羌塘盆地冻土水合物发育特征探讨

天然气水合物

羌塘盆地鲤鱼山-长梁山地区冻土水合物发育特征探讨

    0 引言

    在早年（2005）的陆域水合物探索性评价工作中，羌塘盆地是唯一的I级远景区，另外还包括三个II级远景区（祁连山木里盆地，东北漠河盆地，青藏高原风火山地区）。在祁连山的工作遭遇瓶颈之后，陆域水合物的下一个重心有可能会是羌塘盆地。本文进行了一些探索性的分析。

    1概述

近年来青藏高原多年冻土区是否存在天然气水合物引起了较大的关注。青藏高原多年冻土区可能存在硫化氢、乙烷和丙烷等重烃类气体水合物及具有自保护效应的甲烷水合物。陈多福等认为，青藏高原多年冻土区具备天然气水合物形成条件，且可能具有丰富的蕴藏量，初步估计多年冻土区天然气水合物储量约为1.2×1011-2.4×1014m3。而羌塘盆地是青藏高原内部海相地层保存最为完整，也是我国最大的中生代海相含油气盆地，所以在本次的调查中着重对羌塘盆地鲤鱼山-长梁山地区冻土区进行研究。文章从天然气水合物的异常标志出发，通过查阅前人资料，结合样品的室内分析，重点讨论了鲤鱼山-长梁山地区冻土的发育特征。

2冻土地貌特征

冻土是指在0℃以下，并含有冰的各种岩石和土壤。其通常可划分为短时冻土（数小时/数日以至半月）/季节冻土（半月到数月）以及永久冻土（也称多年冻土，指的是持续冻结两年或以上的不融土层）。而多年冻土在我国可归纳为两种分布类型：高海拔多年冻土和高纬度多年冻土。青藏高原冻土区则属于前者，平均海拔4000m以上，面积超过100万平方公里，北起昆仑，南至喜马拉雅山，西抵国界，东缘至横断山脉西部、巴颜喀拉山和阿尼马卿山东南部。被认为是世界中、低纬度地带面积最大、海拔最高的冻土区。多年冻土区是天然气水合物成藏分布的主要地域。

羌塘盆地鲤鱼山-长梁山地区平均海拔近5000m，长年气候寒冷。一年中，月平均温度为正温的时间短，仅有4个月，而负温的时间占8个月。在正温的4个月里，最高月（7月）平均温度为5℃，而负温期最低月（1月）平均气温却低达-20℃，年平均地表温度仅为-5.9℃。而在本次的调查过程中，发现研究区多为冻胀和融沉作用导致的冻融地貌。结合遥感、野外实测以及前人基础，认为研究区永久冻土全区发育，厚度约在50m-100m左右，一定规模的冻土发育为天然气水合物的形成与保存提供了有力保障。在研究区的冻融地貌中有六处冻融分选地貌，即石环及斑土群。石环及斑土群均是多年冻土的地貌标志之一。石环是冻土层表面物质在冻融作用和冻胀力推挤的影响下，运移、分选而成的一定几何形态的构造和微地貌现象。形成过程可理解为垂直分选使粗粒升到地表，冬季地表冻结，孔隙水结冰膨胀，抬高砾石，下部空隙被细粒填满。水平分选使到达地面的砾石被挤移动到边缘集中，多年反复形成石质多边形土。斑土形成原理与石环类似，表现为地表呈现出岩屑、岩块遍布，泥土则呈斑状嵌于碎石之间。岩石直立或半直立，近似呈六边形或椭圆态势，单个面积一般约10-20m2，中间由于软性土质收缩而形成斑土；研究区仍发育多处冻胀冰缘地貌-冻胀丘、冻胀草丘。冻胀丘的形成过程可视为地下水受冻结地面和下部多年冻土层的遏阻，在薄弱地带冻结膨胀，使地表变形隆起。冻胀草丘的形成与冻胀丘类似，只是由于草根密集处地下水聚集较多，因此冻胀效应最为明显，从而展现为拱起的草丘。其形态近圆形或椭圆形，单个发育面积约10-20m2。再有，研究区发育多处冻胀洼地，单个发育面积约10-20m2。冻胀丘与冻胀洼地之间具有一定的联系。地下水由于温度降低，体积变大，致使地面隆起形成冻胀丘。当温度升高，地下水由地表渗出，即形成冻胀洼地。

3 异常区土壤含气性

在工作区内的冻胀丘、冻胀草丘及泉附近获取了十件地表土壤样品（已剥去表层土15cm），进行了土壤酸解烃气分析检测，目的在于圈定地表异常地球化学晕圈。其中六个样品是在冻胀丘附近所采，另外四个样品的采样地点疑似泥火山。测试结果表明，多数冻胀丘和冻胀草丘附近的样品酸解烃中甲烷、乙烷和丙烷总量与正常土壤内含烃量基本相当（90μL/kg），并无明显异常。说明不能够仅仅根据冻土判断天然气水合物是否存在。但是疑似泥火山附近所采集样品的测试结果却均超过90μL/kg（正常土壤烃含量上限），初步证实该地区气源可能较为充足。

天然气水合物

资料来源：成都理工大学 沉积地质研究院
作者简介：
朱利东，50岁，教授，成都理工大学地质调查研究院副院长，博士生导师，国土资源部派驻武警黄金部队区调专家。主要从事青藏高原地区的地层与沉积学方面研究。