罗斯海天然气水合物成藏条件及资源量评估

王 威，高金耀，沈中延，张 涛

(1.国家海洋局 第二海洋研究所,浙江 杭州 310012；2.国家海洋局 海底科学重点实验室，浙江 杭州 310012)

罗斯海天然气水合物成藏条件及资源量评估

王 威1,2，高金耀1,2，沈中延1,2，张 涛1,2

(1.国家海洋局 第二海洋研究所,浙江 杭州 310012；2.国家海洋局 海底科学重点实验室，浙江 杭州 310012)

罗斯海位于南极洲太平洋侧，通过对罗斯海气源沉积条件、地质构造条件和温、压条件对罗斯海天然气水合物成藏条件进行综合分析，结果表明罗斯海具备良好的天然气水合物储藏条件和勘探前景。本文在温、压条件的基础上，利用热流数据定量计算了天然气水合物稳定带的厚度，并使用体积分方法初步估算了该区域的天然气水合物的资源前景量。计算结果表明，罗斯海区域的天然气资源量为3.6× 1011m3，具有可观的经济价值。

天然气水合物；罗斯海；稳定带厚度；地温梯度

0 引言

天然气水合物主要是由甲烷等气体分子和水分子在低温、高压下组合形成的笼状、似冰状的晶体。天然气水合物在世界各地分布非常广泛，在陆地上主要分布于寒冷的高纬度区域(特别是永冻层地区),在海洋中一般出现在500 m水深以下的大陆边缘大陆架、大陆坡、水下高地和边缘海底沉积物中，尤其是那些与泥火山、盐(泥)底辟及大型断裂有关的沉积盆地中[1-2]。据估算，全球天然气水合物的资源总量为2×1016m3，相当于已探明石油、天然气和煤总碳量的2倍[3-4]。

天然气水合物成藏条件除了与构造条件有很大关系外，还取决于水合物气体来源、气体运移条件等，天然气水合物是一种并不稳定的固体物质[5]。在合适的热力条件下，天然气水合物自身也会不断分解[6]。相对于常规的油气资源，天然气水合物成藏相对复杂。常规油气能源生成时，热流环境催熟有机物形成原始的油气物质，而其后的稳定保存主要依靠圈闭维持。但是，由于埋藏深度较浅，通常情况下天然气水合物上方一般少见那些渗透率低的盖层予以圈闭，在地层中天然气水合物富集成藏主要依靠温度和压力条件的约束[7]。因此，温、压条件对分析天然气水合物的成藏非常重要。

本文根据罗斯海沉积条件，地质构造条件和温、压、热条件对罗斯海天然气水合物成藏条件进行分析。然后使用国际地热委员会(International Heat Flow Commission，IHFC)数据库资料和罗斯海区域相关资料，计算了天然气水合物稳定带的厚度，并利用体积分方法初步估算该区域的天然气水合物的资源前景量。

1 研究区域概况

罗斯海是位于南极洲西南极太平洋扇形区内的一个大海湾，地理坐标处于72°S～85°S，160°E～160°W之间，陆缘区宽度约850 km，长约1 500 km，且陆架约有一半宽度常年被冰川覆盖，因此通常指罗斯海湾北端为罗斯海(图1)。罗斯海覆盖面积约75万 km2，水深200～1 100 m，平均水深500 m，相比南极洲以外的其他陆地大陆架200 m左右的平均水深，罗斯海陆架要深得多。罗斯海西靠南极横断山脉、维多利亚地，东临玛丽伯德地，南部大陆滑流下来的冰体组成罗斯冰架。海底地形具有北高(浅)南低(深)的特点，亦即由外向内朝着罗斯冰架加深[8]。1980年后在罗斯海的多道地震(MCS)调查清晰地反映了海底裂谷构造的特征和范围，MCS资料揭示罗斯海有3个主要沉积中心：维多利亚地盆地(Victoria Land Basin, VLB)，中央海槽和东部盆地。VLB内的沉积地层厚达14 km[9]。除以上3个盆地之外，在罗斯冰架之下还有伯德盆地[10]。

图1 罗斯海区域盆地、热流点、泥火山以及钻井位置

罗斯海是南极调查研究程度相对较高的陆缘区之一。在该区，国际上有计划的地质-地球物理调查始于20世纪60年代初；自70年代早期开始，在罗斯海开展了海洋地质和地球物理调查研究，调查内容包括磁法重力、单道地震、声纳浮标及浅层地质取样等。通过调查，除了解了浅表层沉积物的特征以外，对罗斯海深部构造也有了一定程度的认识。深海钻探第28航次在区内完成了270～273号共4个钻孔(270～273号钻孔位置如图1所示)，钻孔结果揭示：(1)古生代基底之上覆盖着早渐新世-晚中新世、上新世及更新世沉积；(2)罗斯海陆架区至少从早中新世至上新世早期一直是冰海环境，无任何大的变化，沉积了巨厚的冰碛砾石、粉砂质泥等；(3)南极大陆大规模冰川作用至少开始于早中新世(20～25 Ma BP)；(4)271，272和273井在中新统和上新统的陆源碎屑沉积物中发现有以甲烷为主的天然气以及少量含乙烷的重质天然气[11]。但罗斯海大规模以油气为目的的调查主要集中于20世纪80年代。前西德、法国、前苏联和意大利分别在罗斯海进行了多道地震调查[12]。1982年，据地震调查成果，DAVEY et al[13]首次圈定出罗斯海中新生代三大沉积盆地，为区内油气地质调查研究奠定了重要基础。

南极陆缘天然气水合物调查和研究始于20世纪70年代，MCIVER[14]首次报道了南极陆缘存在天然气水合物的消息。南极陆缘盆地存在有利于天然气水合物聚集的地球化学条件，其中在罗斯海DSDP28航次271、272和273三个钻孔岩心中获得的中新世泥质沉积物 (64～365 mbsf)中发现了达到179 000 uL/L的高含量总烃类气体(主要是甲烷)[15]。在DSDP273井位附近采集的2个重力柱样中，甲烷体积分数为3～6.7 uL/L，但在DSPD273井位深部沉积物中甲烷的体积分数达到52 000～146 000 uL/L，表明高含量甲烷并没有到达近表面沉积物[16]。MCIVER[14]和 RAPP et al[16]都推断这种气体可能像天然气水合物那样被固定。在这些钻井中还发现了乙烷和高分子量气体，尽管气体的成因存在争议，MCIVER[14]仍推测钻孔下部沉积物中可能赋存有天然气水合物。

2 罗斯海天然气水合物成藏条件

天然气水合物的早期勘探与石油、天然气等能源一样，行之有效的做法就是采用地质、地球物理和地球化学有机结合的综合研究思路和勘查技术，3种技术方法的综合应用可以最大限度地提高水合物勘查的可信度和准确性[17]。天然气水合物的形成，需要适合的地质构造环境、有利的沉积作用和合适的温度、压力条件等[18]。

2.1 气源沉积条件

海底天然气水合物的形成和成藏与沉积物的属性具有密切的关系。天然气水合物形成的关键是要有充足的甲烷来源，这要求沉积物总量大，也要求沉积物中有机物的含量高。因此要形成水合物矿藏，需有较高的沉积速率并且有较高的有机物含量。

罗斯海坳陷可划分为3个近平行的沉积盆地(位置如图1所示)。东部盆地和中央海槽沉积物厚5～6 km[19]；而位于横断山脉前缘的VLB，是一个充填有10～14 km厚沉积物的开阔半地堑盆地，沉积物可能主要属于白垩纪至早新生代[20]。伯德冰下盆地的Bentley海槽底部低于海平面2 000 m，据其位置可视其为安第斯弧的弧后盆地[21]。20世纪80年代初，新西兰维多利亚大学在罗斯海及其邻区钻探了数口浅井，包括：麦克默多湾的CIROS西罗斯海新生代调查计划， MSSTS-1(MSSTS麦克默多湾沉积和构造研究)以及南极横断山脉的DVDP (干谷深部计划)(位置如图1所示)，确认了罗斯海西部的上部沉积层序属冰海沉积，早渐新世以来的冰海相沉积物主要出现在厚层近海沉积剖面上部。这为天然气水合物评价提供了资料。

在罗斯海湾陆坡和陆隆区沉积了大量的冰海沉积物以及浊流造成的沉积，这些沉积物具有颗粒较粗、气源充足和利于流体运移等特点。罗斯海地区长期稳定的海相沉积环境，形成了较厚的、具有较好连续性的沉积地层，这些地层往往具有丰富的地层水和较高孔隙度，有利于天然气水合物的富集。DSDP和ODP钻孔资料揭示南极陆缘新近系的沉积速率由浅到深呈增高趋势，且沉积速率较高，为数十米到一百多米每百万年，最高可达二百多米每百万年[22-23]。这样容易在沉积速率高的沉积区形成欠压实区, 从而构成良好的流体输导体系，将有利于天然气的运移并在合适的位置形成天然气水合物[24]。

罗斯海沉积物不仅沉积速率和厚度总量比较大，沉积物的有机物含量也非常可观。世界上发现天然气水合物的主要海域的海底沉积物分析研究表明，其表层沉积物的有机碳含量一般较高(TOC≥1%)，而有机碳含量低于0.5% 则难以形成天然气水合物[25]。在罗斯海DSDP271、272和273钻井发现了几uL/L至179 000 uL/L含量的甲烷和少量乙烷及高碳分子量气体(C2以上的较重烃馏分)。而在CIROS-1井632～634 m渐新世冰川沉积物中发现沥青质油，其有机碳含量为60.3%[11]，这是罗斯海盆地含液态碳氢化合物的直接证据。

由于缺乏烃源岩的详细资料，所以对罗斯海沉积盆地沉积物烃类成熟度模拟只能运用Lopatin-Waples法。其主要目的是确定油气生成与温度、时间的关系。HINZ et al[26]、COOK et al[27]都曾运用Lopatin-Waples法对罗斯海沉积物进行过烃类成熟度模拟。结果表明东部盆地的温度-时间指数为160，已达到生油高峰值，VLB为75，而中央海槽仅为12。所以HINZ et al[26]认为，东部盆地和VLB的前冰川沉积可能具有良好的油气潜力，而中央海槽则较差[8, 11]。

2.2 地质构造条件

全球各海域中已发现的天然气水合物主要分布于活动大陆边缘增生楔、陆坡盆地、弧前盆地等地区[28]以及被动大陆边缘的陆坡、岛坡、海山、内陆海、边缘海盆地和海底扩张盆地等地区[29]。南极陆缘的发育受冈瓦纳古陆的裂解所控制，现今的南极陆缘只有南极半岛西部到玛丽伯德地(Marie Byrd Land)之间的地段在冈瓦纳古陆裂解前就已经是陆缘，其他的陆缘都是在冈瓦纳古陆裂解后形成的[30]。冈瓦纳古陆的裂解始于约130～140 Ma前，首先是印度板块和南非板块从南极板块中分裂出，并最终于约29 Ma前在南美洲与南极半岛之间完全裂开形成一个海峡[31]。澳大利亚板块从南极板块裂开分为2个阶段:在90～43 Ma BP之间，先低速扩张(4～15 mm/a),然后快速裂开(22 mm/a)[32]。这就导致了南极陆缘除南极半岛北端的少数地区为主动陆缘外，其他地区均为被动陆缘[33]。罗斯海沉积盆地处于南太平洋的南极被动大陆边缘，是在张性构造背景中发育形成的。在世界范围内已确定许多此类的油气盆地，如吉普斯兰盆地、塔拉纳基盆地及非洲近海等[11]。就构造位置而言，罗斯海沉积盆地具有良好的天然气水合物形成的地质构造条件。

由于受罗斯海张裂作用的影响,罗斯海陆缘新生代发生快速沉降，在张性应力条件下形成一系列张性断裂[34]。在罗斯海区域主要存在两期断裂构造：一期是中生代末冈瓦纳裂解过程中产生的早期断裂构造(早期裂谷作用)，呈SW—NE向展布，在整个区域有分布；另一期是早第三纪晚期至晚第三纪晚期产生的晚期断裂构造(晚期裂谷作用)，呈NW向展布，主要分布在盆地的西缘[8, 11]。此外,通过意大利OGS-Explora调查船于1990年获取的多道地震剖面，不仅第一次由似海底反射(BSR)推断出在罗斯海存在天然气水合物，还发现罗斯海VLB海底泥火山和麻坑作用较为发育[15]。断层的存在控制着上升气体的迁移，气体、流体和液化沉积物向上迁移，建造了海底泥火山(部分泥火山位置如图1所示)。断层也连接着水合物稳定带之下的游离气和海底上的泥火山和麻坑，为天然气水合物提供了有利横向或者纵向运移的通道。这些地质构造条件都有利于天然气水合物的形成和赋存。

2.3 温-压条件

FARADAY[35]和VILLARD[36]较早地开展了水合物温-压曲线的实验室研究工作。他们发现，温度和压力是控制水合物形成的2个非常重要的因素。他们研究表明，多种气体在合适的温-压条件下，都能够形成水合物。KOBAYASHI et al[37]及KVENVOLDEN et al[38]对气体水合物形成并稳定赋存的条件作了更为详细的研究，修正了此前FARADAY和VILLARD得出的温度-压力条件曲线。图2是在KOBAYASHI et al[37]及KVENVOLDEN et al[38]温-压曲线基础上加工的温-压条件分析图。

图2 天然气水合物的温-压条件分析图(改编自文献[37-38])

如图2所示，横坐标为甲烷相变所需温度，纵坐标为水深和深度所对应的压力。如甲烷相变实线所示，海底温度越低，则产生水合物所需的压力越小，水合物能够稳定保存所需的水深就越浅；水深越深，对应水合物能够稳定存在的温度就越高。在假设海底面温度为2 ℃不变，地温梯度不变的情况下，如果水深较深(如图2下部蓝线所指海底面比上部蓝线所指海底面水深要深)，则对应压力较大。根据曲线所示，压力的增加使气体水合物能够在更高的温度下得以稳定保存，则天然气水合物埋深更深。如图2中2条斜红虚线所示：水深较浅的区域，天然气水合物基底在地温22 ℃处；而水深较深的区域，天然气水合物基底在地温25 ℃处。

全球陆缘90%的地区满足天然气水合物稳定存在的温-压条件[39]。南极是地球上最冷的大陆，其夏季1月份平均温度为零下几摄氏度，冬季7月份平均温度为零下20摄氏度[40]，而南极海底温度相对其他区域海底温度则更低。ODP178航次1095钻孔[41]和ODP188航次1165钻孔[22]的实测海底温度均低于0 ℃。罗斯海纬度处于72°S ～85°S，比除威德尔海之外其它陆缘海纬度都要高。罗斯海陆架区由于受大陆冰盖剥蚀影响，陆架深度以及陆架坡折带水深远比南极大陆以外陆架水深要深，这导致罗斯海大陆架海底压力远远高于其他边缘海地区，对应着远比其他海区低的海底温度，罗斯海区域更容易满足水合物的稳定赋存条件，因此该区域不仅在陆坡、陆隆区满足天然气水合物形成和赋存的温-压条件，而且在陆架区也可能富集天然气水合物。

除去温度和压力的原因，从温-压模型中可以看出地热梯度决定着天然气水合物的赋存。因此热流值可作为确定天然气水合物有利靶区的一项指标。高热流点或高的热梯度带一般不利于天然气水合物的保存。通常天然气水合物稳定带及其埋深与热流值呈负相关，热流值较高的区域天然气水合物厚度小，埋深较浅；热流值较低的区域水合物厚度大，埋深较深[42]。然而，在热流值很高的地区，对天然气水合物也不是完全不利的，日本海的ODP796站位，热流高达156 mW·m-2，却发现了天然气水合物[43]。因为在热流值很高的地区，通常是流体运移非常活跃的区域，如果流体中含有丰富的天然气，在周围温度相对较低的地区更容易形成天然气水合物。尤其是对于VLB这种具有明显裂谷特征的盆地，与澳大利亚东南近海、新西兰周缘各沉积盆地相似，都是在张性构造环境下发育。这些盆地下伏的深大断裂可以保证来自深部的热能供给，加速有机质转变为甲烷等烃类的过程。

罗斯海的热条件反映了活跃的大陆张裂环境，具有高热流值。例如在VLB中央上部4 m厚沉积物中测出相对地温梯度为76～123 ℃/km[44]和 98～108 ℃/km[45]。在VLB中央浅层沉积物中测得的较高地温梯度仅仅能够适用于上部沉积物。事实上，VLB南部钻井估算的地温梯度具有较低的平均值，取值为24～40 ℃/km，而且通常具有轻微非线性平衡梯度：在海底以下625 m深的CRP-2井中为24 ℃/km[46]、在海底以下870 m深的CRP-3井中为28.5 ℃/km[47]，在海底以下227 m深的MSSTS-1井中为35 ℃/km[15]、在海底以下65 m深的DVDP井中为37 ℃/km[47]和在海底以下702 m深的CIROS-1井中为40 ℃/km[48]。因此单从表层热流值来分析并不足以反映整个罗斯海热环境，要对本地区天然气水合物储存的产区形成初步认识，必须从横向和纵向两个方面更深入地了解罗斯海的热环境。

3 罗斯海天然气水合物储量估算

3.1 热流数据分析

目前全球的热流站位数据已经超过一万多个[49]，但是分布极不均匀，大部分集中在北半球，并且以北美洲和欧洲最多。在整个南极洲大陆和海域的热流数据极为有限。本文将利用国际地热委员会提供的热流数据库，初步分析罗斯海区域的热流值，确定热流和地温梯度数据的有效性，大概估算天然气水合物存在区域。该数据库由包括美国、俄罗斯、英国以及中国在内的国际学术组织维护，数据来自以学术研究为目的的科研院校，同时也包括一些工业性生产企业提供的公开数据。根据编号和注释说明，本文通过收集罗斯海区域70°S以南共计48个热流数据体对分析对象进行统计(位置如图1所示)，包括每个数据体的地温梯度和热导率值。由于数据来源不同，有很多数据信息并不完整，其中有13个数据没有获得热流值，14个数据没有地温梯度值。各项数据都比较完整的站位有33个。因此用于计算热流分布的数据点为35个，用于计算稳定带厚度分布的数据点为34个。

根据统计的热流数据表明，罗斯海海域热流值介于51～164 mW·m-2之间，数据值跨度范围较大，这反映了南极海域热流以及地质构造的复杂性。VLB以及中央海槽的热流值均较大，热流变化特征更加复杂，这反映了两个区域下部的构造活动更活跃，可能分布着更多的热液上涌通道，甲烷等成分的有机质容易随着通道上升，在浅层形成天然气水合物。而180°E以东的东部盆地区内热流变化特征小，说明这个地区的构造活动平稳，如果有天然气水合物的存在，则以大面积的深层赋存为主要特征[7]。

3.2 资源量计算

天然气水合物由于受区域温度、压力条件的限制，处于一种热力学稳定状态。天然气水合物热力学稳定带是时空分布的重要参数之一，可对储量计算提供基本参考[7]。要计算天然气水合物赋存厚度，需要考虑包括温-压条件、地温梯度、天然气水合物中甲烷的浓度、孔隙水盐度以及沉积物孔隙度等相关条件。从温-压曲线的分析可知，水深、海底温度、地温梯度和水合物相平衡曲线共同决定水合物稳定带的厚度。通过对天然气水合物相平衡的研究，并结合大量实验数据，可以确定水合物形成的温度、压力条件，计算出在各种气体成分和孔隙水盐度情况下的天然气水合物稳定温压方程[49]。比较著名的计算天然气水合物厚度的公式有MILKOV et al[49]等计算墨西哥湾大陆坡中部天然气水合物稳定带的预测公式，以及MILES[50]计算欧洲大陆边缘天然气水合物稳定带厚度方程。

笔者结合罗斯海的实际环境条件，并修改了MILKOV et al[49]的天然气水合物稳定压力计算方程和相关假设，结合MILES[50]提出的海水中甲烷稳定带边界曲线方程来计算罗斯海天然气水合物厚度。虽然甲烷含量占总有机物含量不同百分比的天然气水合物稳定方程都已计算得出，但在南极水合物具体成因未知以及相关资料缺乏的情况下，在这里我们只计算纯甲烷含量的情况。根据ODP调查，即使在海底以下1 000 m的深度，沉积物中孔隙水含量仍然会高达20%，所以水合物的形成不缺水[7]。根据以往资料和水合物厚度的计算假设，本文也采用孔隙水盐度为3.5的海水环境来进行天然气水合物厚度估算。

虽然MILKOV et al[49]给出了墨西哥湾海底温度和水深的关系函数，但这在罗斯海并不适用。由于长期受低温影响，南极大陆边缘海的底层水温度非常低。因此在计算时假设底层海水温度为0 ℃。采用MILES[50]提出的海水中甲烷稳定带边界曲线方程：

P=2.807 402 3+aT+bT2+cT3+dT4

(1)

式中：a=1.559 474×10-1，b=4.827 5×10-2，c=-2.780 83×10-3，d=1.592 2×10-4；P为压力值，单位为MPa；T为温度，单位为℃。这个静压力的假设在浅的海底地层深度上是有效的，因此计算压力与水深之间的关系时，采用静水压力来近似实际的海底压力：

P=ρ1gh+ρ2gz

(2)

式中：ρ1为海水密度，为1 035 kg·m-3；g表示重力加速度，为9.81 m·s-2；h表示水深，单位为m；ρ2为海底表层沉积物密度，假设为2 000 kg·m-3；z为水合物赋存厚度，单位为km。水合物所在的稳定带底界温度与地温梯度之间的关系可通过以下公式表示：

(3)

联立公式(1)、(2)和(3)方程组以及收集的浅层地温梯度和水深数据，计算得出正数解作为天然气水合物稳定带厚度解。而且根据以上条件和公式可以计算得出，在水深小于276.5 m区域不能够形成天然气水合物。

根据对罗斯海地区气源条件、构造条件、温-压和热条件的分析，罗斯海三大盆地区域及盆地周边最有可能存在天然气水合物赋存。对于冰架下的伯德盆地，因为冰盖会使压力增加，从而使得稳定带厚度增加。因此如果存在天然气水合物，则资源量会更加庞大。图3为计算得出的罗斯海区域天然气水合物稳定带厚度图。根据计算出的赋存稳定带厚度，可以初步估算罗斯海天然气水合物的资源储量。

图3 罗斯海区域天然气水合物稳定厚度分布图

如图3所示，天然气水合物稳定带厚度呈条带状分布，与罗斯海地区盆地走向有很大的相关性。GELETTI et al[15]根据VLB西部的地震剖面资料，最深在海面以下双程反射时间为700 ms处识别出天然气水合物BSR，并结合速度分析剖面，算出最深的BSR出现在海底以下400～500 m。本文所计算出的天然气水合物稳定带最厚为300 m，且位置也与GELETTI et al[15]分析的地震剖面所在地吻合，深度变化走向基本一致。最深稳定带厚度点出现在西罗斯海VLB西部边缘，形成原因是对应水深较深，为1 060 m，地温梯度偏低，为57 ℃/km。虽然整体变化趋势和极值与地震剖面吻合，但数据结果相差100 m左右。出现这一情况的可能原因为表层沉积物的地温梯度偏高。这一点也通过VLB南部钻井所测地温梯度得到证实。

在南极周边海域，对天然气水合物的研究相对较少，主要集中在南设得兰群岛区域，而且主要计算了大陆坡或者边缘区域的天然气水合物赋存。LODOLO et al[51]应用DOMENICO[52]方程对南极陆缘赋存于沉积物中的天然气储量(该储量为由天然气水合物转换而得的储量和游离气储量的总和)进行了计算。计算结果表明：在高振幅BSR地区，由天然气水合物转换而得的储量为1.2×1012m3，游离气储量为4.8×1010m3；在低振幅BSR地区，由天然气水合物转换而得的储量为1.1×1012m3，游离气储量为1.1×1010m3；整个陆缘106km2面积的天然气潜在储量约为2.6×1012m3。

本文采用了相同的参数来进行计算。天然气水合物中沉积物的平均孔隙度为15%，水合物的饱和度取0.4，产气因子为150，水合物聚集率为0.005。而VLB面积为8万 km2，中央海槽盆地面积为5万 km2，东部盆地面积为10万 km2，由于伯德盆地位于冰架之下，在此不予讨论。按照盆地天然气水合物赋存率为10%来计算，并对地温梯度偏小进行修正之后，可得到天然气资源量为3.6×1011m3。

罗斯海用于计算天然气水合物资源量的面积为23万 km2，整个南极陆缘面积为100万 km2，两者之比为0.23，乘以LODOLO et al[51]计算得到的整个南极陆缘天然气资源量2.6×1012m3，计算得到罗斯海天然气资源量为3.98×1011m3，与本文计算的罗斯海天然气资源量3.6×1011m3偏差为3.8×1010m3，偏差率为9.54%。

4 结论

(1)通过已有的地球物理资料和地球化学资料的分析可知罗斯海的气源沉积条件，温、压条件以及地质构造条件，均有利于天然气水合物形成和赋存。在罗斯海特殊的地理条件下，天然气水合物还可能在罗斯海冰架下得到发育，因此本文认为罗斯海地区为天然气水合物储藏潜在区域。

(2)根据统计的热流数据表明罗斯海区域的热流平均值偏高，但热流值偏高是因为表层地温梯度偏高所导致，根据VLB南部钻井估算的地温梯度值远远小于表层所测地温梯度值。

(3)利用体积分计算罗斯海陆缘水深在300～1 000 m范围内的天然气的资源量为3.6 ×1011m3。本文计算的天然气资源量与LODOLO et al[51]计算的南极陆缘总储量中罗斯海的占比相差3.8×1010m3，偏差率为9.54%。

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Formation and storage conditions of gas hydrate and resource assessment of the Ross Sea

WANG Wei1,2, GAO Jin-yao1,2, SHEN Zhong-yan1,2, ZHANG Tao1,2

(1.TheSecondInstituteofOceanograph,SOA,Hangzhou310012,China; 2.KeyLaboratoryofSubmarineGeosciences,SOA,Hangzhou310012,China)

The Ross Sea is located on the Pacific side of the Antarctica. Based on the analysis of sedimentary, structural and temperature-pressure conditions，it is proved that the Rose Sea has good conditions for the reservation and exploration prospects of gas hydrates.The heat flow data were used to calculate the thickness of the gas hydrate stability zone in this study. An integral method was conducted to estimate the amount of gas hydrate resources in this region. The results show that the amount of gas resources of the Ross Sea region is 3.6×1011m3, which means considerable economic value.

gas hydrates; the Ross Sea; thickness of stability zone; geothermal gradient

10.3969/j.issn.1001-909X.2015.01.003.

2014-03-05

2014-06-19

南北极环境综合考察与评估项目资助(Chinare 01-03，Chinare 04-01-04)；国家自然科学基金项目资助(41306201)

王威(1989- )，男，湖南岳阳市人，主要从事海洋地球物理方面的研究。E-mail：wangwei890901@gmail.com

P618.13

A

1001-909X(2015)01-0016-09

10.3969/j.issn.1001-909X.2015.01.003

王威，高金耀，沈中延，等.罗斯海天然气水合物成藏条件及资源量评估[J].海洋学研究,2015,33(1):16-24,

WANG Wei, GAO Jin-yao, SHEN Zhong-yan, et al. Formation and storage conditions of gas hydrate and resource assessment of the Ross Sea[J]. Journal of Marine Sciences,2015,33(1):16-24, doi:10.3969/j.issn.1001-909X.2015.01.003.