南海北部陆坡天然气水合物分解引起的海底滑坡与环境风险评价

发布时间：2020-05-28 00:54

【摘要】： 天然气水合物是在低温高压条件下,由天然气和水形成类似冰状的固体物质,其主要赋存于深水区的海底沉积物和陆地永久冻土地带中。一方面,天然气水合物以其巨大的储量,有望成为未来重要的替代能源;另一方面,它在海底灾害预测和全球气候变化研究中具有不可忽视的作用。天然气水合物的形成和分解主要受温度、压力以及地质构造条件的影响,当上述条件发生变化时,其赋存状态也将发生变化。因而,构造作用、海平面升降和海底工程等因素都可能破坏天然气水合物的稳定性,从而导致天然气水合物的分解。由于天然气水合物分解会产生大量的气体和水,增大了含水合物地层的孔隙压力,同时也降低了水合物与沉积物颗粒间的胶结强度,使得含气地层的抗剪切强度和承载能力大为降低,水合物分解所形成的润湿带将形成一个向下的滑动面,此时一旦受地震或者沉积载荷增大等因素触发,仅依靠沉积物的自重,便可引起海底滑坡。作为灾害地质因素,天然气水合物对海洋油气勘探的危害性还表现在其分解将导致地层承载力的不均匀。无论是浅层生物气还是深部热成因气,这种含气区内部承载力的不均匀都将威胁到海洋工程的安全,如造成钻井平台桩腿的不均匀沉降,使平台倾斜甚至翻倒等;另外,气体的突然释放会对管道产生破坏作用,特别是高压浅层气释放时轻则侵蚀套管,重则造成井喷,甚至可能引起钻井平台的燃烧或爆炸,造成生命及财产的损失。因此,研究天然气水合物分解引起的海底地层不稳定性研究,评价其对未来天然气水合物开发的安全性和环境风险具有重要的科学意义及实用价值。
【图文】：

海底滑坡

鳎tocat分类方案基本能包含所观察到的海底失稳现象（图2-1）。图 2-1 海底滑坡的分类[18]但是，上述分类方式存在不足之处，它没有深入反映滑坡过程的变形和相互影响关系。Canal等人总结了以前分类方案的不足，提出了新的分类方式，他根据海底斜坡破坏变形方式将海底滑坡分为五种不同类型[20]：:蠕变、岩崩/碎屑崩落、平移滑坡/滑动、碎屑流和泥流。蠕变是指海底斜坡在一定外力的作用下发生缓慢地、持续地、长期不可逆转的变形，常发生于粘性土海底。蠕变可能演变为滑动或塑性流，是海底滑坡倾向于发生的前奏。研究资料表明，地中海埃布罗河三角洲前缘斜坡和亚得里亚海内陆架中区变形带有比较典型的蠕变迹象，该区上部地层剖面记录的普遍呈现为波纹状，在其它海底斜坡也有类似的现象。在局部近于直立的海底斜坡区，，如海底滑坡上部边缘的陡坎处，失稳的岩石、泥或砂

海底滑坡

图 2-2 海底滑坡的触发因素[30](2)沉积物的欠固结欠固结的沉积物通常被认为是引起河口三角洲海底滑坡的主要因素。海底沉物在正常的沉积—固结压力状态下，土颗粒之间的水体可以自由地逸出进入海中。但是在河口环境，每年雨季汛期河流携带大量的泥沙堆积在河口。由于大的泥沙在短时间内快速沉积，沉积物正常的固结过程受阻，部分水体不能自由出，作为基质的一部分残留在土体中，支撑上覆土层的压力。例如，黄河三角就有类似现象的发生。由于高浓度巨量黄河泥沙快速沉积的结果，使得河口底出现了大量的不稳定现象，如塌陷、冲沟、高密度沉积物重力流和滑坡等[31]。(3)潮汐的变化一些近岸地区频繁发生海底滑坡，可能与潮汐变化有关。作用在海底土体
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（海洋研究所）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：P744.4;X820.4

【引证文献】