我国是多年冻土分布面积第三大的国家，具有良好的天然气水合物资源勘探前景。然而，陆域冻土区的天然气水合物赋存特征与海域表现出明显的差异性，有效的陆域冻土区水合物勘探技术成为水合物资源调查与评价的关键。这里聚焦陆域冻土区天然气水合物地球物理地球化学勘探进展，简要介绍了冻土区水合物勘探历程，重点介绍了中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所近十多年来冻土区水合物勘探取得的主要成果与进展，主要包括水合物勘探技术、识别标志、储层评价方法、勘查模型和水合物资源环境效应等方面内容，并结合我国冻土区水合物勘探研究现状，展望了陆域冻土区水合物研究发展趋势。
我国多年冻土区多位于中纬度高原地区,与环北冰洋极地地区多年冻土的状态不完全相同,天然气水合物成因机理、赋存环境和基本特征更为复杂。近10年来,在自然资源部行业专项和中国地质调查局水合物试采专项的资助下,先后在青藏高原和东北多年冻土区开展了天然气水合物地球化学勘探技术攻关,总结了多年冻土区天然气水合物地球化学指标组合和识别标志,探讨了多年冻土区天然气水合物地球化学成藏机制,研发了多年冻土区天然气水合物地球化学勘查模型,初步建立了多年冻土区天然气水合物调查地球化学方法技术体系,在勘探实践中发挥了重要的作用,地球化学方法技术对天然气水合物的有效性得到了初步检验和应用,具有广阔的应用前景。
我国多年冻土区多位于中纬度高原地区,与环北冰洋极地地区多年冻土的状态不完全相同,天然气水合物成因机理、赋存环境和基本特征更为复杂。近10年来,在自然资源部行业专项和中国地质调查局水合物试采专项的资助下,先后在青藏高原和东北多年冻土区开展了天然气水合物地球化学勘探技术攻关,总结了多年冻土区天然气水合物地球化学指标组合和识别标志,探讨了多年冻土区天然气水合物地球化学成藏机制,研发了多年冻土区天然气水合物地球化学勘查模型,初步建立了多年冻土区天然气水合物调查地球化学方法技术体系,在勘探实践中发挥了重要的作用,地球化学方法技术对天然气水合物的有效性得到了初步检验和应用,具有广阔的应用前景。
本文通过对不同勘探技术的基本勘查技术特征进行了介绍,为陆域天然气水合物的快速探测提供了技术支撑。
由于陆域常年冻土带天然气水合物巨大的潜在资源价值,冻土带天然气水合物的勘探研究引起了人们的极大关注。不同于海域天然气水合物地震勘探技术渐趋于成熟,陆域冻土带天然气水合物地震勘探技术仍处于研究阶段,其在数据采集、处理、解释等各方面仍存在许多问题。文中针对中国陆域冻土带天然气水合物开展地震勘探采集技术研究;结合漠河冻土带特征,建立研究区地质模型,针对冻土层较薄以及区内深部构造复杂等勘探难点,利用基于波动方程的正演模拟方法进行观测系统参数论证,并通过对采集数据分析对比,提出了小道距、小炮距以及浅井炮、小炮、中炮交替激发以实现同时获取浅中深部信息的数据采集技术,并取得了进行储层预测和构造探测的高信噪比地震反射数据。
研究区平均海拔在4000m以上,近地表为季节性冻土层,其速度具有时变特点,随气温升高,冻土层融化,速度变低,反之速度升高,冻土层与永久冻土层之间存在溶蚀缝洞或者渗流层。从地质露头可以看出,近地表地层倾角比较陡,高寒、缺氧的自然环境,冻土固化的山前砾石堆积地表,复杂的地质结构,给地震勘探带来极大困难。本文针对研究区特点,结合高原冻土二维地震勘探实例,分析了该类地区地震勘探工程的主要难点,阐述了在资料采集、处理及解释中应采取的技术方法。文章在研究区获得了高品质的地震资料,为今后类似地区的地震勘探及其他物探方法奠定了基础。
多波地震勘探技术能够同时获得纵波和转换波资料,与常规的纵波勘探相比,能够提供更多的地下介质信息。且转换波对于埋深较浅的小断层、小幅度构造有更高的分辨率,充分利用多分量地震资料可以有效的提高地震勘探的精度。本文将多波地震技术引入到陆域冻土区天然气水合物勘探中,对陆域冻土区水合物进行多波地震数值模拟研究。采用弹性波有限差分方法进行多分量正演模拟,利用仿射坐标转换法将原始的多分量地震数据进行纵横波叠前分离,并通过多波高斯束偏移方法分别对波场分离后的PP波和转换PS波进行叠前深度偏移成像。根据我国祁连山冻土区水合物实际地震地质资料,建立逼近真实地质情况的天然气水合物数值模型。对上述水合物模型进行多波地震数值试算表明,多波地震勘探技术是一种有效的陆域冻土区水合物探测方法,充分利用多波地震资料有利于查明陆域冻土区水合物精细的地质构造,取得更好的勘探效果。
三分量地震勘探是一种综合利用纵波和转换波进行精细构造探测的有效方法技术,转换波成像剖面具有较高的分辨率,可以识别小断层、小构造等地质现象。笔者结合在西藏羌塘盆地开展的三分量地震探测方法技术试验,初步对三分量地震勘探的数据采集方法、资料处理及对比解释技术进行了探讨和研究,验证了该方法在永久冻土区的有效性,取得了较好的试验效果。对今后在青藏高原开展多波多分量地震勘探方法技术的应用与研究有一定的借鉴作用。
近年来,随着我国现代化大型矿井的建设以及煤炭工业发展的不断深入,西部地区已逐渐成为我国煤炭资源勘探开发的"主战场"。结合西部高原冻土区三维地震勘探实例,分析了该类地区开展地震勘探工程的主要难点,阐述了在资料采集、处理及解释中应采取的技术措施。
在冻土覆盖区,由于高阻屏蔽作用,电法勘探的效果受到影响。为了解冻土对电法勘探的影响程度,设置了室内冻土模型,通过室内冻土模型实验了解不同的电法装置对冻土覆盖的矿体模型的异常反映,探讨在冻土覆盖区从事电法工作的有关方法技术,为在冻土覆盖区从事电法勘探工作提供指导。