切相關(guān)。壓力也是影響天然氣水合物形成和分解的重要因素。較高的壓力有利于天然氣水合物的形成。在高壓條件下，氣體分子與水分子之間的距離減小，分子間作用力增強(qiáng)，促使天然氣水合物的形成。在木里凍土區(qū)，隨著深度的增加，地層壓力逐漸增大。在天然氣水合物穩(wěn)定帶內(nèi)，壓力條件能夠滿足天然氣水合物的形成要求。一般來說，天然氣水合物穩(wěn)定帶內(nèi)的壓力范圍在3-10MPa之間。當(dāng)壓力降低時(shí)，天然氣水合物會(huì)發(fā)生分解。壓力降低會(huì)減弱氣體分子與水分子之間的相互作用，破壞天然氣水合物的籠狀結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致氣體逸出。在一些工程活動(dòng)中，如鉆井、開采等，可能會(huì)改變地層的壓力狀態(tài)，導(dǎo)致天然氣水合物分解。在木里凍土區(qū)進(jìn)行天然氣水合物勘探時(shí)，鉆井過程中如果壓力控制不當(dāng)，可能會(huì)引起天然氣水合物的分解，影響勘探結(jié)果。溫度和壓力的變化還會(huì)影響天然氣水合物氣源的運(yùn)移和聚集。在溫度和壓力的作用下，氣體在地下水中的溶解度會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)溫度升高或壓力降低時(shí)，氣體在地下水中的溶解度減小，氣體容易從地下水中析出，形成游離氣。這些游離氣在浮力和壓力差的作用下，會(huì)發(fā)生運(yùn)移。如果遇到合適的圈閉條件，游離氣就會(huì)聚集，為天然氣水合物的形成提供氣源。在木里凍土區(qū)，由于溫度和壓力的分布不均勻，氣體的運(yùn)移和聚集也呈現(xiàn)出不均勻的特點(diǎn)。在一些溫度和壓力條件適宜的區(qū)域，氣體更容易聚集，形成天然氣水合物的富集區(qū)。在背斜構(gòu)造的頂部，由于地層壓力相對(duì)較低，溫度也相對(duì)較低，有利于氣體的聚集和天然氣水合物的形成。溫度和壓力條件的動(dòng)態(tài)變化對(duì)木里凍土區(qū)天然氣水合物氣源的穩(wěn)定性和分布產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。隨著全球氣候變暖，木里凍土區(qū)的溫度有升高的趨勢。溫度升高可能導(dǎo)致天然氣水合物分解，使氣源的穩(wěn)定性受到威脅。溫度升高還可能改變氣體的運(yùn)移和聚集規(guī)律，影響天然氣水合物的分布。在一些原本適合天然氣水合物形成的區(qū)域，由于溫度升高，天然氣水合物可能會(huì)分解，導(dǎo)致氣源減少。而在一些溫度較低的區(qū)域，可能會(huì)因?yàn)闇囟鹊淖兓霈F(xiàn)新的天然氣水合物聚集區(qū)。六、木里凍土區(qū)天然氣水合物氣源研究案例分析6.1聚乎更礦區(qū)氣源分析聚乎更礦區(qū)作為木里凍土區(qū)天然氣水合物研究的重點(diǎn)區(qū)域，其氣源特征具有典型性和代表性。該礦區(qū)位于木里煤田西段，整體為一復(fù)式背向斜構(gòu)造，由一個(gè)背斜和兩個(gè)向斜組成，天然氣水合物科學(xué)鉆探試驗(yàn)區(qū)位于南部向斜的三露天內(nèi)。在氣源類型方面，聚乎更礦區(qū)天然氣水合物氣源呈現(xiàn)出混合成因的特征。通過對(duì)該礦區(qū)多個(gè)鉆孔的天然氣水合物樣品以及巖芯解吸氣、頂空氣等的分析，發(fā)現(xiàn)氣體組成具有明顯的混合特征。甲烷含量一般在90%-95%之間，重?zé)N（C2+）含量在1%-5%之間。在一些鉆孔中，甲烷含量為92%，乙烷含量為2%，丙烷含量為0.5%。這種氣體組成既不同于典型的微生物成因氣（甲烷含量一般在95%以上，重?zé)N含量極低），也不同于典型的熱解成因氣（重?zé)N含量相對(duì)較高）。從碳?xì)渫凰靥卣鱽砜矗淄樘纪凰兀é?3C1）值介于微生物成因氣和熱解成因氣之間，一般在-55‰--45‰之間。在聚乎更礦區(qū)的部分樣品中，δ13C1值為-50‰左右，氫同位素（δDCH4）值一般在-200‰--100‰之間，同樣具有過渡性特征。聚乎更礦區(qū)氣源的形成機(jī)制與該區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造和沉積環(huán)境密切相關(guān)。在地質(zhì)構(gòu)造上，礦區(qū)受到北部托萊山構(gòu)造帶和南部大通山構(gòu)造帶的相向逆沖控制，斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，以北西西、東西走向的逆沖斷層為主，這些斷裂為深部熱解氣的運(yùn)移提供了通道。深部熱解氣在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的壓力差作用下，沿著斷裂向上運(yùn)移，與淺部由微生物作用產(chǎn)生的微生物成因氣相遇并混合。在聚乎更礦區(qū)的一些斷裂附近，混合成因氣的含量明顯較高，這表明斷裂在氣源混合過程中起到了關(guān)鍵作用。沉積環(huán)境方面，聚乎更礦區(qū)中侏羅統(tǒng)木里組下段為辮狀河沖積平原相，上段以湖泊-沼澤相為主，江倉組下段主要為三角洲-湖泊相。這些沉積環(huán)境有利于有機(jī)質(zhì)的大量堆積和保存，為微生物成因氣和熱解成因氣的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。在湖泊-沼澤相沉積中，有機(jī)質(zhì)豐富，微生物活動(dòng)強(qiáng)烈，生成了大量的微生物成因氣；而在深部的含煤地層中，有機(jī)質(zhì)在熱演化作用下生成了熱解成因氣。影響聚乎更礦區(qū)氣源的因素主要包括地質(zhì)構(gòu)造、沉積環(huán)境和溫壓條件。地質(zhì)構(gòu)造方面，除了斷裂構(gòu)造對(duì)氣體運(yùn)移和混合的影響外，褶皺構(gòu)造也改變了地層的形態(tài)和產(chǎn)狀，影響了氣源的聚集空間。背斜構(gòu)造的頂部，巖石孔隙度相對(duì)較大，有利于氣體的聚集；而向斜構(gòu)造的底部，地層較為致密，氣體運(yùn)移相對(duì)困難。在聚乎更礦區(qū)的背斜頂部，發(fā)現(xiàn)了天然氣水合物的富集區(qū)域，這與褶皺構(gòu)造對(duì)氣源的影響密切相關(guān)。沉積環(huán)境方面，不同沉積相的沉積物特征對(duì)氣源的形成和保存產(chǎn)生了重要影響。湖泊-沼澤相沉積中的細(xì)粒沉積物具有較好的孔隙結(jié)構(gòu)和吸附性能，能夠有效地保存生成的烴類氣體；而三角洲相沉積中的粗粒沉積物則有利于氣體的運(yùn)移。溫壓條件方面，聚乎更礦區(qū)的溫度和壓力條件在天然氣水合物穩(wěn)定帶內(nèi)能夠滿足天然氣水合物的形成要求。隨著深度的增加，溫度和壓力的變化會(huì)影響天然氣水合物的穩(wěn)定性和氣體的運(yùn)移、聚集。在天然氣水合物穩(wěn)定帶的底界附近，由于溫度升高，天然氣水合物可能會(huì)分解，導(dǎo)致氣源的穩(wěn)定性受到影響。6.2哆嗦公馬礦區(qū)氣源分析哆嗦公馬礦區(qū)位于木里煤田西段，與聚乎更礦區(qū)相鄰，在氣源特征上既有相似之處，也存在一定差異。在氣源類型方面，哆嗦公馬礦區(qū)天然氣水合物氣源同樣呈現(xiàn)出混合成因的特點(diǎn)，但與聚乎更礦區(qū)相比，微生物成因氣的比例相對(duì)較高。通過對(duì)該礦區(qū)多個(gè)鉆孔的氣體樣品分析，發(fā)現(xiàn)甲烷含量一般在93%-97%之間，略高于聚乎更礦區(qū)；重?zé)N（C2+）含量在0.5%-3%之間，相對(duì)較低。在一些鉆孔中，甲烷含量為95%，乙烷含量為1%，丙烷含量為0.3%。從碳?xì)渫凰靥卣鱽砜矗淄樘纪凰兀é?3C1）值一般在-53‰--48‰之間，氫同位素（δDCH4）值在-180‰--120‰之間，均顯示出微生物成因氣和熱解成因氣混合的特征，且微生物成因氣的影響更為顯著。哆嗦公馬礦區(qū)氣源的形成機(jī)制與聚乎更礦區(qū)類似，也受到地質(zhì)構(gòu)造和沉積環(huán)境的影響。在地質(zhì)構(gòu)造上，礦區(qū)同樣受到北部托萊山構(gòu)造帶和南部大通山構(gòu)造帶的影響，斷裂構(gòu)造發(fā)育，為氣體運(yùn)移提供了通道。與聚乎更礦區(qū)相比，哆嗦公馬礦區(qū)的斷裂密度相對(duì)較低，這可能導(dǎo)致深部熱解氣的運(yùn)移效率相對(duì)較低，從而使得微生物成因氣在氣源中的比例相對(duì)較高。沉積環(huán)境方面，哆嗦公馬礦區(qū)在中侏羅世時(shí)期也經(jīng)歷了湖泊-沼澤相和三角洲相沉積，但與聚乎更礦區(qū)相比，湖泊-沼澤相沉積的范圍相對(duì)更廣，持續(xù)時(shí)間更長。這種沉積環(huán)境有利于微生物的大量繁殖和有機(jī)質(zhì)的分解，從而促進(jìn)了微生物成因氣的生成。影響哆嗦公馬礦區(qū)氣源的因素與聚乎更礦區(qū)既有相同點(diǎn)，也有不同點(diǎn)。地質(zhì)構(gòu)造方面，斷裂和褶皺構(gòu)造同樣對(duì)氣源的分布產(chǎn)生重要影響。但由于斷裂密度和褶皺形態(tài)的差異，使得氣源在礦區(qū)內(nèi)的分布與聚乎更礦區(qū)有所不同。在一些斷裂附近，雖然也有熱解氣的運(yùn)移和聚集，但由于斷裂密度較低，熱解氣的影響范圍相對(duì)較小。褶皺構(gòu)造的形態(tài)和軸向也會(huì)影響氣源的聚集，在背斜和向斜的不同部位，氣源的組成和含量存在差異。沉積環(huán)境方面，沉積物特征的差異對(duì)氣源的形成和保存產(chǎn)生了重要影響。哆嗦公馬礦區(qū)湖泊-沼澤相沉積中的沉積物粒度更細(xì)，黏土礦物含量更高，這使得沉積物對(duì)微生物成因氣的吸附能力更強(qiáng)，有利于微生物成因氣的保存。而聚乎更礦區(qū)三角洲相沉積中的粗粒沉積物相對(duì)較多，有利于熱解氣的運(yùn)移。溫壓條件方面，哆嗦公馬礦區(qū)與聚乎更礦區(qū)的溫度和壓力條件在天然氣水合物穩(wěn)定帶內(nèi)基本相似，但在穩(wěn)定帶的邊界附近，由于地形和地質(zhì)構(gòu)造的差異，溫度和壓力的變化可能會(huì)有所不同，從而影響天然氣水合物的穩(wěn)定性和氣體的運(yùn)移、聚集。6.3不同礦區(qū)氣源對(duì)比與啟示聚乎更礦區(qū)和哆嗦公馬礦區(qū)氣源既有相同點(diǎn)，也有不同點(diǎn)。在氣源類型上，兩者均以混合成因氣為主，這反映了木里凍土區(qū)天然氣水合物氣源形成的共性特征。地質(zhì)構(gòu)造和沉積環(huán)境是影響氣源形成的重要因素。木里凍土區(qū)特殊的構(gòu)造背景和沉積歷史，使得深部熱解氣和淺部微生物成因氣有機(jī)會(huì)混合，形成混合成因氣。在聚乎更礦區(qū)和哆嗦公馬礦區(qū)，均受到北部托萊山構(gòu)造帶和南部大通山構(gòu)造帶的影響，斷裂構(gòu)造發(fā)育，為深部熱解氣的運(yùn)移提供了通道。沉積環(huán)境方面，兩個(gè)礦區(qū)在中侏羅世時(shí)期都經(jīng)歷了湖泊-沼澤相和三角洲相沉積，為有機(jī)質(zhì)的堆積和微生物的活動(dòng)提供了條件。兩個(gè)礦區(qū)氣源也存在差異。哆嗦公馬礦區(qū)微生物成因氣的比例相對(duì)較高。從氣體組成來看，哆嗦公馬礦區(qū)甲烷含量一般在93%-97%之間，略高于聚乎更礦區(qū)；重?zé)N（C2+）含量在0.5%-3%之間，相對(duì)較低。從碳?xì)渫凰靥卣鱽砜?，哆嗦公馬礦區(qū)甲烷碳同位素（δ13C1）值一般在-53‰--48‰之間，氫同位素（δDCH4）值在-180‰--120‰之間，均顯示出微生物成因氣的影響更為顯著。這可能與哆嗦公馬礦區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造和沉積環(huán)境有關(guān)。在地質(zhì)構(gòu)造上，該礦區(qū)斷裂密度相對(duì)較低，深部熱解氣的運(yùn)移效率相對(duì)較低。在沉積環(huán)境上，湖泊-沼澤相沉積的范圍相對(duì)更廣，持續(xù)時(shí)間更長，有利于微生物的大量繁殖和有機(jī)質(zhì)的分解，從而促進(jìn)了微生物成因氣的生成。通過對(duì)不同礦區(qū)氣源的對(duì)比分析，為木里凍土區(qū)天然氣水合物的勘探開發(fā)提供了重要啟示。在勘探方面，地質(zhì)構(gòu)造和沉積環(huán)境是尋找天然氣水合物的關(guān)鍵因素。斷裂構(gòu)造發(fā)育的區(qū)域，深部熱解氣運(yùn)移活躍，可能形成天然氣水合物的富集區(qū)。在聚乎更礦區(qū)的一些斷裂附近，發(fā)現(xiàn)了天然氣水合物的高含量區(qū)域。沉積環(huán)境對(duì)氣源的影響也不容忽視。湖泊-沼澤相沉積有利于微生物成因氣的生成，而三角洲相沉積則對(duì)熱解氣的運(yùn)移和聚集有一定作用。在勘探過程中，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注這些沉積相發(fā)育的區(qū)域。在開發(fā)方面，氣源類型和組成會(huì)影響天然氣水合物的開采方式和技術(shù)選擇?；旌铣梢驓獾拇嬖?，使得開采過程中需要考慮不同類型氣體的特性。對(duì)于以微生物成因氣為主的區(qū)域，由于微生物成因氣的甲烷含量較高，開采時(shí)需要更加注重防止甲烷的泄漏，以減少對(duì)環(huán)境的影響。對(duì)于熱解成因氣含量較高的區(qū)域，需要考慮熱解氣中重?zé)N的處理問題。還需要根據(jù)不同礦區(qū)氣源的特點(diǎn)，制定合理的開采方案，以提高開采效率和資源利用率。七、結(jié)論與展望7.1研究主要結(jié)論通過對(duì)南祁連木里凍土區(qū)天然氣水合物氣源的深入研究，取得了以下主要結(jié)論：木里凍土區(qū)天然氣水合物氣源類型呈現(xiàn)多樣化，包括熱成因氣、微生物成因氣以及混合成因氣。熱成因氣重?zé)N含量相對(duì)較高，甲烷碳同位素（δ13C1）值一般在-45‰--30‰之間，氫同位素（δDCH4）值一般在-150‰--50‰之間，主要來源于石炭系和侏羅系的含煤地層。微生物成因氣甲烷含量高，重?zé)N含量極低，δ13C1值通常小于-55‰，δDCH4值一般在-25