于兴河地质大学
『壹』 南海中北部陆坡区沉积层序特征与天然气水合物成藏的关系研究
沙志彬1,2，郭依群2，杨木壮3，梁金强2，王力峰2
沙志彬（1972－），男，教授级高级工程师，博士研究生，主要从事石油地质和天然气水合物的研究，E-mail:[email protected]。
注：本文曾发表于《海洋地质与第四纪地质》2009年第5期，本次出版有修改。
1.中国地质大学资源学院，武汉430074
2.广州海洋地质调查局，广州510760
3.广州大学地理科学学院，广州510006
摘要：本文通过对南海中北部陆坡区地层的地震相和沉积相分布特征、层序地层和沉积体系的综合分析，研究其沉积层序的特征，并对该区域沉积条件与水合物聚集成藏的关系进行了分析和探讨。结果表明：沉积环境对天然气水合物的聚集成藏有明显的控制作用，不同构造背景下的沉积环境、沉积相类型、砂泥比以及沉积体的沉积速率均影响和控制了天然气水合物的发育和赋存；海底重力流沉积，尤其是等深流和浊流沉积，由于其沉积速率高、含砂率适中、孔隙空间较大，从而有利于天然气水合物的发育；三角洲前缘的滑塌扇以及位于构造转折处的斜坡扇，为天然气水合物发育和赋存的有利相带。
关键词：南海；沉积层序特征；天然气水合物；成藏
The Study of Correlation Between Features of Sedimentary Sequences and Gas Hydrates Reservoirs in the Middle-Northern Slope of South China Sea
Sha Zhibin1,2,Guo Yiqun2,Yang Muzhuang3,Liang Jinqiang2,Wang Lifeng2
1.Schoo1 of Earth resources,China University of Geosciences,Wuhan 430074,China
2.Guangzhou Marine Geological Survey,Guangzhou 510760,China
3.School of Geographical Sciences,Guangzhou University,Guangzhou 510006,China
Abstract:Through the studies of distribution characteristics of seismic facieses and sedimentary facieses and the syntheses of sequence stratigraphy and sedimentary system in the sediments of middle-northern slope of South China Sea,we thus identify features of sedimentary sequences and meanwhile further analyze and discuss correlation between sedimentary condition and accumulation of gas hydrates reservoirs in this region.The researching results show that there are apparent controlling affect for gas hydrate accumulation in different depositional environment.Occurrence of gas hydrate was controlled by different depositional environment,precipitation facie,sand/shale and deposition rate.Because of high deposition rate and large pore,density current,especially,contour current and resedimented rock is favorable for growing of gas hydrate.Delta front slumpfan and slope fan in structure turning is favorable for accumulating of gas hydrate.
Key words:the middle-northern slope of South China Sea,features of sedimentary sequences,gas hydrates,reservoirs
0 引言
南海海盆自晚中新世张裂结束以来，新洋壳逐步冷却，盆地发生热沉降作用，构造上以垂向运动为主，出现大规模的海侵活动，形成了上中新统—第四系的区域披覆层[1]。该沉积期距今约10.2～1.9 Ma。在晚中新世早期未发生大规模海退、陆架遭受剥蚀的基础上，发生了广泛沉积，逐渐形成了陆架陆坡，其中至少发生了6次海平面变化，在大陆架边缘形成了一系列低水位三角洲，在陆坡下形成了许多低水位扇或低水位重力流水道砂岩沉积[1]。正是在此沉积背景条件下，造就了南海北部陆坡区成为天然气水合物广泛发育的地区。2007年5月，我国在南海北部海域成功钻获天然气水合物实物样品，证实了南海北部蕴藏有丰富的水合物资源[2]。
本文通过对南海中北部陆坡区所采集的高分辨率地震资料详细解释，同时对该研究区地层的地震相和沉积相分布特征、层序地层和沉积体系的分析，从而研究该区域的沉积层序特征，探讨其沉积条件与天然气水合物聚集成藏的关系。
1 区域地质背景
中中新世末，南海发生了强烈的区域性构造运动，导致南海北部陆缘中中新世晚期至晚中新世早期之间的沉积间断，在西部的琼东南盆地表现最为强烈：隆起部位上全部或局部缺失含超微化石N15- N17带的地层或含N10—N11带的下部地层[3]。这次沉积间断之后，南海北部进入构造沉降阶段，继续遭受海侵，海平面呈快速上升的趋势，使得一直隆起于水面的东沙、神狐—一统隆起也遭海水波及而接受沉积。南海北部陆缘除了东沙群岛、神狐—一统隆起一带为滨浅海环境外，其余地区以浅海－半深海相沉积环境为主[4-6]。
晚中新世中晚期时，南海北部再度发生海侵，其规模和范围要比晚中新世早期海侵更大，并一直持续到上新世早期，这期间研究区大部分地层具有较深水环境的沉积特征。据钻井资料显示，在上新世早期，研究区浅海陆架的沉积范围和水深均超过现代，东沙、神狐—一统古隆起也淹没于水下，沉积了一套台地碎屑岩[5-6]。
上新世晚期，南海北部发生海退，一直持续到更新世早期，更新世晚期又有一次较大的海侵，随后由于里斯和玉木冰期的影响，海平面再次下降[5]。全新世时，因再度发生海侵才形成南海北部目前的面貌。据广州海洋地质调查局与美国哥伦比亚大学拉蒙特－多尔蒂地质观察所合作取样的资料来看，南海北部大陆坡第四纪地层的岩石性质较单一，为深灰色粉砂质黏土夹火山灰。晚更新世以来一直都处在半深海的沉积环境，时有浊流和火山喷发，对沉积环境有影响[4,7]。
2 地震相及沉积相分布特征
2.1 地震相划分及特征
研究区由于缺乏岩心或露头资料，因而在沉积相的综合分析过程中，对地震信息的综合研究显得特别重要。通过对研究区所采集的高分辨率地震资料进行综合分析，从地震反射属性（频率、振幅、连续性）、内部反射结构和外部形态3个方面对研究区的地震相进行了划分和分类，综合分析地震反射波组特征后，认为在本研究区晚中新世以来的地层层序主要发育11类地震相，其反射特征见表1。
2.2 沉积相分析
沉积相分析建立在地震相划分的基础上，主要是通过对区域地质特征、海平面变化特征以及各层序的地震相、地震速度－岩性分析结果以及各相序之间的关系研究，综合分析其形成的水动力条件、沉积环境的差异及其特定的沉积作用，确定沉积相。在一个地震层序内，由于时代的变迁，沉积相在纵、横向有所变化，在相图中只标示主要的沉积相。
层序C
从层序C中的地震相分布位置来看（表1），除了研究区中北部振幅较强外，其余大部分地区均为弱振幅反射，由北向南连续性逐渐变差，振幅和波形排列在大面积范围内较稳定，横向上缓慢变化，内部主要为平行－亚平行结构，反映了以开阔海为主、水体相对宁静的沉积环境。
砂岩体积分数（Ps值）分析显示，研究区东部和南部Ps值较高，为40％～70％，西北部和东北部较低，小于25％，其余地区Ps值都在30％左右，砂岩体积分数所反映的物源方向与区域上的物源方向相反。据ODP在调查区东南部的1146和1148钻井资料揭示，上中新统这套地层的碳酸盐岩体积分数较高，采集的沉积物大约有50％是由碳酸盐组成的，沉积物特性反映出上中新统是典型的陆坡深水沉积[7]。这可能是导致其Ps值偏高的原因。
根据地震相分布特征和Ps值，结合ODP钻井及区域地质资料分析，认为研究区西北和东北部广泛发育三角洲相沉积，局部三角洲前缘地区发育滑塌扇；在研究区中部，发育斜坡扇沉积；除研究区西南部发育小范围的深海相沉积外，其他地区主要为浅海－半深海相沉积（图1）。
层序B
从层序B中的地震相分布来看（表1），层序B主要为一套振幅较弱的中－高频的反射层，坳陷内连续性较好，由隆起向上逐渐变差，内部主要为平行－亚平行结构，反映了水体相对宁静的低能沉积环境。
表1 南海中北部陆坡区地震相类型及特征
图1 研究区层序C地震相－沉积相分布图
该层序的发育基本继承了C层序的特征，不论是沉积厚度的变化还是Ps值的分布，都与层序C基本一致，只是Ps值更低，为20％～60％，沉积中心依然位于调查区北部，最大厚度可达1 200 m。
地震相分析认为层序B由北向南依次发育三角洲、滑塌扇、浅海－半深海、深海相沉积沉积，研究区中部还发育斜坡扇（图2）。层序B除继承性发育了水下高地沉积外，与层序C相比，三角洲范围有所减小，滑塌扇发育更为广泛，深海相沉积范围扩大。上述现象反映了海平面上升、水体逐渐加深以及沉积相向陆推进的特点。滑塌扇发育更为广泛的现象，反映了上新世与晚中新世相比，陆坡区的构造活动有所增加，水动力条件较强的沉积特征。
图2 研究区层序B地震相－沉积相分布图
层序A
从层序A中的地震相分布来看（表1），层序A总体为一套层次密集、振幅较弱、较连续的反射层，波形排列在大面积范围内较稳定，横向上缓慢变化，主要为平行－亚平行反射结构，席状－席状披盖外形。层序A的Ps值较层序B更低，为15％～50％。上述现象反映了层序A总体上为水体相对宁静的低能沉积环境。
根据对层序A地震相分析，认为层序A由北向南依次发育三角洲、滑塌扇、浅海－半深海相沉积。层序A除继承发育了水下高地沉积外，与层序B相比，层序A北部三角洲范围略有扩大，斜坡扇的范围较层序B也有所增加，与此相反，滑塌扇沉积范围迅速减少。该现象反映在第四纪时期，海平面略有下降，沉积相整体向海推进的趋势（图3）。滑塌扇范围减少同时也表明了进入第四纪以来，陆坡区构造活动相对微弱，水动力条件有所减弱的构造沉积现象。
3 层序地层分析
研究区在晚中新世以来处于区域热沉降阶段，构造活动相对微弱，地层的形成发育及分布模式主要受相对海平面变化的制约[4-6]，它与HAQ等[14]建立的全球层序地层表中的二级层序TB3相对应，其形成明显地受到一个较大级别基准面变化旋回（二级）的控制。根据研究区地震资料，在二级层序的基础上，可以进一步划分出A1、A2、B1、B2和C1、C26个中级基准面旋回（三级层序）（图4、5），它们与全球以及珠江口盆地的中级基准面变化具有较好地对应关系。其中C1、B1、A1、A2分别对应于TB3.1、3.4、3.9、3.10,C2相当于3.2和3.3的叠加，B2相当于3.5、3.6、3.7和3.8的叠加（表2）。
图3 研究区层序A地震相－沉积相分布图
层序C1形成于晚中新世早期，在二级海平面加速上升初期形成，地震剖面显示为一套中连续，弱振幅的楔状反射层，从滨岸向海盆方向，厚度逐渐减薄，反映了由补偿沉积A/S≥1向非补偿性沉积S→0的变化过程，由低位体系域、海进体系域组成。低位体系域主要为一些发育于凹陷底部的扇体，地震剖面上表现为中弱振幅、中－差连续，上超充填外形。海进体系域由一系列向滨岸上超的中－弱振幅准层序叠加而成。
层序C：形成于晚中新世晚期，在二级海平面加速上升中期形成，为一套中连续一连续、强弱振幅交替反射层，反射振幅从滨岸向海盆方向逐渐变弱，连续性逐步变好。该层序主要由海进体系域和高水位体系域组成。低位体系域不太发育，只在凹陷底部发育一些小规模的低位扇体；高水位体系域由一套中强振幅、连续的以垂向加积为主的准层序组成。
层序B1形成于上新世早期，在海平面加速上升末期形成，为一套连续的强弱振幅交替的楔状反射层，从滨岸—海盆方向，沉积厚度逐渐减薄。该层序具有双层结构，上部为海进体系域，下部为低水位体系域，其中海进体系域具有明显的向陆阶进特点，向海下超于层序底界之上，低位体系域主要为低位扇等沉积。
层序B2形成于上新世中晚期，为一套在二级海平面缓慢上升—缓慢下降阶段形成的中连续—连续、中—强振幅楔状反射层，从滨岸—海盆方向，沉积厚度逐渐减薄。主要由海进体系域和高水位体系域组成，在斜坡带发育小规模的低水位扇体。地震剖面显示在陆坡区发育有大型波状或丘状的反射层，推测为三角洲前缘的滑塌扇沉积。
层序A1形成于全新世早期，在二级海平面加速下降阶段形成，为一套连续一中连续、中—弱振幅反射层，在大陆架边缘一带沉积最厚，向滨岸和海盆方向同时减薄。由低位体系域和海进体系域组成，层序底界下切河谷非常发育，低水位体系域由一系列中-强振幅、向海进积的准层序叠加而成，在陆坡区发育代表重力流沉积的大型波状波痕层理；海进体系域由一组中弱振幅，向陆上超的准层序叠加而成。
表2 研究区晚中新—全新世层序地层划分表
图4 A测线上中新统—第四系地震反射特征
层序A2形成于全新世，在二级海平面加速下阶段形成，为一套连续—中连续、强弱振幅交替的反射层，在大陆架边缘一带最厚，向滨岸和海盆方向同时减薄，由海进体系域和高水位体系域组成，在陆坡区发育大型波状波痕层理。
总体来看，这6个层序宏观上为一套楔状地层，从陆架—陆坡—海盆方向，厚度逐渐减小，这与研究区离北岸物源区较远，总体上物源供给不足有关，层序的组合具有如下特点（图6）：层序C1、C2和B1在二级海平面加速上升阶段形成，以向陆退积组合为特征，地震剖面（图4,5）显示3个层序的沉积厚度均从陆架—陆坡—海盆方向逐渐减薄，形成一套楔状地层。其成因是由于海平面的持续上升，最大有效可容空间向滨岸方向迁移，物源的供给量（S）小于可容空间的增长量（A），造成从滨岸往海盆方向，物源逐渐减少，由补偿沉积（A/S≥1）向非补偿性沉积（S→0）过程变化，可容空间未能被沉积物有效充填。这种叠加方式具有沉积物向上减薄、变细，水体向上加深的正旋回特点。层序B2在二级海平面缓慢上升—缓慢下降阶段形成，其叠置方式以垂向加积为主，在形成过程中最大有效可容空间位置基本保持不变，物源供给速度与海平面变化速度大致相当，总体上该地层岩性偏细而且在垂向上岩性变化不大，水体深度、地层厚度相对稳定。层序A1和A2在二级基准面加速下降阶段形成，其叠置方式以向海进积为主，有效可容空间不断向海方向迁移，物源供给速度略大于海平面下降速度，这种叠加方式在垂向上造成沉积物向上加厚变粗，水体向上变浅，在海平面下降过程中，滨岸物质被不断带到陆架边缘之下沉积，从而造成了沉积厚度在大陆架边缘-陆坡一带最厚，向滨岸上超减薄，向海盆区前积、下超减薄的分布特点[1,3,5]。
图5 A测线层序地层分析
图6 研究区上中新统－第四系三级层序组合模式
SS为向海进积组合；VS为垂向加积组合；LS为向陆退积组合
4 沉积体系分析
沉积体系是指在成因上由现代或古代沉积作用和沉积环境联系在一起的岩相三维组合[3]，掌握了不同沉积体系的特征及其在不同盆地内的分布规律，就可以利用已知的资料预测盆地内不同沉积相的分布和它们的形态[5]。
层序C
层序C早期，全球海平面下降最大，海平面最低[15]，河流的下切作用较强，能延伸到较远的陆坡区，在层序C的底部（低位体系域），广泛发育斜坡扇沉积。随着海平面上升，水体逐渐加深，形成了过渡体系域的过渡相（如在研究区中北部发育三角洲沉积体系）和高位体系域的浅海—半深海相地层，发育浅海—半深海沉积体系[1,4]。
层序C的沉积受盆地的区域沉降作用控制，以填平补齐为主要沉积特征，物源主要来自于研究区北部。沉积中心位于研究区中北部，最大沉积厚度超过1 800 m，研究区南部较薄，最薄处不到200 m。
层序B
上新世早期再度发生海侵，其规模和范围要比层序C时期都大，海平面上升至新生代以来的最高位，在这期间研究区大部分地层具有较深水环境的沉积特征，沉积了一套半深海－深海相地层。在北部陆坡尽管依然发育三角洲沉积体系，但三角洲范围有所缩小，滑塌扇以及高水位体系域的范围进一步扩大，显示了水体向陆推进，海平面上升的趋势。
层序B沉积时的水体比层序C明显加深，沉积序列呈现向陆推进的格局，平均沉积厚度介于500～900 m，沉积中心位于研究区中北部，最大沉积厚度超过1 800m。
层序A
全新世—现今，南海北部处于海平面开始缓慢下降的高水位期。除研究区北部三角洲范围进一步扩大以外，研究区南部的浊积扇、斜坡扇的范围较层序B有所增加。浅海、半深海相整体向海推进。
层序A沉积中心位于研究区中北部，最大沉积厚度超过1 500 m。
5 有利于天然气水合物成藏的沉积条件
沉积环境对天然气水合物的聚集成藏有明显的控制作用。具体而言，不同构造背景下的沉积环境、沉积相类型、砂泥比以及沉积体的沉积速率均影响和控制了天然气水合物的发育和赋存[2,8]。从沉积相类型来看，海底重力流沉积，尤其是等深流和浊流沉积，由于其沉积速率高、含砂率适中、孔隙空间较大而有利于天然气水合物的发育[9]。砂泥比是影响水合物发育和赋存的另一个重要因素。砂泥比直接影响储集空间和孔隙水的发育，从而影响天然气水合物的发育。大量的岩心资料表明：砂泥比值过高或过低均不利于水合物的发育。地层中含砂率过低、储集空间小、孔隙水少，不利于天然气水合物的形成；反之，如果含砂率过高，封闭性随之减弱，同样不利于水合物的形成。此外，较高的沉积速率也有利于水合物的生成和聚集[7]。沉积速率高的区域聚积了大量的有机碎屑物，由于迅速埋藏在海底未遭受氧化作用而保存下来，并在沉积物中经细菌作用转变为大量的甲烷，并且，快速堆积的沉积体易形成欠压实区，从而可构成良好的流体输导体系，有利于水合物的形成与成藏[10-12]。
从沉积相分布来看，研究区的北部三角洲较为发育，在陆坡的转折端，还发育滑塌扇沉积，这些沉积体的沉积厚度大，具有较高的沉积速率，有机质含量丰富，能为天然气水合物的形成提供充足气源[13-14]。研究区上新统以来沉积相与BSR分布范围对比表明，三角洲前缘的滑塌扇为天然气水合物发育和赋存的有利沉积相[15]。此外，在研究区中西部，斜坡扇的发育也为天然气水合物的发育和赋存提供了极为有利的沉积环境：斜坡扇较高的沉积速率和丰富的有机质含量[11]，不仅有利于气体的生成，而且有利于天然气水合物的富集[16]。总之，上新统以来沉积相分析表明，本研究区位于三角洲前缘的滑塌扇以及位于构造转折处的斜坡扇为天然气水合物发育和赋存的有利相带[17-18]。
6 结论
在岩心或露头资料较少的情况下，通过对南海中北部陆坡区地层的地震相和沉积相分布特征、层序地层和沉积体系的综合分析，从而研究其沉积层序的特征，并对该区域沉积条件与水合物聚集成藏的关系进行了分析、探讨和研究。经过综合分析得出结论如下：
1）南海中北部陆坡区地层的地震相和沉积相类型多样复杂，通过分析得出了研究区地震相－沉积相分布特征，并对进行了层序地层和沉积体系分析。
2）沉积环境对天然气水合物的聚集成藏有明显的控制作用。具体而言，不同构造背景下的沉积环境、沉积相类型、砂泥比以及沉积体的沉积速率均影响和控制了天然气水合物的发育和赋存。
3）从沉积相类型来看，海底重力流沉积，尤其是等深流和浊流沉积，由于其沉积速率高、含砂率适中、孔隙空间较大而有利于天然气水合物的发育。
4）从沉积相分布来看，研究区位于三角洲前缘的滑塌扇以及位于构造转折处的斜坡扇为天然气水合物发育和赋存的有利相带。
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『贰』 南海北部陆坡神狐海域HS-岩心表层沉积物古菌多样性
张勇1，苏新1，陈芳2，蒋宏忱1，陆红峰2，周洋2，王媛媛1
张勇（1981－），男，博士研究生，主要从事海洋地质微生物研究。
1.中国地质大学地质微生物实验室，北京100083
2.广州海洋地质调查局，广州510760
摘要：利用分子生物学技术，分析南海北部神狐海域天然气水合物潜力区HS-373PC岩心表层沉积物中古菌多样性，从沉积物中提取总DNA并扩增古菌16S rRNA基因序列，对克隆文库进行系统发育分析。结果显示：所有古菌序列均属于泉古菌（Crenarchaeota）和广古菌（Euryarchaeota）。其中泉古菌以C3为主要类群，另有少量序列属于marine benthic group (MBG)-B,MBG-C、marine crenarchaeotic group I (MGI）、marine hydrothermal vent group (MHVG）和novel group of crenarchaea(NGC）；广古菌以MBG-D为主，其他序列分别属于Unclassified Euryarchaeotic Clusters-1/2 (UEC-1/2）。
关键词：古菌多样性；16S rRNA；海洋沉积物；天然气水合物调查区；神狐海域；南海北部陆坡
Archaea Diversity in Surface Marine Sediments from Shenhu Area,Northern South China Sea
Zhang Yong1,Su Xin1,Chen Fang2,Jiang Hongchen1,Lu Hongfeng2,Zhou Yang2,Wang Yuanyuan1
1.Geomicrobiology Laboratory,School of Ocean Sciences,China University of Geosciences,Beijing 100083,China
2.Guangzhou Marine Geological Survey,Guangzhou 510760,China
Abstract:Archaeal diversity in the surface sediments from Shenhu Area in South China Sea was studied with the use of 16S rRNA gene phylogenetic analysis.All the retrieved archaeal clone sequences could be grouped into Marine Benthic Group(MBG)-B,-C and-D,Novel Group of Crenarchaea,C3,Marine Hydrothermal Vent Group,Marine Crenarchaeotic Group I,and unclassified euryarhaeotic group,among which MBG-D and C3 were the most predominant groups in the Euryarchaeota and Crenarchaeota,respectively.The results indicated that archaea were abundant and diverse in surface sediments from the northern South China Sea.
Key words:archaeal diversity; 16S rRNA; marine sediments; gas hydrate exploration area; shenhu area;northern south China Sea
0 引言
海洋生态环境独特，具有高盐、高压、低温、寡营养和光照强度变化大等特点。生活在这一复杂环境中的微生物为适应独特环境条件，在物种类型、代谢类型、功能基因组成和生态功能上形成丰富的多样性[1]，其中原核微生物主要为古菌和细菌两大类群[2]。早期有关古菌存在及多样性的研究仅局限于温度、p H和盐度比较极端与厌氧的环境下，在这些极端环境中发现了超嗜热菌、极端嗜酸菌、极端嗜盐菌和产甲烷菌。目前已经从热泉、热液喷孔、硫质喷孔、盐湖、高碱湖、下水道消化池和瘤胃这些典型的环境中分离出了古菌[2]。随着分子生物学技术的发展，古菌研究的范围逐渐扩大，常见的环境比如海水[3]、盐湖水[4]和土壤[5-6]中，都发现有大量的古菌存在。随着研究领域的扩大，对古菌的分布、新陈代谢的多样性、从极端环境到普通环境的垂向变化以及在生态系统中所起作用的研究显得愈加重要。海洋深部生物圈内的古菌群落已经作为特定地质微生物标志，被用来指示过去和现代海洋的地球化学变化和地质环境的变迁[7]。
南海神狐海域天然气水合物调查研究区位于南海北部陆坡中段神狐暗沙东南海域附近，即西沙海槽与东沙群岛之间海域。根据野外地温梯度测量和室内沉积物样品的热导率测量结果以及钻探站位温度原位测量结果表明，神狐海域研究区的地温梯度为45～67.7℃/km，其热流和地温梯度处于中—低范围，该区域流体相对活跃，断层发育，有利于天然气水合物的发育[8]。2006年我国在该区实施钻探，已经成功获取了天然气水合物样品[8]。笔者对神狐海域天然气水合物调查区HS-373PC样品岩心表层5～20 cm深度沉积物开展了古菌多样性的调查，并初步探讨它们与沉积物中地质环境的相互作用。
1 材料方法
1.1 样品采集
2006年夏， “ 海洋四号”调查船在南海北部神狐海域（19°51.2803 ' N,115°12.0888 ' E）水深1 402 m处获得重力活塞岩心HS-373PC样品，岩心全长928 cm。本文通信作者随船考察，并采取微生物样。微生物取样间隔为50 cm，取样后在无菌箱中切除表面沉积物，内部样品置于无菌袋保存于液氮中，航次结束后用干冰运至实验室于－20℃保存。实验室操作时，切除表面沉积物以防止污染。
用于微生物计数的样品采集参考国际大洋钻探（ODP:ocean drilling program)201和204航次中所应用的微生物样品处理方法[9-10]，在无菌操作箱中进行：用灭菌手术刀切除岩心外部沉积物，灭菌注射器取约1 cm3样品，加入9 m L高温灭菌并过滤除菌（0.2 mm）的海水，加入终浓度为4％的甲醛固定，置于4℃保存。航次结束后低温运到实验室4℃保存。
1.2 微生物计数（acridine orange direct count,AODC）
样品细胞计数参照吖啶橙直接染色计数法[11]改进。样品漩涡震荡10 min，取1 m L加入9 m LPBS(0.145 mol/L Na Cl,0.0045 mol/L KH2PO4,0.0055 mol/L K2HPO4，灭菌）缓冲液，震荡5min,400r/min离心5 min，静置1 h充分沉淀，取上清液加入1％的吖啶橙5m L，黑暗中染色15 mm，过滤到孔径0.22μm的聚碳酸酯膜（Whatman,UK）上，用10 m L PBS缓冲液冲洗滤膜，置于载玻片上，于荧光镜下观察计数。
1.3 DNA提取与16Sr DNA的扩增
称取约1 g样品，使用Ultra Clean soil DNAkit (Mo Bio,Solana Beach,Calif.,US）试剂盒提取总DNA，溶于灭菌的纯水中。
古菌扩增引物为：Arch21F(5’－TTC YGG TTGATC CYG CCRGA-3’，Y=A,C or G;R=A or G）和Arch958R(5’－YCC GGC GTT GAM TCCATTT-3’，M=Aor C)[3]。PCR反应条件：95℃变性7min，然后94℃变性30 s,54℃退火30 s,72℃延伸1.5min,45个循环，最后72℃延伸10 min。产物经1％的琼脂糖凝胶电泳检测后切胶回收。
1.4 克隆文库的构建与5序列分析
纯化回收后的PCR产物连接到p GEM-T Easy Vector(Promega,US）上，转化Escherichiacoli.JM109感受态细胞。取适量转化后培养的细胞涂到含氨苄青霉素、X-Gal和IPTG的LB平板上， 37℃培养过夜，12～16 h后取出，置于4℃冰箱。
随机挑选部分白色转化子，接种到上述LB平板上，37℃培养后，使用引物M13-RV (5'－CAG GAA ACA GCT ATG AC-3＇）和M13-47(5'－GTT TTC CCA GTC ACG AC-3＇）做菌落PCR。反应条件如下：95℃变性10min，加入1.25U Taq酶，然后94℃变性30 s,54℃退火30 s,72℃延伸2min,35个循环，最后72℃延伸10min。扩增产物经1％的琼脂糖凝胶电泳检测后，挑选部分样品进行测序。
所得序列用Sequencer 4.8(Gene Codes Corporation,US）软件进行分析，经Bio Edit软件编辑后，以97％的序列相似性作为划分标准[12]，使用DOTUR软件（http://www.plantpath.wisc.e/fac/joh/DOTUR.html）选出运算分类单位（operational taxonomic unit，或OTU），用a Rarefact Win软件（http://www.uga.e/～strata/software.html.）得出饱和曲线。所得OTU对应序列输入NCBI数据库，在线使用BLAST (basic local alignment search tool）对比序列，采用Neighbor-Joining建树方法构建系统发育树。
本研究中所得到的古菌16Sr DNA序列在Gen Bank核酸数据库里的接受序列号为HS373A1－HS373A98(FJ896063-FJ896103); HS373A107-HS373A16(GU181294-GU181316）。
2 结果与分析
2.1 沉积物微生物计数
表层沉积物中的总微生物计数使用吖啶橙染色直接计数法，计数结果显示微生物的数量约为1.69×107cells/g沉积物（湿重）。
2.2 古菌多样性分析
所测序列经筛选后得到132个有效序列，共分为64个OTU。文库覆盖率C=1－(n/N） （其中n为OTU中只出现一个克隆子的数目，N为总序列数）为68.2％。使用a Rarefact Win软件分析得到克隆文库的饱和曲线（图1）。
图1 南海北部HS-373PC岩心表层沉积物中古菌16SrRNA基因序列饱和曲线
该132个序列均属于未培养类型，同源序列大多数来自海洋沉积物，分别属于泉古菌（Crenarchaeota）和广古菌（Euryarchaeota）两大类（图2）。其中泉古菌以C3[13]为主（占总序列的24％），其他序列属于marine benthic group (MBG)-B[14],MBG-C[15],marine crenarchaeotic group Ⅰ（MGI)[16],marine hydrothermal vent group (MHVG)[17]和novel group ofcrenarchaea(NGC)[15]。广古菌以MBG-D[13]为主（占总序列的16％），其他序列属于unclassified euryarchaeotic clusters (UEC)-1/2。各类群所占比例见图3。
泉古菌中包含92个克隆序列（占总序列的70%）。其中以C3为主要类群，包含32个克隆，同源序列来源广泛，其中大多数来自南海沉积物中，相似性在97％～99％之间。其他同源性最高的序列来自太平洋秘鲁边缘海（ODP Leg 201）和喀斯喀特边缘海（ODP Leg 204）含有水合物的沉积物[13]、墨西哥湾沉积物（AB448792）和维多利亚港沉积物（EF203609）。MBG-B（也称为Deep-Sea Archaeal Group,DSAG)[17-19]类群最先发现于深海沉积物和热液口，该类群广泛存在于多种深海环境中[20]，文库中有2个克隆属于该类群，同源序列来自鄂霍次克海冷泉沉积物[15]、墨西哥湾沉积物（IODP Site 1230）和Juan de Fuca海岭沉积物[15]，相似性为98％～99％，这几个地区沉积物均发现水合物存在。20个克隆属于MBG-C，同源序列（相似性为95％～99％）来自深海沉积物和红树林土壤。12个克隆属于MGI，同源序列源自南海沉积物[16,21]和北冰洋沉积物（FJ571813），相似性在97％～99％之间。有4个克隆属于MHVG，与来自墨西哥湾沉积物的克隆（AB432999）相似性最高（99%）。NGC类群有20个克隆，其中相似性最高（相似性98％）的序列（EU713901）来自鄂霍次克海[15]，其他克隆相似性最高的序列（DQ984855）和（AB433026）分别来自南海沉积物和墨西哥湾深海沉积物，相似性仅为89％和92％。
广古菌包含40个（占总序列的30％）克隆序列。其中MBG-D是优势类群，有21个克隆属于该类群，分为13个OTU。其中大部分克隆同源序列来源于南海[16,21]、智利瓦斯科湖、Skan湾[22]、墨西哥湾、日本南海海槽[23]、鄂霍次克海[15]和秘鲁边缘（ODP Leg 201）有机含量丰富不含水合物的深海沉积物[13]。另2个克隆相似性最高的序列（AF068817）来自大西洋中脊热压喷口[24]，同源性只有86％。19个克隆组成UEC类群，9个克隆属于UEC-1，同源序列来源于南海沉积物、Baby Bare海湾热液喷口[25]和Skan湾[22]。10个克隆属于UEC-2，相似性最高的序列来源于南海[26]和Santa Barbara海盆[27]，相似性在96％～99％之间。
3 讨论
海底沉积物表层有机质含量相对比较丰富，为微生物的生长繁殖提供充足的物质能量。据统计太平洋表层沉积物中微生物（包括细菌和古菌）丰度为108～109cells/cm3沉积物[28]，有活性的微生物丰度为108cells/cm3沉积物[29]。本文HS-373PC岩心表层沉积物使用吖啶橙染色计数获得的微生物的数量，与南海南沙盆底陆坡沉积物中使用荧光原位杂交计数的结果[16]相比数量偏低。
图2 南海北部HS-373PC岩心表层沉积物中古菌16SrRNA基因序列系统发育树
图3 南海北部HS-373PC岩心表层沉积物古菌文库中各类群所占的比例
（其中“Un”为未分类的类别）
HS-373PC岩心的表层沉积物中古菌多样性虽然比较高，但从序列类别来说，大部分所在的类群在其他海区沉积物中都有发现[13,15,17-20,22-24]。尤其是大多数序列与南海其他地区沉积物中所报道的古菌类群[16,21,26]具有很高的相似性。而且在群落组成结构等方面比较起来还是有所不同。
与南海其他地区古菌类群相比，如在西沙海槽表层沉积物中古菌以MGI为主要类群（49.2%），其他包括TMEG(terrestrial miscel1aneous euryarch-aeotic group）、MBG-A/B/D、C3和NEG(novel euryarchaeotic group）类群以及17％的UEC克隆[21]。南海琼东南沉积物中古菌以MCG和MBG-B(DSAG）为主要类群（各占27％），其他还存在MBG-D、SAGMEG、TMEG和3个克隆的甲烷八叠球菌（Methanosarcinales）以及29％的UEC克隆[26]。MGI类群常发现于海洋和陆地环境，在海洋环境中，广泛分布于表层和次表层沉积物中，该类群可能兼性自养或者代谢类型多样[30]。本文神狐海域水合物潜力区的表层沉积物中的古菌，也有MGI类群出现，该类群所占比例仅为9％。MBG-B类群最先发现于热液口深海沉积物，目前在深海海底沉积物中均发现此类群[20]，该类群在底部甲烷上涌流的上层硫酸盐还原带沉积物中含量丰富，可能在硫酸盐还原和甲烷氧化中起重要作用[31]；此类群在南海琼东南盆地表层沉积物中所占比例较高，在神狐海域表层沉积物中，只有2个克隆出现，测试表明该深度甲烷体积分数较低（约40×10-6），而硫酸根质量浓度较高（2 655 mg/L），说明该深度甲烷氧化与硫酸盐还原程度还比较低。
与上述南海所报道2个地区古菌多样性相比，神狐海域HS-373PC表层沉积物中古菌C3类群的克隆明显占优。该类群尚未有培养种类，具体代谢类型还不清楚。类群中相似性最高的序列来自太平洋秘鲁边缘（ODP Leg 201）和喀斯喀特边缘海（ODP Leg 204）含有水合物的沉积物。
西太平洋日本南海海槽含有天然气水合物的沉积物中，古菌多样性很低，只发现有3种类群的古菌类群，分别与脱硫球菌、热网菌和热球菌相似，没有发现其他类群[32]。东太平洋美国俄勒冈州外海水合物海岭的ODP 204航次1244、1245和1251站位有水合物存在的表层沉积物岩心中，古菌以MBG-B(DSAG）类群为主[13]（约占50％～100%）。而位于东太平洋赤道海域ODP 201航次几个地质环境不同钻探站位的表层沉积物中古菌群落结构不同，其中1230站位（含天然气水合物）古菌以MBG-B(DSAG）类群为主[13];1227站位（不含水合物但有机质含量丰富）古菌以MCG和SAGMEG为主要类群，不含MBG-B(DSAG）类群[13]；而1225站位（不含天然气水合物且有机含量低）古菌以MGI和MBG-A为主要类群，但含少量MBG-B(DSAG）类群[13]。由此可见，即使是在发现了天然气水合物的地区，表层样中古菌的类型和群落结构也随海域或同海域不同站位地质环境而变化。神狐海域HS-373PC表层沉积物古菌的优势类群和上述地区明显不同。前人对南海表层沉积物有机质含量的总结表明，神狐地区属于有机质含量较低的地区[33]。因此，如果就HS-373PC表层沉积物中有机质含量低而古菌群落含少量MBG-B类群这2点来看，和东太平洋赤道海域ODP 201航次1225站位具有一定的相似性。
该岩心采集的区域属于已确定的天然气水合物潜力区，一系列的数据强烈暗示该区沉积物深部存在着天然气水合物[8]。但对该岩心表层沉积物中古菌多样性分析后发现，古菌中没有明显指示天然气水合物存在的类群出现，可能是本文所取的样品处于沉积物表层，各种参数变化不明显，在古菌多样性上没有明显的显示。对于HS-373PC岩心中微生物多样性和地质环境的关系进一步的探讨，还有待于建立在未来获得更多微生物和地质环境分析的基础上。
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『叁』 我系石油工程的学生,欲上中国地质大学北京或者武汉的相关方向研究生,有高手能推荐或者介绍一下么
中国地质大学（北京）能源学院创建于1952年建校之初，历经矿产地质及勘探系、可燃矿产地质及勘探系、能源地质系、能源学院等演变，由石油天然气地质及勘探、煤田地质及勘探二个专业发展而来。在能源学院的建设历程中，曾经涌现了一批享有盛誉的专家学者，如提出“陆相生油”理论的中国石油地质专业主要创始人潘钟祥教授、我国第一个煤田地质专业的创建者杨起院士等。在半个多世纪的发展中，能源学院积极开展高素质、有特色的人才培养，逐渐形成了重视地质理论基础、强化实际动手能力的人才培养特色，为中国能源工业培养和输送了大批品学兼优的科技人才和管理骨干，由能源学院培养的三名中国科学院院士傅家谟、殷鸿福、张彭熹是其中的杰出代表。
能源学院目前由石油地质、石油工程、能源与环境三个教研室组成，有教职员工50人，包括中国科学院院士1人、教授15人（博导13人）、副教授（高级工程师）14人，另有退休后返聘的教授（博导）6人和兼职教授4人。在人才队伍中，中青年教师是教学与科研的中坚力量，他们多数拥有博士学位并曾在美国、英国、加拿大、德国、荷兰等科学技术先进的国家留学或进修过，有获全国青年地质科技银锤奖2人，教育部“优秀青年教师奖”1人，北京市优秀青年教师2人，进入原地质矿产部跨世纪人才计划的1人。
在学科结构上，能源学院设有“矿产普查与勘探学”博士后流动站、“矿产普查与勘探”、“油气田开发工程”及“能源地质工程”三个二级学科的博士学位和硕士学位授予点、“油气井工程”硕士学位授予点，在“石油与天然气工程”领域招收工程硕士研究生，在“石油工程”和“资源勘查工程”二个专业招收本科生。其中，“矿产普查与勘探”和“油气田开发工程”分别为国家重点学科和省级重点学科，“资源勘探工程”为国家重点专业，资源勘查工程专业（油气地质方向）被确定为我校工科教学基地。学院每年招收博士研究生100余名、硕士研究生70余名、工程硕士研究生100余名、本科生180余名，现有各类学生1208名，研究生与本科生的比例接近1:1。
能源学院拥有较雄厚的科研实力，不断追踪世界学科发展动态，立足于学科发展前缘。围绕着含油气盆地地质及勘探开发，形成了多个特色明显、处于领先地位的研究领域，如沉积学、层序地层学、含油气盆地分析、油气成藏动力学、储层地质学、有机地球化学、天然气地质学、油气田开发地质学、油气井动态分析、油藏工程、油藏数值模拟等。在长期的科研活动中，能源学院与中国石油、中国石化、中海油等集团公司及国土资源部等部门开展了广泛的合作，研究领域涉及到松辽盆地、渤海湾盆地、鄂尔多斯盆地、四川盆地、塔里木盆地、准噶尔盆地、柴达木盆地、二连盆地、东海海域、南海海域以及国外等含油气盆地。先后承担了国家重点科技攻关项目、国家攀登项目、国家重大基础研究973项目、国家自然科学基金重点项目和面上项目，以及横向合作项目120多项，2004年科研经费增长至1500万元。许多项目获得了国内领先和国际先进的评价，先后有17项科研成果获省部级奖励，出版专著11部，发表论文440多篇，其中，进入SCI、EI及ISIP三大检索系的论文40多篇。
能源学院实验室建设快步发展，仪器设备性能优良，实验教学条件良好。下设能源基础室、有机地化室、沉积岩石学室、油气田开发室、油层物理室、数值模拟室和能源信息分析室。
能源学院依托国有大型石油企业和科研院所（胜利油田、辽河油田、中原油田、大庆油田、中石油勘探开发研究院廊坊，通过多年的建设与完善，建成了多个具有多层次（本科、硕士、博士和工程硕士）、多功能（本科生产实习、研究生论文基地、工程硕士办学点和教师科研基地）特色的“产－学－研实习基地”。
另外，我院资源勘查工程专业（油气地质方向）已被确定为我校工科教学基地。
能源学院一直奉行以科研促教学的办学思想，提出了“科研成果进课堂，科研参与促成长，科研经费助教学，科研协作搭桥梁”的科研促教学办学模式。在长期的教学实践中，积极开展高素质、有特色的人才培养，形成了重视地质理论基础、重视实际动手能力、重视创新意识的人才培养特色，着力打造具有地质大学特色的实践教学模式。学生传统就业率多年来一直居全校之首。
新世纪的能源学院正以高昂的姿态、百倍的信心阔步前进。
科研方向
层序地层学
层序地层学虽属于现代地层学的范畴，但从学科所依据的理论基础和研究内容来看，已远远超过了地层学所涉及的范畴。层序地层学将年代地层学与现代沉积学、全球海平面升降结合起来, 通过等时地层格架的建立，在时间地层单元内进行地层充填结构和展布样式的研究，在盆地油气勘探和开发领域，包括盆地沉积演化史分析、地层与储层预测、隐蔽油气藏的勘探、及至油气藏描述等方面，均取得了成功。因而层序地层学不仅变革了传统地层学和沉积学的理论，而且已成为一门能够指导油气勘探的应用科学。在石油和天然气工业强大生产力的推动下层序地层学作为地层学的新的分支学科正在不断发展、完善。
我院层序地层学研究方面实力雄厚，拥有一批国内外知名的专家、教授，在国内外多个盆地和地区的研究中取得了丰硕成果。目前主要研究领域有：层序地层与隐蔽圈闭预测研究、陆相断陷湖盆层序地层研究、河流相层序地层研究、前陆盆地层序地层研究、高分辨率层序地层在油藏描述中的应用等。
沉积学与油气储层
沉积学是对沉积物的来源、沉积岩的描述和分类以及沉积物形成过程进行研究的学科，其研究内容广泛，包括沉积岩、沉积环境、沉积相、沉积过程及沉积矿产等多个方面。沉积相的研究贯穿于油气勘探开发的全过程，主要研究烃源岩、储集层和盖层的沉积条件及有利相带分布、以及地层、岩性圈闭形成条件的分析。油气储层研究是利用地质、地震、测并、试井等资料和各种储层测试手段，以沉积学原理为指导，研究和解释油气储集体所形成的沉积环境、成岩作用及其形成机制，分析与确定储层的地质信息及不同层次的非均质性特征．提高油气勘探与开发效果。
该研究方向为我院的传统优势学科之一，研究实力雄厚，目前主要研究领域有：沉积相与油气、油气储层综合预测、储层成岩作用、油气储层表征与建模等。
油气地球化学与油气成藏
油气地球化学与油气成藏主要研究油气的成因、运移、聚集、演化和分布规律。油气地球化学主要研究油气的成因，包括有机质丰度、类型、油源对比等；油气成藏主要研究油气成藏条件、成藏作用、成藏过程及成藏动力学系统等。
该研究方向为我院的传统优势学科之一，研究实力雄厚。目前主要研究领域有成藏动力学系统与含油气系统、油气运移、油气地球化学、油藏及开发地球化学、根缘气及天然气成藏序列等。
含油气盆地分析
盆地分析是地质学中多学科交叉的重要学科领域，它围绕着沉积盆地的形成、演化、沉积充填、后期改造及矿产资源分布规律等问题开展综合研究。含油气盆地分析注重研究盆地的形成、演化、改造过程以及它们与油气资源分布、油气成藏作用的关系，主要内容包括含油气盆地构造学分析、地层学与沉积学分析、沉降史和热史分析、石油地质学分析等。
该研究方向为我院的传统优势学科之一，研究实力雄厚。
石油构造分析
石油构造分析是构造地质学与石油地质学相结合的产物，包括石油构造分析的理论基础、石油构造分析的实例以及与油气形成和分布有关的构造作用、构造样式及构造规律性等。其主要研究对象是含油气盆地内的构造作用和构造样式，不仅要研究含油气区大地构造、区域构造和盆地构造分析，而且还要研究盆地内各次级构造单元（坳陷、隆起、凹陷、凸起、二级构造带（油气聚集带）、油气构造圈闭）的石油构造地质条件。
该研究方向为我院的传统优势学科之一，研究实力雄厚。
煤层气地质与开发工程
在煤层气生成、聚散及成藏的地质过程分析、煤层气生储过程演化与成藏配置关系、煤储层物性及其控制机理、煤储层气-水两相渗流机制、煤层气驱动运移机制、气-固-流耦合作用对煤层气产出的影响以及煤储层伤害等方面开展了卓有成效的研究，构建了煤层气吸附-解吸-扩散-渗流的地质模型。以煤层气富集性与可采性为切入点，探讨煤层气有利区块的判识标准，建立符合煤层气地质特点和产业发展要求的资源评价体系，通过煤层气地质调查圈定有利区带并作出准确地质评价。开展注气提高煤层甲烷采收率和在深部煤层中进行CO2埋存等方面的相关研究。
能源利用与环境工程
包括洁净能源研究、含能源盆地分析与计算机模拟、环境地球化学与环境保护、应用有机地球化学等。
洁净能源研究：研究洁净能源的天然产出与人工洁净化方法，能源利用对环境的影响及其对策。含能源盆地分析与计算机模拟：结合地质学的方法和现代计算机的模拟技术分析盆地的形成、演化和煤油气的聚集规律。环境地球化学与环境保护：用环境地球化学的理论和方法研究影响现代环境的各种地质因素和与之相关的人为因素及其对策。应用有机地球化学：用有机地球化学的理论和分析测试技术研究黑色页岩及其伴生矿产(包括部分贵金属矿产和煤油气)的形成、演化和富集规律。
油气田开发理论与方法
主要包括二次采油方法、提高采收率理论与方法、油气井动态分析、调剖堵水方法、压裂酸化优化设计、井网优化等研究方向。
我校在油气藏开发工程方面取得了一些有特色的结果，承担973项目及省部级重点科技攻关项目，与国内大油气田有广泛合作。
油气开采工程
油气开采工程理论与技术是综合运用数学、固体力学、流体力学、渗流力学、物理、化学、地质、热力学、电子、机械、生物等理论和技术，经济、快速、安全、有效地开采石油天然气的一个理论与技术相结合的学科方向。
近年来，水平技术、大位移井技术、化学提高采油率技术、生物采油技术、物理采油技术、稠油热采技术、煤层气开采技术、连续油管技术的出现和发展，使得采油采气工程理论与技术成为理论研究活跃、应用前景广泛、经济效益巨大的一门科学。
该研究方向主要研究采油采气工艺、采油机械、修井、测井，增产措施等，是油气田开发的最重要环节。
油气藏工程
油气藏工程是油田科学开发的基础，是油田开发过程中至始至终都需要深入研究的课题。主要研究的内容包括油气井的产能评价、油气藏的开发井网设计、油气藏的动态分析与动态预测、合理井网调整与加密、剩余油分布预测等，油气藏工程理论研究与应用是我院的特色和强项之一，目前与全国各大油田都有业务联系。
油气渗流理论与应用
油气渗流力学是整个油气田开发工程的基础，它源于十九世纪五十年代法国的水力学，兴于二十世纪三十年代，盛于二十世纪中叶，目前发展有所减缓。矿场工程师们利用渗流力学理论和方法，探索油气开发过程中发生的油、气、水等地下流体流动所遵循的规律，制定正确的油气田开发方案和开发调整方案、评价油气储层、分析区块开发动态、有效地控制和调整开发过程。现代油气田开发越来越注重科学地认识和改造油气藏，尊重客观规律，以最低成本获得最多的油气，渗流力学是认识油气藏、高效开发油气藏以及改造油气藏的科学基础和重要工具。我院教师在非线性渗流、煤层气渗流、水平井渗流、垂直裂缝井渗流和气体渗流以及相应的工程应用方法研究亦取得了一些有特色的结果。目前的研究方向有：
（1）多相流体渗流研究
以岩心流动实验为基础，油藏地质建模和油藏数值模拟相结合，进一步探索多相流体渗流规律，精细描述开发中后期油层渗流场特征；
（2）压力敏感介质渗流研究
以高温高压油气田开发为背景，通过室内实验研究开发过程中由于压力变化而导致的储层敏感效应，研究孔隙度、渗透率等储层物性参数变化规律，通过数学建模研究储层压力敏感效应对可采储量的影响;
（3）低渗透介质渗流研究
通过室内实验研究油气在低渗透介质中的渗流规律，并结合油气井压裂、酸化、打水平井等增产措施，研究垂直裂缝井、水平井多维渗流问题，形成垂直裂缝井、水平井不稳定压力分析系列方法;
（4）煤层气渗流研究
根据煤层气开采特点，研究多重介质中有吸附和解吸发生的煤层气不稳定渗流问题，给出煤层气开采动态分析和预测方法;
（5）非牛顿流体渗流研究
研究聚合物、完井液、堵水剂等非牛顿流体在地层中的渗流行为，分析储层损害、堵水效果等。
储层建模与数值模拟
我校在此领域内有着突出的优势，在与国内主要油田的合作研究中，形成了以岩心、测井和地震多资料相结合的、以储层精细划分与对比为基础的、以建立油藏地质模型为核心的理论体系与技术体系，并在生产实践中取得了良好的成效。以岩心、测井、三维地震资料为基础，运用高分辨率层序地层学的理论与技术，建立精细等时地层对比格架及油气田开发的地质模型。在精细、等时的地层单元内开展储层，隔层预测与评价研究，能大大提高地层预测的准确性，为油田开发中注、采井布署提供科学依据，为流体流动最佳数值模拟提供岩石物理模型。
油藏模拟是油藏管理内容的一部分，其目的是针对某一油藏，以最小的资本投入和操作费用获得最大的油气采收率。油田管理研究的主要目的是确定从油藏现状出发，以最小的投入获取最大采收率所需要的最佳技术。而油藏模拟是获得这一目标最高级的方法。
现代油藏经营管理
油藏经营管理是油藏区块作为对象,根据开发的各个不同阶段,以油藏管理部门为核心,组织物探、地质、油藏工程、采油工艺、地面建设、经济分析等人员成立项目小组,确定分工与合作,共同协调管理。是以确定的目标情况下，各部分协同完成目标，达到获取最大经济效益，达到科学开发油气田的目的，现代油藏经营管理在我国的研究才起步，目前还不能完成照搬国外的模式，需要结合我国的国情进行现代油藏经理模式的研究。
师资队伍
能源学院现有中科院院士1名
杨 起
能源学院在职教授（排名不分先后顺序）
樊太亮（博导）、邓宏文（博导）、李治平（博导）、侯读杰（博导）、汤达祯（博导）、
李宝芳（博导）、林畅松（博导）、陈开远（博导）、姜在兴（博导）、于兴河（博导）、
刘大锰（博导）、黄海平（教授）、黄文辉（教授）、肖建新（教授）、唐书恒（教授）、
张金川（教授）、何登发（教授）、郭少斌(教授）、王晓冬（教授）
能源学院现有副教授（排名不分先后顺序）
陈昭年、陈 程、王红亮、毛小平、刘景彦、陈永进、丁文龙、刘鹏程、王宏语、李胜利
地大能源学院网站：上面有任何一个导师的联系方式。
『肆』 2012年中国地质大学北京哪个考研复试参考书
中国地质大学(北京)2012年硕士研究生初试参考书目
考试科目代码及名称
参考书目
240俄语（外语系）
《新编大学俄语基础教程（一、二）》，高等教育出版社
241日语（外语系）
《みんなの日本语（大家的日语）1，2 》第1版 株式会社 スリーエーネットワーク 编著，外语教学与研究出版社 ★建议与《大家的日语1、2学习辅导用书》和《大家的日语标准习题集》配套使用。
242法语（外语系）
《新大学法语1，2，3》 李志清总主编，高等教育出版社第1版
610高等数学
《高等数学》（第五版），同济大学编
611地球科学概论
《地球科学概论》汪新文，地质出版社，1999
612基础数学
《数学分析》（上下册）华东师范大学，高等教育出版社
613有机化学（水环用）
《有机化学》（第四版）汪小兰著，高教出版社，2005
614法学综合(法理学、民法学)
《法理学》（第三版）沈宗灵，北大出版社，2003；《民法》（第四版）魏振赢，北京大学出版社、高等教育出版社，2010 （法理学与民法学各占50%）
615马克思主义基本原理
《中国化马克思主义概论》田克勤主编，中国人民大学出版社，2010 《马克思主义基本原理概论》张雷声主编，中国人民大学出版社，2010
616中国工艺美术史
《首饰设计基础》任进，中国地质大学出版社，2011；《现代首饰工艺与设计》邹宁馨，中国纺织出版社，2007；《中国工艺美术史》（第一版）田自秉，东方出版社，1985
619管理学概论
《管理学》人民大学出版社第三版，杨文士
620普通化学
《普通化学》（第五版）浙江大学普通化学教研室编写，高等教育出版社
621基础地学
《地球科学导论》刘本培，蔡运龙主编，高等教育出版社，1999
622体育学专业基础综合
《运动生理学》邓树勋 等主编，高等教育出版社，2005；《运动训练学》第二版田麦久 主编，人民体育出版社，2000
800自然地理学
《自然地理学》伍光和，高等教育出版社，2000
801矿物学、岩石学、矿床学（三选一）
《矿床学》袁见齐等，地质出版社，1987；《结晶学与矿物学》李胜荣，地质出版社，2009；《岩石学》乐昌硕，地质出版社
802地球化学
《地球化学》韩吟文，地质出版社2003
803地史学
《地史学教程》刘本培，地质出版社 1996
804构造地质学
《构造地质学》朱志澄，中国地质大学出版社
805第四纪地质学
《第四纪地质学与地貌学》主编：田明中、程捷，地质出版社，2009
806生态学概论
《生态学概论》曹凑贵主编 高等教育出版社，2002
807科学史概论
《科学技术史》，化工出版社
808地理信息系统
《地理信息系统导论》陈述彭编，科学出版社；《地理信息系统原理与方法》吴信才，电子工业出版社；《地理信息系统教程》胡鹏，武汉大学出版社
809矿产勘查学
《矿产勘查学》李守义，地质出版社
810矿产资源经济学
《矿产经济与管理》李万亨，中国地质大学出版社
811遥感原理与应用
《遥感导论》梅安新，高等教育出版社，2001第一版
812机械设计
《机械设计》（第八版）濮良贵，高等教育出版社，2006
813岩土力学
《岩体力学》刘佑荣，中国地质大学出版社，1999；《土力学》陈仲颐，清华大学出版社，1994
814工程力学
《理论力学》(第四版)浙江大学理论力学教研室，高等教育出版社，2009；《材料力学I》(第四版)刘鸿文，高等教育出版社，2004
815安全系统理论
《安全系统工程》汪元辉，天津大学出版社，1999；《系统可靠性理论》程伍一，中国建筑工业出版社，2010；
816普通物理学
《大学物理学》张三慧主编，清华大学出版社（包括力学，热学，光学，电磁学和量子力学共9本书）
817分析化学
《分析化学》（第四版）武汉大学主编，高等教育出版社，2000
818工业矿物与岩石
《工业矿物与岩石》（第二版）马鸿文主编，化学工业出版社
819硅酸盐物理化学
《无机材料科学基础》（硅酸盐物理化学），陆佩文，武汉理工大学出版社，2005
820有机化学
《有机化学》王琴珠、杨增家编，清华大学出版社，1997
821数值分析
《数值分析》（第四版）编者：李庆扬、王能超、易大义出版社：华中科技大学出版社，2006
822自动控制理论
《自动控制理论》邹伯敏，机械工业出版社
823环境微生物
《微生物学》（第一版），沈萍，高等教育出版社
824水文地质学基础
《水文地质学基础》王大纯等，地质出版社，1995
825综合工程地质学
《工程地质分析原理》张倬元等，地质出版社，2005；《专门工程地质》张咸恭、李智毅等，地质出版社，1988
826水处理工程与环境化学
《水污染控制工程》高廷耀等，高等教育出版社，2000；《环境化学》戴树桂，高等教育出版社，2002
827大气化学
《大气化学》（第二版）王明星著，北京：气象出版社，1999
828沉积岩石学
《沉积学》（第二版）姜在兴主编，石油工业出版社，2010；《碎屑岩系油气储层沉积学》，于兴河 编著，石油工业出版社，2008；《沉积岩石学》（第四版），朱筱敏主编，石油工业出版社，2008
829石油与天然气地质学
《石油与天然气地质学》陈昭年，地质出版社，2005
830油矿地质学
《油矿地质学》吴元燕，石油工业出版社；《中国煤田地质学》杨起，韩德磬，煤炭工业出版社，1979
831油层物理学
《油层物理》秦积舜，石油大学出版社，2001
832经济学
《西方经济学》，厉以宁，高等教育出版社，2005；《政治经济学》第二版，逄锦聚等人编，高等教育出版社， 2006 （西方经济学占70% ，政治经济学占30%）
833行政法学
《行政法学》（第二版）罗豪才等，北大出版社 ，2006
834环境法学
《环境法学》（第一版）汪劲，北京大学出版社，2006
835中国化马克思主义概论
《中国化马克思主义概论》田克勤主编，中国人民大学出版社，2010
836管理学
《管理学》徐国华，清华大学出版社，2005
837行政管理学综合(行政管理学、公共政策学)
《行政管理学》（第三版）夏书章，中山大学出版社，2003；《公共政策学》陈振明，中国人民大学出版社，2004 （行政管理学占70%、公共政策学占30%）
838首饰设计与首饰制作
《首饰设计基础》任进，中国地质大学出版社，2011；《现代首饰工艺与设计》邹宁馨，中国纺织出版社，2007；《中国工艺美术史》（第一版）田自秉，东方出版社，1985
839结晶学与矿物学
《结晶学及矿物学》 李胜荣，地质出版社，2008
840英美文学
《英国文学简史》刘炳善，河南人民出版社《英国文学选读》王 蕾，天津大学出版社《美国文学简史》常耀信，南开大学出版社《美国文学选读》黄家修，武汉大学出版社
841综合英语
《外语学习与教学导论》Keath Johnson,外语教学与研究出版社，2002 《英语教学法教程》第二版 王蔷著，高等教育出版社 2006 《语言学教程(第三版)》 胡壮麟，北京大学出版社 2006 《高级英汉翻译理论与实践》，叶子南，清华大学出版社，2001
842地球物理计算方法
《数值分析简明教程(第二版)》王能超，高等教育出版社，2004；
843数字信号处理
《数字信号处理教程》程佩清，清华大学出版社
844通信原理
《通信原理》（第五版）樊昌信，国防工业出版社，2005
845信号与系统
《信号与系统》（第二版）郑君里等，高等教育出版社，2004
846测量平差
《测量平差基础》（第三版）测绘出版社，1996 《误差理论与测量平差基础》，武汉大学出版社，2003
847土地资源学
《土地资源学》刘黎明主编，中国农业大学出版社；《土地资源学》王秋兵主编，中国农业出版社
850材料科学基础（材料学院用）
《材料科学概论》，许并社主编，北京工业大学出版社，2002
850材料科学基础（工程学院用）
《材料科学基础》，刘智恩，西北工业大学出版社
851海洋科学导论
《海洋科学导论》，冯士筰等主编，高等教育出版社，1998
852 C语言程序设计
《C语言程序设计教程》第三版，谭浩强
853 地下水科学概论
《地下水科学概论》，周训等，地质出版社，2009
854钻井工程
《钻井工程理论与技术》陈庭根，管志川主编，石油大学出版社，2000 《钻井液工艺学》鄢捷年主编，石油大学出版社，2001
855电子技术基础
1、模拟电子技术基础（第4版）清华大学电子学教研组编，华成英、童诗白主编，高等教育出版社，2006 2、数字电子技术基础（第5版）清华大学电子教研组编，阎石主编，高等教育出版社，2006
856土壤学
《土壤学》（第三版），黄昌勇、徐建明主编，中国农业出版社，2010
701科学技术哲学
《科学技术哲学导论》刘大椿著，中国人民大学出版社，2005
901现代科技概论
《科学技术概论》胡显章、曾国屏主编，高等教育出版社，2006
『伍』 珠江口盆地深水区晚中新世以来构造沉降史特征及其对BSR分布的影响
于兴河1，梁金强2，方竞男1，姜龙燕1，丛晓荣1，王建忠1
于兴河（1958－），男，教授，博士，主要从事油气勘探开发研究，E-mail:[email protected]。
1.中国地质大学能源学院，北京100083
2.广州海洋地质调查局，广州510760
摘要：对珠江口盆地深水区构造沉降史的定量模拟研究，发现晚中新世以来区内构造沉降总体上具有由北向南、自西向东逐渐变快的演化趋势；从晚中新世到更新世，盆地深水区经历了构造沉降作用由弱到强的变化过程：晚中新世（11.6～5.3 Ma），平均构造沉降速率为67 m/Ma，上新世（5.3～1.8 Ma），平均构造沉降速率为68 m/Ma，至更新世（1.8～0 Ma），平均构造沉降速率为73 m/Ma。而造成这些变化的主因是发生在中中新世末—晚中新世末的东沙运动和发生在上新世—更新世早期的台湾运动：东沙运动（10～5 Ma）使盆地在升降过程中发生块断升降、隆起剥蚀，自东向西运动强度和构造变形逐渐减弱，使得盆地深水区持续稳定沉降；台湾运动（3 Ma）彻底改变了盆地深水区的构造格局，因重力均衡调整盆地深水区继续沉降，越往南沉降越大。将BSR发育区与沉降速率平面图进行叠合分析，发现80％以上的BSR分布于构造沉降速率值主要在75～125 m/Ma、沉降速率变化迅速的区域。
关键词：珠Ⅱ坳陷；深水区；定量模拟；构造沉降；BSR
Tectonic Subsidence Characteristics and Its Impact on the BSR Distribution in Deep Water Area of Pearl River Mouth Basin Since Late Miocene
Yu Xinghe1,Liang Jinqiang2,Fang Jingnan1,Jiang Liongyan1,Cong Xiaorong1,Wang Jianzhong1
1.School of Energy resources,China University of Geosciences,Beijing 100083,China
2.Guangzhou Marine Geological Survey,Guangzhou 510760,China
Abstract:By means of quantitative basin modeling research of tectonic subsidence history of deep water area in Pearl River Mouth basin,tectonic subsidence has been generally characterized by accelerationfrom north to south andfrom west to east in the research area since Late Miocene.From Late Miocene to Pleistocene,deep-water area in the basin experinced the variational process of tectonic subsidence effect that wasfrom weak to stong:the average tectonic subsidence rate was 67m/Ma in the Late Miocene(11.6～5.3 Ma),the average tectonic subsidence rate was 68m/Ma in the Pliocene(5.3～1.8 Ma),and the average tectonic subsidence rate was 73m/Ma in the Pleistocene(1.8.～0 Ma).Moreover,the major reasons which causing these changes was Dongsha tectonic evnet from the end of the Middle Miocene to the end of the Late Miocene and Taiwan tectonic event from the Pliocene to the Early Pleistocene:Dongsha tectonic event(10～5 Ma) makedfault block uplifting and sagging,rise area eroding,and waning of movement intensity and structural deformation from east to west,which caused stable subsidence of deep-water area in the basin; Taiwan tectonic event(3 Ma) thoroughly changed the tectonicframework of deep-water area in the basin,which kept on subsiding and was subsiding more southward because of gravity balance.Overlaying the developed areas of BSR and ichnography of tectonic subsidence rate,it was discovered that more than 80%BSR tend to distributed in the area that the average tectonic subsidence rate rangedfrom 75 m/Ma to 125m/Ma and changed rapidly.
Key words:ZhuⅡdepression;deep water area ; quantitative basin modeling ; tectonic subsidence; BSR
1 区域地质背景
“深水（海）”这一术语通常是指位于陆架坡折向海一侧包括陆坡、陆隆和深海平原的深水环境（水深＞200 m)[1]。根据这一定义，珠江口盆地深水区主要为珠Ⅱ坳陷，位于珠江口盆地南部。珠Ⅱ坳陷由2个低凸起（云开低凸起和白云低凸起）和4个凹陷（开平凹陷、顺德凹陷、白云凹陷和荔湾凹陷）组成。坳陷大致呈NE—SW向展布，水深0.2～2 km，面积4×104km2，北部以番禺低隆起和神狐暗沙隆起与珠I和珠Ⅲ凹陷相隔，南部以南部隆起为界，西部与神狐隆起相邻，东部以东沙隆起为界（图1）。
图1 珠江口盆地深水区构造区划图据文献[2]修改
珠Ⅱ坳陷的中新统－更新统均为海相沉积，自下而上划分为韩江组、粤海组、万山组和琼海组（表1）。在珠江口盆地的地层中，中中新统（韩江组）和上中新统（粤海组）之间存在不整合（或假整合）。该期构造运动相当于珠江口盆地地震反射剖面中的地震反射层T3，代表了一期重要的区域构造运动——东沙运动[4,5]。中中新世之后，东沙隆起整体快速沉降，进入非补偿沉积期，可容纳空间高速增长[6]。东沙运动对珠江口盆地深水区的块断升降有着重大地影响，其运动的强度和影响程度，东强西弱。上新世—更新时早期（3 Ma）的台湾运动彻底改变了珠江口盆地深水区的构造格局，褶皱隆起转变为断褶带，且盆地深水区因重力均衡调整继续沉降[2,7]。
表1 珠江口盆地地层划分[3]
为了更为深入地研究珠江口盆地深水区晚中新世以来的构造沉降及其对BSR的影响，结合珠江口盆地深水区中中新世以来发生的构造运动和海平面升降变化，在珠江口盆地深水区识别出晚中新世以来的3个层序界面：自下而上分别为T3、T2和T1，对应的时间分别是11.6 Ma,5.3 Ma,1.8 Ma（表1），相应的，自下而上可识别出层序Ⅲ、层序Ⅱ、层序Ⅰ 3个地层层序，大致对应于粤海组、万山组和琼海组。
2 构造沉降的计算方法
盆地在某一时刻的基底总沉降幅度（DB）实际上包括2部分，即构造作用引起的构造沉降幅度（DT）和沉积物负荷均衡作用引起的负载沉降幅度（DL）。用回剥技术[8-10]计算构造沉降，需要进行3方面的校正：①地层去压实校正；②古水深校正；③古海平面变化校正[11]。
经过校正的构造沉降幅度可以表示为[8,12]：
南海天然气水合物富集规律与开采基础研究专集
式中：Φ为补偿量（衡量达到Any均衡的程度）；H为回剥方法确定的古地层厚度；ρm为地幔密度；w为水的密度
由于珠江口盆地岩石圈强度很低，可以认为已达到完全的重力均衡[13-15]，Φ取作1。这样构造沉降幅度可以表示为
南海天然气水合物富集规律与开采基础研究专集
2.1 孔隙度－深度关系与含砂率
在正常压实的沉积层中，沉积物孔隙度和埋深呈指数关系[16]，即：
南海天然气水合物富集规律与开采基础研究专集
式中：φ为地层深度为y处岩石的孔隙度，％；φ0为初始沉积（y=0）时岩石的孔隙度；C为压实系数；C和φ0与岩性有关（表2）。
表2 不同岩性的压实系数与地表孔隙度[17]
以位于珠江口盆地深水区北部白云凹陷内的虚拟井点神－72为例，对应层序Ⅰ、层序Ⅱ、层序Ⅲ3个地层的含砂率分别11.0％、20.9％、19.7％，因此得到3套地层对应的不同岩性的含量（表3）。
表3 虚拟井点神－72不同岩性组成
2.2 去压实校正
当深度为Y1和Y2之间的岩层回剥到
南海天然气水合物富集规律与开采基础研究专集
如果地层中划分出n种岩性，以Pi表示地层中第i种岩性的含量，则深度为Y1和Y2之间沉积层厚度为
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由二维地震资料得到神－72点对应的层序Ⅰ、层序Ⅱ、层序Ⅲ3个地层的现今地层厚度分别是44 m、186 m、733 m，以及对应的现今水深为548 m。那么，层序Ⅰ、层序Ⅱ、层序Ⅲ3个地层的顶深分别为548 m、592 m、778 m。
图2 连续去压实概念模型[17]
2.3 古水深校正
沉积物沉积时，其沉积界面在水下一定深度，所以沉积物厚度不能代表沉降深度。沉积盆地水深较大时，必须对古水深作校正才能得出正确的构造沉降。有了古水深Wd，则可以直接将古水深加上沉积物厚度，从而得到真正的深度。
古水深的计算是一项复杂而难于算准的问题，加上缺少珠江口盆地深水区各个时期沉积环境的准确资料，目前无法准确计算古水深数据。在由引张应力场转变为挤压应力场时，先存断裂逆转，伴随着盆地的缩短，断陷盆地褶皱并发生隆升，继而遭受风化和剥蚀，造成破裂不整合面，而后发生坳陷[18]。珠江口盆地具有下断上拗的双层结构，以晚渐新世早期“南海运动（24.8 Ma）”所形成的区域“破裂不整合面”为界，珠江口盆地分为上下两套构造层和先陆后海的沉积组合[19]。下构造层由分隔的断陷沉积组成，自下而上为神狐组冲积相沉积、文昌组湖相沉积和恩平组湖泊一沼泽相沉积。上构造层由统一的海相沉积组成，代表了从晚渐新世开始的南中国海的广泛海侵[20,21]。因此借用计算莺琼盆地和珠江口盆地沉降曲线的方法[10]，将古水深按线性增加处理。考虑到晚渐新世以前为湖相－陆相，对沉降量的计算影响较小，晚渐新世起，水深才开始发生升降变化[22]，取28.4Ma之前水深为0[23]，之后水深线性增加至现今深度，中间各层古水深由线性插值生成（图3），差值公式为
南海天然气水合物富集规律与开采基础研究专集
式中：ti为时间（Ma）; h0为现今水深（m）;hi为ti时对应的水深（m）。运用此方法计算得到神－72在11.6Ma、5.3Ma、1.8Ma时刻的古水深值分别是324 m、445 m、513 m。
图3 古水深线性插值计算示意图
2.4 海平面变化校正
层序地层学的研究表明，古今海平面变化较大，全球性的旋回性沉积作用基本上或完全受全球范围的海平面变化控制[24]。因此，构造沉降的计算需要对海平面变化进行校正，将其统一到现今海平面的位置。由于研究年代跨距较小，海平面变化不大[23,25]，所以△SL近似取值为0。
2.5 构造沉降计算结果
本次研究根据上述原理，利用研究区的地层、岩性、水深及海平面等资料，运用PRA盆地模拟软件对珠江口盆地深水区172个虚拟点进行了构造沉降的计算，定量恢复了研究区的构造沉降史；并且针对4条典型剖面和3套地层的平面沉降特征进行分析，进而探讨珠江口盆地深水区的构造演化特征及其对BSR分布的影响。例如，恢复神－72的构造沉降史后，得到此点在不同时间的总沉降速率和构造沉降速率（表4）。
表4 虚拟井点神－72构造沉降计算结果
3 模拟结果分析
3.1 单井沉降史特征
用在二维地震测线上选取的虚拟点进行沉降史的计算与分析。以位于顺德凹陷的虚拟点神－72、荔湾凹陷的虚拟点神－23、白云凹陷的虚拟点神－152以及位于南部隆起的虚拟点神－117（图1）为例，定量地对盆地深水区的埋藏史和沉降史进行了模拟。这些点基本位于各个构造单元的中心部位，可以用来分析各凹陷或隆起的构造沉降演化特征。
珠江口盆地深水区西南缘神－72点的构造沉降速率在不同时期相差较大，分别是晚中新世为104 m/Ma，上新世为43 m/Ma，而更新世则只有23 m/Ma（图4A）。这表明顺德凹陷的构造运动随着时间的推移越来越弱。
盆地深水区东南缘的神－23点（图4B）和南缘的神－117点（图4C）具有相似的特征：神－23点处晚中新世构造沉降速率为87 m/Ma，上新世为100 m/Ma，更新世为76 m/Ma；而神－117点晚中新世构造沉降速率为54 m/Ma，上新世为63 m/Ma，更新世为45 m/Ma。这种慢—快—慢的沉降速率特征表明，荔湾凹陷和南部隆起在上新世都经历了一次沉降高峰期，随后沉降作用变弱。
盆地深水区东北部的神－152点与前面三者都不同，它的构造沉降速率变化不大：晚中新世为71 m/Ma，上新世为72 m/Ma，更新世为72m/Ma（图4D）。这表明自晚中新世以来，白云凹陷一直处于稳定的沉降期，该区新近纪构造变动不太。
深水区内各个凹陷沉降特征各异，具有各自独特的埋藏史和沉降史，但总体上呈现出持续稳定的沉降特征。
结合二维地震资料可以得到（表5），4个虚拟点在各个时期的沉积速率均小于沉降速率，说明盆地深水区具有欠补偿的沉积补给作用，且沉降速率较大。快速沉降作用和欠补偿作用造成了盆地深水区的形成。
图4 研究区各虚拟点埋藏史与沉降史曲线图
表5 珠江口盆地深水区晚中新世以来典型单点沉降速率与沉积速率m/Ma
3.2 构造单元沉降速率对比
分析珠江口盆地深水区晚中新世以来各凹陷的沉降速率值（表6），不难发现各构造单元沉降速率之间存在明显差异。晚中新世最大沉降速率出现在白云凹陷，构造沉降速率120 m/Ma，总沉降速率达208 m/Ma；上新世最大沉降速率出现在荔湾凹陷，构造沉降速率达152 m/Ma，总沉降速率达200 m/Ma；更新世最大沉降速率仍在荔湾凹陷，构造沉降速率达122 m/Ma，总沉降速率达167 m/Ma。这表明盆地沉降中心的平面迁移规律：晚中新世，沉降中心位于盆地北部的白云凹陷；上新世—更新世沉降中心往东部的荔湾凹陷迁移。
表6 珠江口盆地深水区晚中新世以来各构造单元沉降速率m/Ma
3.3 盆地沉降史特征
盆地模拟结果表明（图5）：盆地在自晚中新世以来的沉降过程中，T3-T2沉降时期，即晚中新世构造沉降作用最弱，平均构造沉降速率为67 m/Ma。这与发生在中中新世末—晚中新世末的东沙运动（10～5 Ma）时期相符。东沙运动使盆地在升降过程中发生块断升降、隆起剥蚀，并伴有挤压褶皱断裂和频繁的演化活动，发育了NWW向断裂，构造活动强烈[7,26]。因此，在晚中新世，盆地各构造单元发生程度不同的沉降作用。
从晚中中新世到全新世，盆地经历了构造沉降幅度由小变大，构造沉降量由大变小，构造沉降速率由小变大的变化过程，呈现出梯度变化趋势，表现为伸展盆地的动力学背景。经过中中新世末期盆地抬升剥蚀之后，晚中新世盆地进入块断升降阶段，沉降幅度和沉降速率开始增大，可容纳空间增大。上新世时，平均构造沉降速率为68 m/Ma，相对晚中新世变化不甚明显。至更新世时期，平均构造沉降速率为71 m/Ma，盆地构造活动变强。
3.4 剖面沉降史
选择位于盆地深水区不同位置的4条典型的剖面进行构造沉降的计算，分析研究区纵向与横向上的构造演化特征。总体上，由陆向海方向，构造沉降速率总体表现为增大的趋势，且自西向东构造沉降速率逐渐变快，这与盆地深水区平面沉降特征相一致。
A剖面位于研究区西南部，由西北向东南方向穿过开平凹陷、神狐隆起、顺德凹陷及南部隆起。晚中新世，从开平凹陷到神狐隆起，构造沉降速率一直减小，直至在顺德凹陷中减小到42 m/Ma才开始上升，直到南部隆起中达100 m/Ma以上；上新世，构造沉降速率先在开平凹陷—神狐隆起—顺德凹陷中由50 m/Ma左右增加到73 m/Ma，又在顺德凹陷中经历微弱的降低过程，最后在顺德凹陷和南部隆起的交汇部位降到60 m/Ma后又开始急剧上升，直至90 m/Ma以上；更新世，构造沉降特征与上新世相似，具有很好的继承性，由45 m/Ma上升到76 m/Ma后，在顺德凹陷和南部隆起的交汇部位降低到72 m/Ma，接着构造沉降速率快速增大，达到105 m/Ma以上（图6）。
B剖面位于研究区中部偏东处，由北向南方向经过番禺低隆起、白云凹陷、白云低凸起、荔湾凹陷和南部隆起。3个时期的变化规律趋于一致：在番禺低隆起—白云凹陷中，晚中新世、上新世、更新世构造沉降速率分别由60 m/Ma、32 m/Ma、39 m/M a左右升高到80 m/Ma、78 m/Ma、79 m/Ma左右，在白云凹陷—白云低凸起—荔湾凹陷中，构造沉降速率大小变化不大，而在荔湾凹陷和南部隆起的交汇部位，构造沉降速率急剧上升，直至150 m/Ma左右达稳定（图7）。
C剖面位于研究区东南部的东沙隆起内。东沙隆起在3个时期的构造沉降速率由陆向海缓慢增大，晚中新世、上新世、更新世构造沉降速率分别由100 m/Ma、115 m/Ma、120 m/Ma左右增大到135 m/Ma、147 m/Ma、135 m/Ma左右（图8）。
图5 珠江口深水区不同时刻沉降幅度直方图（a）、不同时期沉降量直方图（b）及沉降速率直方图（c）
D剖面横穿整个研究区，从南西到北东，横穿神狐隆起、顺德凹陷、南部隆起、白云凹陷、白云低凸起和东沙隆起。在晚中新世，神狐隆起的构造沉降慢速下降，直至在顺德凹陷中降低到40 m/Ma后急速增至55 m/Ma左右才趋于稳定，在南部隆起中经历了一个缓慢的下降过程降到45 m/Ma后，从南部隆和白云凹陷的交汇部位开始快速上升，而在东沙隆起达最高值93 m/Ma后又开始减小，这与东沙运动造成东沙隆起抬升剥蚀、并且具有东强西弱的特点相一致。D剖面在上新世和更新世构造沉降速率的变化趋势与晚中新世相似，不同之处是在神狐隆起—顺德凹陷中构造沉降速率由西北到东南方向经历的是分别由43 m/Ma、38 m/Ma左右先快速增大到72 m/Ma、80 m/Ma左右继而急速减小到54 m/Ma、60 m/Ma左右的变化过程，接着与晚中新世构造沉降特征一致：经历一个相对稳定的沉降时期后，在南部隆起中分别缓慢下降到43 m/Ma、42 m/Ma，接着急速上升到100 m/Ma、95 m/Ma后再下降至56 m/Ma、85 m/Ma（图9）。
图6 A剖面不同时期构造沉降速率对比剖面图
图7 B剖面不同时期构造沉降速率对比剖面图
图8 C剖面不同时期构造沉降速率对比剖面图
图9 D剖面不同时期构造沉降速率对比剖面图
3.5 平面沉降史分析及其与BSR关系
天然气水合物在地震剖面上通常出现一强反射波，大致与海底平行，故称似海底反射（BSR)[27,28]。它是水合物沉积层的高阻抗与其下伏沉积层的低阻抗之间的相互作用而形成的振幅较强的地震反射，它是天然气水合物富集成矿的主要地球物理标志[29,30]。目前认为，BSR已成为判断海洋中存在天然气水合物及查找其分布的重要证据[31]。
图10 珠江口盆地深水区晚中新世（a）、上新世（b）、更新世（c）时期及晚中新世以来（d）构造沉降速率与BSR叠合图
珠江口盆地深水区各个时期的构造沉降速率整体上表现出从自东向西、由南向北逐渐减弱的变化规律（图10）。晚中新世，BSR分布于深海地区（一般水深大于2 000 m），构造沉降速率主要在75～115 m/Ma（图10(a），表7）；上新世， BSR分布在构造沉降速率曲线较密集地段与盆地边界处，对应的构造沉降速率在45～135 m/Ma（图10(b），表7）；更新世，未存在BSR（图10(c），表7）。总之，发现80％以上的BSR分布趋于构造沉降速率值主要在75～125 m/Ma、沉降速率变化迅速的区域（图10(d)）。
表7 珠江口盆地深水区构造沉降与BSR对应关系
4 讨论
晚中新世后，盆地进入新构造运动及热沉降坳陷阶段，东部菲律宾板块向NNW 方向俯冲推挤，在晚中新世一早上新世时期造成了东沙运动的发生。东沙运动是导致盆地块断升降、隆起剥蚀、挤压褶皱和断裂以及岩浆活动的根本原因及动力源。在盆地沉降过程中产生了一系列以NWW 向张扭性为主的断裂。自东向西，东沙运动的强度和构造变形逐渐减弱，由此造成了珠江口盆地东部块体升降和断裂的晚期活动。在上新世—更新世早期（3 Ma）发生台湾运动中，珠江口盆地深水区因重力均衡调整而继续沉降，越往南沉降越大。
在各个地质时期，盆地的构造沉降量占总沉降量的1/2以上，这表明了构造沉降作用始终控制着盆地总沉降的变化，因此控制了盆地可容纳空间的变化，从而控制了盆地的沉积充填，最终影响盆地内部烃源岩的形成和储集体的分布。
5 结论
沉降速率等值线越密集的地方越容易发育BSR，这是因为等值线密集的地方一般是盆地边界或是坳隆交汇的部位，这些地方沉降速率变化快，断层褶皱发育，可能形成特殊的断裂带、泥底辟、快速堆积体、滑塌体及增生楔等特殊构造环境与构造体。沉降速率高值区可提供的可容纳空间大，有利于沉降物的快速堆积与BSR的形成。更新世不存在BSR是因为构造运动趋于停止后，盆地的构造活动减弱、构造沉降速率变化不大、可容纳空间小、沉积速率小，有机质碎屑物不能被迅速埋藏，容易在海底氧化直接分解。
1）盆地深水区各个凹陷沉降特征各异，具有各自独特的埋藏史和沉降史，但总体上呈现出持续稳定的沉降特征。
2）盆地深水区具有欠补偿的沉积补给作用，且沉降速率较大。这说明快速沉降作用和欠补偿作用造成了盆地深水区的形成。
3）晚中新世，沉降中心位于盆地北部的白云凹陷；上新世—更新世沉降中心往东部的荔湾凹陷迁移。
4）中中新世—晚中新世末（10～5 Ma）发生的东沙运动造成了盆地深水区的块断升降和抬升剥蚀，构造活动强烈，使得晚中新世时期盆地深水区持续沉降。上新世—更新世早期（3 Ma）发生的台湾运动彻底改变了盆地深水区的构造格局，盆地深水区继续沉降，越往南下沉越大。
5）构造沉降作用控制了盆地总沉降的变化，因此控制了盆地可容纳空间的变化，从而控制了盆地的沉积充填，最终影响盆地内部烃源岩的形成和储集体的分布。
6）沉降速率高值区可提供的可容纳空间大，有利于沉降物的快速堆积与BSR的形成。
致谢：广州地质调查局的沙志斌、王宏斌等为此基研究提出了相关资料与帮助，在此一并表示感谢！
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『陆』 中国地质大学（北京） 石油方面研究生
地大北京能源学院考研专业及导师
070602大气物理学与大气环境
①101思想政治理论
②201英语一
③610高等数学
④827大气化学
01大气环境污染 刘大锰
03大气污染与人体健康的影响 刘大锰
05大气环境地球化学 黄文辉
081801矿产普查与勘探
①101思想政治理论
②201英语一或202俄语
③302数学二
④828沉积岩石学或829石油与天然气地质学 报考邓宏文导师外国语可以选考俄语。
02含油气盆地沉积学 王宏语 于兴河 王红亮 姜在兴 李胜利 康志宏 陈永进
03石油构造分析 陈昭年 何登发 丁文龙
04油气储层地质与评价 王宏语 于兴河 郭少斌 黄文辉 李胜利 刘大锰 刘景彦 刘鹏程 唐书恒 陈 程 康志宏 陈开远 王晓冬
05层序地层学及应用 王红亮 郭少斌 陈开远 樊太亮 林畅松 邓宏文肖建新
06煤与煤层气地质 刘大锰 汤达祯 唐书恒
07应用沉积学 黄文辉肖建新
08盆地分析与模拟 陈昭年 刘景彦 毛小平 林畅松 丁文龙
09非常规油气资源勘探及评价 张金川
10油气成藏机理与预测 侯读杰 毛小平 汤达祯 张金川 陈永进 黄海平
081826★能源地质工程
①101思想政治理论
②201英语一或202俄语
③302数学二
④829石油与天然气地质学或830油矿地质学 报考李治平导师外国语可以选考俄语。
01油气成藏地球化学 侯读杰
02储层表征与建模 于兴河 陈昭年 王红亮 李胜利 李治平
03煤层气开发 汤达祯 李治平肖建新
04油气资源评价 王红亮 郭少斌 黄文辉 张金川
05油气藏形成机理与勘探 于兴河 陈昭年 何登发 李胜利 汤达祯 张金川 樊太亮 林畅松 丁文龙 肖建新
08煤的洁净利用 黄文辉
082002油气田开发工程
①101思想政治理论
②201英语一或202俄语
③302数学二
④829石油与天然气地质学或831油层物理学 报考邓宏文，李治平 导师外国语可以选考俄语。
01油气田开发地质与开发技术 王宏语 于兴河 鞠斌山 李胜利 刘景彦 唐书恒 康志宏 陈永进 邓宏文
02油气田开发理论与方法 刘鹏程 李治平 王晓冬 陈永进
03油藏描述与剩余油分布 王宏语 于兴河 郭少斌 李胜利 刘景彦 陈 程 康志宏 陈开远 樊太亮 林畅松
04油田化学与环境治理 范洪富
05油藏开发地球化学 侯读杰 黄海平
07采油工程及提高采收率 范洪富 鞠斌山 汤达祯 李治平 王晓冬
08储层建模与油藏数值模拟 刘鹏程 汤达祯 唐书恒 陈开远
『柒』 琼东南盆地新近纪构造沉降特征对BSR分布的影响
李胜利1，沙志彬2，于兴河1，丛晓荣1，姜龙燕1，方竞男1，王建忠1
李胜利（1971一），男，副教授，主要从事油气勘探开发研究，E-mail:[email protected]。
1.中国地质大学能源学院，北京100083
2.广州海洋地质调查局，广州510760
摘要：琼东南盆地陆坡深水区有比较明显的BSR（似海底反射）分布区，且多分布在晚中新世以来的地层中。由于BSR是识别天然气水合物存在与否的重要地球物理参考标志，而构造变动是影响其分布的重要因素之一，因此通过对琼东南深水区424口虚拟点的单井盆地模拟数据分析，计算总沉降量与负载沉降量，进而求取各地质时期构造沉降量与沉降速率的方法来探讨新近系构造沉降史与BSR间的关系。研究表明：琼东南盆地深水区晚中新世以来，受红河走滑及区域性幔源基性岩浆喷发活动影响，以5.3 Ma和1.8 Ma为界，存在3期构造沉降加速过程，尤以更新世（1.8 Ma以来），构造沉降加速更加明显。空间上构造沉降速率呈周边向中心地带递增的规律，中央裂陷带的构造沉降速率变化较之南部隆起区要快，而中央裂陷带与南部隆起之间的区域，构造沉降一直维持快速沉降状态，这为天然气水合物的保存提供了有利条件。研究区BSR主要分布在各凹陷与凸起次级构造单元相接且构造沉降速率较高的区域，其构造沉降速率大小在70～110 m/Ma，且变化迅速，对BSR的形成与分布有利。
关键词：琼东南盆地深水区；BSR分布；构造沉降速率；定量模拟
Impact of Neogene Tectonic Subsidence Characteristics on the BSR Distribution in Qiong dongnan Basin
Li Shengli1,Sha bin2,Yu Xinghe1,Cong Xiaorong1,Jiang Longyan1,Fang Jingnan1,Wang Jianzhong
1.School 0f Energy resources,China University of Geosciences,Beijing 100083
2.Guangzhou Marine Geological Survey,Guangzhou 510760,China
Abstract:BSR which is found in the intervals varies from the Late Miocene to now in the deep water area oft he Qiong Dongnan basin is one of the important marks to identify the gas hydrate and is usually influenced by the tectonic movements.Based on the data analysis from 424 pseudo well points,the relationship between the BSR' s distribution and the tectonic subsidence was pointed out.The study shows that there were three different tectonic subsidence acceleration times bounded by 5.3 Ma and 1.8Ma in the deep water area of the Qiong Dongnan basin under the affection of the Red River strike slip motion and regionality mantle-derived basic magma activity.In which,the third phase (from 1.8 Ma to now) was the fastest tectonic activty stage.From the basin's margin to center,the tectonic subsidence rate was getting faster and faster meanwhile it changed more rapid in the central fault block than that in the southern uplift zone.The areas between central block and southern uplift zone which had advantage to preserve the gas hydrate maintained relatively high subsidence rate.BSR mainly distributed in the borderland between secondary structure unit where the tectonic subsidence rate was high and changed faster.The areas which had higher tectonic subsidence rate varied from 70m/Ma to 110 m/Ma.
Key word:Deep Water Area of Qiongdongnan; BSR Distribution;Tectonic Subsidence Rate
0 前言
南海北部陆坡地区蕴含丰富的天然气水合物资源[1-6],BSR（似海底反射）作为天然气水合物聚集的最有意义的地球物理指示之一（但两者之间并不存在绝对的对应关系），通常指示天然气水合物相位稳定的底部反射特征[2,7-10]。琼东南盆地是南海北部重要的新生代盆地之一，前人的研究业已证明，该盆地具有天然气水合物生成与富集的基本条件[1,11-12]。前人已在构造沉降和天然气水合物的形成因素等单方面对琼东南盆地进行过较为系统的研究[13-16]，却未曾就BSR与沉降的关系进行过细致地分析。BSR在南海北部边缘主要分布在晚中新世以来的新近系中，这就有必要对这个时期的构造沉降史及其如何影响BSR的分布进行分析与研究。
笔者依据大量二维地震剖面采集的数据，选取琼东南深水区424个模拟点，利用回剥法与艾利（Airy）模型对琼东南深水区构造沉降进行定量计算，采用盆地模拟软件PRA (basin mod）模拟虚拟点的埋藏史与构造沉降史，通过研究不同构造区带的剖面与平面构造沉降速率的变化，探讨了研究区构造沉降的时空演变规律。随后将BSR与构造沉降速率图叠加，进而讨论琼东南深水区BSR分布与构造沉降之间的相互关系。
1 工区地理背景
琼东南盆地位于南海北部陆缘，海南岛的东南部，东经108。－111°、北纬15°－19°。盆地呈北东向伸展，由北部箕状坳陷带、中央裂陷带和南部隆起区三大部分组成，是一个在前第三系基底上发育起来的新生代陆缘拉张型盆地[11,19-20]。“深水（海）”这一术语是指位于陆架坡折向海一侧包括陆坡、陆隆和深海平原的深水环境（水深＞200 m)[21]。根据这个深水概念，琼东南盆地深水区包括中央裂陷带大部和南部隆起区。主要的次级构造有乐东、陵水、宝岛、松南、北礁、长昌6个凹陷，甘泉西、永乐2个凸起，以及陵南、松南2个低凸起（图1）。
图1 工区地理位置与构造区划图（据文献[22]修改）
表1 研究区地层与层序划分
为了更加深入地研究琼东南深水区晚中新世以来的构造沉降及其与BSR的关系，结合中中新世以来南海发生的构造运动以及全球和莺琼盆地海平面相对变化，在琼东南深水区识别出晚中新世以来的3个层序界面：自下而上分别为T3、T2和T1，对应的时间分别是11.6 Ma,5.3 Ma,1.8 Ma（表1，图2）。相应的，从自下而上可识别出层序Ⅲ、层序Ⅱ、层序Ⅰ 3个地层层序，大致对应于黄流组、莺歌海组及乐东组（表1），这3层即为本区的目的层位。
图2 B—B’地震剖面层序划分
2 沉降史分析
琼东南盆地深水区钻井资料较少，但二维地震测线覆盖广。因此，从交叉测线中选出424口虚拟井点，按照点—线—面的研究思路，根据构造沉降理论及计算方法，在优选砂地比、孔隙度－深度关系等参数的基础上[23]，利用PRA (basin mod）软件定量模拟计算各点的构造沉降量及构造沉降速率。
2.1 虚拟井点沉降史埋藏史分析
沉降史图可以很直观地反映出某点在整个地质时间内沉降的变化情况。从次级构造中选取8个代表虚拟井点（井位见图1）绘制埋藏史与沉降史图（图3）。这8个点基本平均分布在工区范围内并且处于该点所在次级构造单元的中心位置，能较准确地反映所处次级构造单元的沉降史、埋藏史。
位于乐东凹陷内的Q1点（图3）以5.3 Ma和1.8 Ma为转折点，呈现不明显的3段式加速沉降。其中1.8 Ma以来构造沉降明显加速。位于陵水凹陷的Q2点和位于工区中部北礁凹陷内的Q5点的构造沉降速率都无明显的变化，一直呈平稳态势。位于长昌凹陷的Q4点具有与Q2点和Q5点相似的变化规律，略有不同的是Q4点的构造沉降速率呈现微弱上升的趋势。
位于工区南部华光凹陷的Q6、甘泉西凸起的Q7、永乐凸起的Q8（图3）在5.3 Ma以来都出现了构造沉降加速的现象，只是永乐凸起在1.8Ma以来构造沉降速率略有减小。总体而言，晚中新世以来，琼东南深水区的构造沉降呈缓慢加速状态。空间上，乐东凹陷部位的构造沉降速率的加速过程较之于其他构造部位快，愈往东、往南，构造沉降速率的变化愈不明显，呈现空间上西部变化快、东部变化慢、北部变化快、南部变化慢的特点。
2.2 典型剖面沉降史分析
从工区的纵向和横向上共选取4条剖面A—A’、B—B’、C—C’和D—D’ （各剖面地理位置见图1）。进行构造沉降速率的计算，分析研究区纵向及横向上的构造沉降变化特征。
A—A’剖面自乐东凹陷的中部偏北地带向南经过华光凹陷西部（图4）。11.6 Ma以来，乐东凹陷的构造沉降活动较活跃，速率一直呈现波动状态，1.8 Ma以来构造沉降速率迅猛增加，最高值可达170 m/Ma，说明乐东凹陷1.8 Ma进入了快速沉降的状态。沉降加速从北向南减小，至华光凹陷境内时，沉降加速过程消失。与乐东凹陷不同，华光凹陷的构造沉降速率一直保持着相对稳定状态。1.8 Ma之前，研究区西部的构造沉降中心位于华光凹陷内，之后转移至乐东凹陷中部偏北的地带。
图3 琼东南中央裂陷带单点埋藏史与构造沉降史曲线
红线表示构造沉降，其斜率即为构造沉降速率
B—B’剖面位于琼东南盆地中部偏北的地方，横穿宝岛凹陷、松南低凸起、北礁凹陷和永乐凸起，跨越中央裂陷带和南部隆起区两大二级构造单元（图5）。就构造沉降速率分布而言，该剖面大致可以分为3段：西北部的宝岛凹陷与松南低凸起部分的快速沉降区，中部北礁凹陷与永乐凸起大部分地区的缓慢沉降区以及永乐凸起东南部地区异常快速沉降区。初始沉降中心位于宝岛凹陷境内，之后一直向东南方向转移。更新世以来，中央裂陷带与永乐凸起接触地带构造沉降明显加速，至全新世，沉降中心转至北礁凹陷与永乐凸起接触的地带。
C-C’剖面位于工区东北部边界，横穿长昌凹陷，向南延伸至永乐凸起西部边界处（图6）。该剖面所经过地区的构造活动比较活跃，沉降速率一直呈上升趋势。长昌凹陷北部的构造沉降速率一直相对较小，接近永乐凸起的中南部地区构造沉降速率较大，一直维持在100 m/Ma以上。整体来看，1.8 Ma以来构造沉降速率的涨幅明显超过之前的2个时期。
图4 A—A’剖面不同时期构造沉降速率变化图
图5 B-B’不同时期构造沉降速率变化图
图6 C—C’剖面不同时期构造沉降速率变化图
D—D’剖面横穿中央裂陷带的大部分次级构造（图7）。中央裂陷带的构造沉降速率一直比较高且一直呈增长的趋势，最低值不曾小于60 m/Ma，更新世以来（1.8 Ma以来），大部分地区的构造沉降出现了加速，只有陵水凹陷和松南低凸起交界地带出现了速率的下降。在1.8 Ma之前，构造沉降速率从西向东增大，沉降中心位于长昌凹陷境内。之后，沉降中心转移至乐东凹陷境内。整体上，琼东南地区晚中新世以来的沉降在时间上也有差异性，西早东晚，其中西部乐东凹陷自晚中新世开始加速沉降，而中东部自上新世才开始[24]。
对比以上4条剖面可以看出：空间上A—A’剖面与B—B’剖面经历了相似的演化过程，即由北向南构造沉降速率逐渐降低，C—C’剖面则与之相反，呈现了由北向南构造沉降速率逐渐增加的过程，D—D’剖面各构造单元构造沉降速率无甚区别。时间上各剖面大致经历了相似的演化过程，代表了3期构造沉降事件，反映了5.3～1.8 Ma,1.8～0 Ma时期构造沉降加速的过程，而以1.8～0 Ma时期更为明显。
图7 D—D’剖面不同时期构造沉降速率变化图
2.3 构造沉降速率平面变化规律与BSR分布
就这3层而言，时间上：晚中新世期间（11.6～5.3 Ma） （ 图8A）构造沉降速率变化最为缓慢，沉降中心位于东南部的甘泉西凸起与东北部的长昌凹陷地区。上新世之后（5.3 Ma以来） （ 图8B）构造沉降速率整体增大的同时，变化强度越来越剧烈，东南部的沉降中心向西南部转移。至更新世与全新世时（图8C），进入了新一轮的加速沉降期，构造沉降速率变化剧烈，最高沉降速率增至170 m/Ma，沉降中心转移至西南部的乐东凹陷境内与长昌凹陷西北部近边界处。
空间上：研究区的构造沉降速率呈周边向中心地带递增的规律。中央裂陷带（尤其是1.8 Ma以来）的构造沉降速率变化较之南部隆起区要快。而中央裂陷带与南部隆起之间的区域，构造沉降一直维持于快速沉降状态。
BSR沿研究区长轴方向分布，分布的速率范围比较广，主要分布在各凹陷与凸起次级构造单元相接且构造沉降速率较高，大小在70～110 m/Ma的地带（图8D）。这是由于沉积盆地坳隆接合部位往往是断层和褶皱发育的有利部位，并有很多断层切穿下部的沉积层并延伸至海底沉积层附近，这样可为下部天然气向浅部运移开辟有利通道，褶皱构造更易于天然气的捕获，进而形成水合物矿藏；另外坳隆接合部位，不仅断层发育，而且沉积岩性偏粗，为气体侧向运移提供了良好的疏导系统。
图8 琼东南深水区不同时段构造沉降速率分布平面图
A.11.6～5.3Ma期间；B.5.3～1.8Ma期间；C.1.8～0Ma期间；D.11.6Ma以来总的构造沉降速率分布与BSR对应关系图
3 讨论
3.1 断裂演化对构造沉降的影响
琼东南盆地晚中新世以来的构造沉降主要与红河走滑断裂有关，红河走滑断裂从约8 Ma开始左旋走滑，左旋走滑持续到10～5 Ma，从10～5 Ma开始转变为右旋走滑。5.3～4.7 Ma右旋走滑活动进入高潮[25]。10～5.3 Ma以来加速沉降与红河断裂的右旋走滑运动相对应，红河断裂晚期右旋走滑活动对盆地构造沉降影响由西往东逐渐减弱。琼东南盆地12～5.3 Ma以来的晚期快速沉降过程由西往东逐渐减弱，离红河断裂越近的地区，晚期加速沉降越强烈，这进一步反映了红河走滑断裂对琼东南盆地构造沉降的影响。5 Ma以来，在红河断裂走滑的基础上，吕宋岛弧向欧亚大陆及南海构造域碰撞，产生了密集的近东西向张性、张剪性断裂，加剧了构造沉降的幅度。1.8 Ma以来的构造沉降的加速过程可能与区域性的幔源基性岩浆喷发活动有关[26]。
3.2 琼东南深水区构造沉降与总沉降的关系以及分布特点
构造沉降速率在琼东南盆地深水区一直占总沉降速率的60％以上（图9），在整个盆地的总沉降过程中起着主导的作用。构造沉降表现为从边缘向中心逐渐递增的过程（图8）。西北部和东北部构造沉降速率变化剧烈，中间地带变化缓慢。沉降速率的变化存在空间上的差异，西快东慢，边缘部位较之中间部位要快。从时间上看，总沉降速率与构造沉降速率差值越来越大，表明盆地慢慢由构造沉降阶段向热沉降阶段演化的过程。
图9 构造沉降与总沉降速率关系图
3.3 构造沉降与BSR的关系
BSR主要分布在研究区中部次级构造单元的交界地带或者次级构造的中心地带。交界地带以断裂为主的多重构造影响再加之大陆边缘陆坡的控制作用，能够为天然气水合物的气源运移、最终形成储藏提供优越条件。构造中心一般是沉降最快的地方。盆地的快速沉降促成了巨厚的富泥质沉积物的充填，加之高热流导致了规模巨大的异常压力体系形成，并在其周围常压区形成了气藏。中西部地区5.3 Ma以来的持续平稳沉降，为与天然气水合物有关的BSR的形成提供了有利条件。值得注意的是，BSR与天然气水合物并不是完全对应的，没有BSR的地方也可能有天然气水合物。当海底产状与地层产状不一致时，BSR也有可能是某种岩性界面[27,28]。
另外，BSR的分布对构造沉降速率范围也有一定的要求[23]。从本区的研究来看，它可以出现在较大的构造沉降速率范围内，但是主要出现构造沉降速率在70～110 m/Ma的范围内（表2）。过低的构造沉降速率不能提供足够的可容纳空间，过高的沉降速率则会导致气体的散逸，皆不利对应于天然气水合物的BSR的形成。
表2 深水区各构造沉降参数与BSR对应关系
4 结论
1）晚中新世以来，琼东南深水区存在3期的快速沉降过程：第一期沉降过程是晚中新世（11.6～5.3 Ma），第二期沉降过程是上新世—全新世（5.3～1.8 Ma）。第三期沉降（1.8 Ma到现今）过程存在时空上的差异。
2）不同构造单元构造沉降规律有所差异，伴随沉降中心的迁移，中央裂陷带与南部隆起之间的区域，一直维持着较高的构造沉降速率。其中，更新世以来（1.8 Ma以来），研究区大部分区域的构造沉降出现了加速，这为天然气水合物的保存提供了有利条件。
3）晚中新世以来，红河走滑断裂是造成构造沉降变化的主要原因。1.8 Ma以来构造沉降的加速过程则可能与岩浆活动有关。
4）次级构造单元中部以及交界地带构造沉降变化迅速，由于沉降速率变化较快，断层等发育，可以提供良好的运移通道，构造沉降速率的快速变化有利于BSR的形成。较高的构造沉降速率有利于提供充足的可容纳空间。
致谢：广州海洋地质调查局的梁金强、王宏斌等为此基研究提出了相关资料与帮助，在此一并表示感谢！
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『捌』 高分介绍研究生地质工程专业
矿山地质抄工程学科是将袭地质科学应用于矿业工程的边缘学科领域，本学科将为全国矿业生产、管理部门和研究机构培养能够运用地球科学基础理论，解决危机矿山资源勘查、工程地质灾害防治、矿山固体废弃物资源综合利用等工程领域实际问题的矿山地质高级人才。本专业的设置有利于采矿工程重点学科的稳定发展，有利于培养矿业工程和地质科学交叉领域的高级专门人才。本专业领域将涵盖现有硕士点矿产普查与勘探（工学）、矿物学-岩石学-矿床学（理学）、岩土工程（工学）和地质工程（工程硕士）等学科的主要研究方向，具有广阔的发展前景。
矿山地质工程学科点以资源工程系等为组织基础，与矿产普查与勘探、矿物学-岩石学-矿床学、采矿工程、安全技术及工程、矿物加工工程、工程力学、土木工程、环境科学与工程等学科密切相关。
『玖』 南海北部神狐海域新近纪以来沉积相及水合物成藏模式
匡增桂，郭依群
匡增桂（－），男，工程师，主要从事石油地质和天然气水合物的研究，E-mail:[email protected]。
注：本文曾发表于《地球科学——中国地质大学学报》2011年第36卷第5期，本次出版有修改。
广州海洋地质调查局，广州510075
摘要：广州海洋地质调查局自2000年以来在南海北部陆坡区相继开展了多个航次的天然气水合物资源的调查及研究工作，取得了非常丰富的地震资料。本文在对这些地震资料精细解释的基础上，识别出了6种典型的地震相：透镜状前积相、丘状前积相、V字形充填相、席状平行相、底辟－气烟囱状杂乱相、丘状杂乱相；并由此分析出3种类型的沉积相：深水浊积相、滑塌相、峡谷水道相。再结合BSR在研究区范围内的分布，研究BSR与各沉积相之间的空间位置关系，由此分析出了3种水合物成藏模式：断层沟通浊积扇体成藏模式、断层沟通峡谷水道成藏模式、断层沟通峡谷水道及滑塌扇体成藏模式。
关键词：南海北部；天然气水合物；沉积相；成藏模式
Sedimentary Facies and Gas Hydrate Accumulation Models Since Neogene of Shenhu Sea Area,Northern South China Sea
Kuang Zenggui,Guo Yiqun
Guangzhou Marine Geological Survey,Guang Zhou 510075,China
Abstract:Guangzhou marine geological survey have been carried out numbers of voyages for gas hydrate investigation and research at the continental slope of northern South China Sea since 2000 and aquired abundance of seismic data.On the basis of detailed interpretation of those seismic data,This paper recognized six typical seismic facies:Lenticular progradation facies;hummocky progradation facies; V-shaped filling facies; sheet parallel facies ; diapir-gas chimney disorderfacies; hummocky disorder facies.Thus developed three sedimentary facies including deep sea fan,slump and canyon channel facies.Combined with the distribution of the BSR in the study area and researched the spatial relationship of the BSR and the variety of sedimentary facies,three gas hydrate accumulation model had beenfound:fault communication with deep seafan,fault communication with canyon channel and fault communication with canyon channel and slump fan.
Key words:northern South China Sea; gas hydrate; sedimentation facies; accumulation model; marine geo1ogy
0 引言
南海北部为拉张型被动大陆边缘[1]，属于欧亚板块、印度—澳大利亚板块及太平洋板块的交汇处，区域地质背景复杂，新生代发育巨厚沉积，具有丰富的油气资源[2]。2005年以来，广州海洋地质调查局先后在南海北部神狐海域布置了多个准三维地震测网，随后在多个地区发现了BSR、振幅空白区和地震高速带等反映水合物存在的地球物理异常标志。2007年，广州海洋地质调查局在神狐海域布置8口水合物钻探井，并成功获取天然气水合物样品，这标志着神狐海域将成为未来几年水合物勘探的重点区域，因此研究神狐海域特别是水合物赋存的新近系沉积相以及水合物的成藏模式，将具有非常重要的现实意义。
1 研究区概况
神狐海域天然气水合物稳定域主要分布于南海北部珠江口盆地珠二坳陷，并以其中的白云凹陷为重点靶区。白云凹陷位于珠江口盆地南部凹陷带，水深为200～2 000 m，其北部与番禺低隆起相接，南端是珠江口盆地的南部隆起带[3]。2005至2009年，广州海洋地质调查局在神狐海域布置了多个准三维地震测网，其中本文的研究区如图1所示。
图1 研究区及构造单元位置图
从研究区的区域构造背景来看，珠江口盆地的发展与南海演化密切相关，南海是西太平洋地区一个最大的边缘海盆地[4]，受欧亚板块、太平洋板块和印澳板块相互运动所制约，具有典型的边缘构造特征：东部为汇聚陆缘，北部、西部为离散陆缘。在东部汇聚陆缘南海板块沿马尼拉海沟向东俯冲，形成叠瓦状逆掩推覆的增生楔，北部、西部离散陆缘发生一系列的扩张裂陷、剪切、沉降作用，形成大中型沉积盆地[5]。姚伯初[6]认为南海北部陆缘新生代发生过3次区域性构造运动：神狐运动、南海运动和东沙运动。神狐运动发生于白垩纪晚期—古新世早期，在地震剖面上表现为区域性角度不整合（Tg），上白垩统—中、下古新统地层缺失，地壳迅速减薄，南海北部陆缘的前新生代褶皱基底进入裂陷早期，珠江口盆地北部断陷带开始发育；南海运动发生于始新统晚期—早渐新世，南海海底扩张形成破裂不整合面，南海运动是最为强烈的一次构造运动，延续时间长，海水从南向北大规模入侵，盆地由裂陷向坳陷转化；东沙运动发生于中中新世末，使盆地在沉降过程中发生断块升降，隆起剥蚀，并伴有挤压褶皱、断裂和频繁的基性岩浆喷发。三大区域性构造运动对南海北部陆缘盆地的沉降、沉积充填具有明显的控制作用[7]。珠江口盆地第三纪的构造演化与南海北部陆缘具有相似的过程，经历了古近纪裂陷和新近纪坳陷两大阶段，具有双层结构[8]，而白云凹陷是一个复式地堑，垂向上具有断陷、断延和坳陷三层结构[9]，是一个强烈构造变形区，岩石圈地壳强烈减薄，凹陷长期持续沉降，岩浆活动较多[10]。
2 神狐海域新近纪层序地层划分
南海北部的层序地层学研究前人已经开展过很多积极有效的工作，本文结合2007年神狐海域水合物钻井层序划分（SH-7、SH-5）以及ODP在南海北部1 146、1 148站位所获得的资料，在神狐海域中新世以来的地层中识别出3个三级层序界面：分别为T1、T2、T3；分别对应于层序A、层序B、层序C的底界面（表1）。
从地震资料来看，T1界面主要表现为高频、中振幅、连续反射的特征，可见较为明显的上超和削截现象，在研究区的西北部发育下切谷。T2界面总体表现为高频、弱振幅、连续性较差的反射特征，可见上超反射，该界面之上为杂乱反射层，之下为一套前积反射层。T3界面表现为中高频、中振幅、连续性好的反射特征，界面之上可见较为明显的下超反射，并发育河道，界面之下为一套连续的近平行反射。
表1 神狐海域层序地层划分
3 地震相类型及特征
地震相识别通常是在分析地震相标志的基础上来进行的，常见的地震相标志可分为3类：地震反射结构、地震反射构造和地震相单元外形。它们从不同的角度反映了不同的地质意义，对地震相标志的识别，形成了地震相及沉积相研究的主要内容。
综合分析地震反射特征之后，依据常规的地震相分类原则，即“外部形态＋内部属性”的命名原则，在研究区内晚中新世以来的层序中共识别出了以下6种地震相类型（图2），分别为透镜状前积相、丘状前积相、V字形充填相、席状平行相、底辟－气烟囱状杂乱相、丘状杂乱相，其反射特征及相应的地质解释如表2所示。
图2 神狐海域地震相类型
表2 神狐海域地震相类型及特征
4 地震相－沉积相分析
沉积相分析是建立在地震相划分的基础上，主要是通过对区域地质特征以及各层序的地震相和钻井资料的综合解释来研究。研究区位于南海北部陆坡中段的神狐暗沙东南海域附近，二级构造单元隶属于白云凹陷。从前人研究成果来看，白云凹陷深水区发育了大量的深水扇体，而陆坡处由于坡度的增加，在表层时常发育滑塌体。基于以上的认识，再结合研究区内地震相标志的分析，在研究区内识别出了3种类型的沉积相，分别为深水浊积扇、滑塌沉积相以及峡谷水道相。下面就这3种沉积相分别加以阐述。
4.1 深水浊积扇
如图3所示，层序C主要发育了一套透镜状下超前积型地震相为主的一套地层，根据前人研究成果，透镜状下超前积型地震相与短距离运输扇体有密切关系[1]。而在层序C沉积时期，研究区处于南海北部陆坡的中段，是浊积扇发育的有利区带，因此可以推测层序C这套以下超前积反射为特征的地层是浊流沉积作用的结果，并在平面上形成了深水浊积扇体。
据现代海底调查发现，在大多数陆坡的下部海底峡谷口外的深海底，都发育有大规模的扇状沉积体，它们主要是浊流形成的泥砂质再沉积产物，在纵向剖面上，可以划分出扇根、扇中和扇端3个沉积亚相[11]。如图3所示，根据地震相形态可以识别出扇中和扇端2个沉积亚相：其中扇中主要是以前积反射为主，且在层序的底界面上还可以发现小型的浊积水道；而扇端则是处于比较远的位置，地震反射形态也主要是以水平加积为主，沉积物颗粒相对于扇中逐渐变细，并向深海相过渡。
4.2 滑塌沉积相
图3 层序C深水浊积扇地震反射形态图
如图4所示，在层序B的底界面附近发育了一个以同相轴双向下超为反射特征的沉积体，在该沉积体的上部发育了一系列断阶状正断层，而其中的断层F断面呈铲状展布并几乎与层序界面重合，可以判定断层F是在拉张环境下由于重力作用而形成的一个剪切面，上覆沉积物沿着这个剪切面向下滑移。在滑塌作用发生的最初阶段，剪切面还未形成，只有小量的沉积物发生了滑移，它们在重力稳定区域内二次沉积，逐渐形成了双向下超的滑塌扇体；而随着上覆沉积物的不断堆积，在一定的触发机制下，沉积物沿着由于二次沉积而欠压实的塑性层面发生剪切滑动，形成了滑塌剪切面；在剪切面形成之后，地层会随着上覆沉积物的增加而发生周期性的大规模的滑塌事件，直至老的剪切面被上覆沉积物压实之后新剪切面的出现。
图4 层序B滑塌扇地震反射形态图
滑塌沉积相是本区最重要的一个沉积相类型，沉积物由于滑塌作用而发生了二次沉积，其压实程度应该是低于正常沉积的地层，所以沉积物物性通常较好、孔隙度较大，有利于水合物的形成与发育。但滑塌区通常也是构造的活跃区，构造活动也会对水合物的成藏起到破坏作用。因此，在研究滑塌沉积相对水合物的成藏控制时要将各种因素综合起来分析。
4.3 峡谷水道相
如图5所示，在层序A与层序B之间发育了一个与围岩呈“V”字形接触，内部反射呈平行－近平行状的地质体，其发育范围严格受周围断层的控制，根据该地质体的外形特征以及受断层控制的特点，可以判定该地质体具有废弃峡谷水道沉积的特征。在海底陆坡区域，由于陆架碎屑流、浊流以及海底洋流的长时间作用，时常会在构造薄弱带发育一些大规模的海底峡谷，这些峡谷大多受深部断层控制。在峡谷发育的早期阶段，陆架碎屑流、浊流携带大量泥沙对构造薄弱带的海底沉积物进行强烈的冲蚀作用，逐渐发育成“V”字形的冲蚀沟。这个时候海底峡谷内由于水动力作用强而几乎不接受细粒沉积，地貌上表现为明显的下凹地形，绝大多数的沉积物被搬运到更远更平缓的地方沉积。但随着断层活动性的减弱以及可容纳空间的减少，峡谷水道由于初期的粗粒沉积以及后期水道边缘以及上游出现的滑塌事件而逐渐淤积，导致陆架碎屑流及浊流的改道，从而发生了峡谷水道的废弃作用，淤积层呈平行－近平行状充填在峡谷水道里，形成了地震剖面上平行－近平行状的同相轴反射特征。
由于峡谷水道的发育严格受断层发育的控制，因此当断层的活动性增强时，峡谷水道开始发育，而当断层活动性变弱时，峡谷水道则发生废弃作用。所以当断层的活动性发生周期性变化时，峡谷水道的发育以及废弃也会发生周期性的转变。如图5所示，在地震剖面上，北边的高部位地区从深至浅发育了4期峡谷水道沉积，它们沿着主断面相互叠置甚至切穿了前期的峡谷沉积，随着主断层的活动性而发育和废弃。而由于峡谷水道的侵蚀作用，使得峡谷两岸的地势逐渐变陡而成为滑塌事件发育的有利场所。峡谷北岸由于滑塌而发育了一个不稳定体，该不稳定体在海底洋流和重力的作用下会对峡谷进行逐步的充填，从而完成峡谷的废弃作用。
图5 多期水道叠加地震反射形态图
5 水合物成藏模式
通过对研究区内地震相－沉积相的分析，再结合BSR在研究区内的空间分布，本文总结出了研究区内3种类型的水合物成藏模式：断层沟通浊积扇体成藏；断层沟通峡谷水道成藏；断层沟通峡谷水道及滑塌扇体成藏。
5.1 断层沟通浊积扇体成藏模式
如图6所示，在层序C的西北方向发育了一套浊积扇的沉积，在这个剖面上由于气体及断裂的影响，扇体发育部位的地震反射显得较为杂乱，但是仍可以根据图3所示的反射特征对其进行识别。在这个剖面上，可以发现2条深大断裂将深部的游离气聚集到浊积扇体中，再通过浅表发育的断层向上运移，及至水合物稳定带，在特定的温压条件下，形成了水合物；而在地震剖面上可以观察到BSR以及由于游离气的聚集而形成的空白带。
这种成藏模式主要发育在研究区的西北部， BSR在平面上分布与层序C发育的浊积扇体相吻合，表明水合物的发育严格受到了浊积扇体的控制；这主要是因为浊积扇体由于具有较好的物性而能成为游离气的储集场所，保证了形成水合物的气源条件，再加上众多大断裂及微小断裂的发育，从而促使了水合物的成藏。
5.2 断层沟通峡谷水道成藏模式
如图7所示，在层序C内发育了一条早期受深部断裂控制的峡谷水道，在地震剖面上表现为明显的V字形充填反射特征，这条峡谷水道后因峡谷的废弃作用被充填掩埋；而控制峡谷水道发育的断层并没有延伸至海底，说明断层在现阶段已经不活动了，从而不会对水合物的成藏起破坏作用。峡谷水道沉积由于粗碎屑较多而具有较大的孔隙度，是游离气储存及运移的良好通道，深部的游离气通过断层和峡谷水道的粗碎屑沉积向上运移至水合物稳定带，形成水合物。地震剖面上仍然可见清晰的BSR,BSR与峡谷水道之间发育的空白带也非常明显。
这种成藏模式主要发育在研究区中部有峡谷水道存在的部位，在平面上严格的受峡谷水道的控制。其主要原因是由于峡谷水道沉积具有较好的物性，其发育本身还受深大断裂的控制，因此是游离气良好的运聚通道，从而为水合物的形成创造了有利的条件。
图6 断层沟通浊积扇体成藏模式
a.地震反射剖面图；b.成藏模式图
5.3 断层沟通峡谷水道及滑塌扇体成藏模式
如图8所示，在层序C内发育了一条峡谷水道，该峡谷水道与图7所示的峡谷水道在平面上为同一条水道，从地震反射形态来看，内部呈平行至近平行状，外部呈明显的V字形。而在层序B内则发育了一套滑塌扇体的沉积，从地震反射形态来看，滑塌扇体内部以同相轴双向下超为特征，外部通常呈丘状，主要发育在斜坡—坡折的位置。从物性来看，峡谷水道沉积具有较粗的颗粒，滑塌扇体也由于经过搬运分选及二次沉积而具有较大的孔隙空间，因此这2种沉积相类型都是游离气运移及汇聚的良好场所。从图8来看，深部的游离气由于众多断裂的沟通，迅速向峡谷水道及滑塌扇中聚集，再向上运移至水合物的稳定带，形成水合物。在这个剖面上仍可以发现明显的BSR以及游离气在峡谷水道及滑塌扇中形成的空白带。
图7 断层沟通峡谷水道成藏模式
a.地震反射剖面图；b.成藏模式图
这种成藏模式主要发育于研究区的东部峡谷水道及滑塌扇体发育的部位，峡谷水道及滑塌扇体具有良好的物性以及众多断层的沟通是这种成藏模式发育的关键因素。但是仍然可以发现，峡谷水道与滑塌扇体虽然具有良好的物性，但只是作为游离气运移与汇聚的场所，并非水合物成藏的场所；这主要是因为水合物成藏要满足特定的温压条件，只有在水合物稳定带内才能成藏，这也是水合物成藏与油气成藏的差异所在。
图8 断层沟通峡谷水道及滑塌扇体成藏模式
a.地震反射剖面图；b.成藏模式图
6 结论
1）南海北部神狐海域水合物研究区新近纪以来主要发育了3种类型的沉积相，分别为深水浊积扇、滑塌沉积以及峡谷水道。深水浊积扇主要分布在晚中新世层序C中，滑塌沉积主要分布在上新世层序B及第四纪层序A中，峡谷水道则在3个层序中均有分布。
2）这3个沉积相类型与断裂的组合控制了水合物的成藏，研究区内主要发现了3种类型的成藏模式，分别为断层沟通浊积扇体成藏模式、断层沟通峡谷水道成藏模式、断层沟通峡谷水道及滑塌扇体成藏模式。这3种类型的沉积相虽然具有良好的物性，却不是水合物的储层，而只是游离气运聚的有利场所，水合物的成藏仍然要受到温压条件的限制。
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