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天然气水合物潜在的灾害和环境效应

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天然气 水合物 潜在 灾害 环境效应
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第15卷 第4期 地 质 灾 害 与 环 境 保 护159 4Z 0 0 4年1 f 编 号: 1006004D 04 日 期: 项 目:国 家 自 然 科 学 基 金(批 准 号:40天 然 气 水 合 物 潜 在 的 灾 害 和 环 境 效 应甘 华 阳9王 家 生(中 国 地 质 大 学 研 究 生 院9武 汉430074:天 然 气 水 合 物 是 未 来 极 具 前 途 的 能 源9然 而 由 于 其 赋 存 状 态 的 特 殊 性9在 温 度 或 压 力 变 化 的 情况 下 将 会 分 解 释 放 出 巨 量 的 甲 烷 气 体9不 仅 导 致 海 底 沉 积 物 力 学 性 能 的 改 变 而 诱 发 海 底 滑 坡 等 地 质 灾害9同 时 也 会 引 起 全 球 气 候 的 变 化 在 关 注 其 资 源 前 景 的 同 时9也 应 该 重 视 其 潜 在 的 灾 害 和 环 境 效应 词:天 然 气 水 合 物 效 应中 图 分 类 号: 4S 标 识 码: 气 水 合 物( 种 由天 然 气(主 要 为 甲 烷 形 成 类 似 冰 状 的 固 体 物质9主 要 赋 存 于 在 低 温 高 压 背 景 下 的 海 底 和 陆 地 永久 冻 土 地 带[1]70年 代 海 洋 油 气 勘 探过 程 中 在 海 底 一 定 深 度 发 现 天 然 气 水 合 物 稳 定 层 并采 集 到 实 物 样 品 以 来9人 们 对 它 的 关 注 程 度 便 日 益提 高 上9人 们 对 于 水 合 物 的 兴 趣 主 要 集 中 于 其在 今 后 能 源 方 面 的 战 略 地 位 计9全 球 所 有 天 然气 水 合 物 蕴 涵 有 机 碳 的 总 量 约 为1013 地 上 已探 明 的 所 有 煤~石 油~天 然 气 等 化 石 类 燃 料 中 有 机 碳总 量 的 两 倍[1]9因 而 极 有 可 能 成 为 最 主 要 的能 源 目 前 许 多 国 家 包 括 我 国 都 制 定 了 详 细 的天 然 气 水 合 物 的 研 究 计 划 和 发 展 策 略9有 的 已 进 入试 开 采 阶 段9水 合 物 除 了 作 为 未 来 能 源 外9其 潜 在 的 灾害 和 环 境 效 应 也 不 可 忽 视 气 水 合 物 的 稳 定 性与 温 度 和 压 力 关 系 密 切9一 旦 周 围 的 温 度 和 压 力 发生 改 变 就 会 引 起 其 分 解9从 而 成 为 海 底 滑 坡 等 地 质灾 害 重 要 诱 因9水 合 物 分 解 能 释 放 出 大 量 温 室效 应 极 强 的 甲 烷 气 体9这 也 使 它 可 能 在 全 球 气 候 变化 中 起 着 重 要 作 用 气 水 合 物 的 灾 害 效 应天 然 气 水 合 物 最 主 要 的 灾 害 效 应 是 其 在 海 底 的分 解 能 诱 发 海 底 滑 坡9从 而 毁 坏 海 底 工 程 设 施9如 海底 输 电~通 讯 电 缆~海 洋 石 油 钻 井 平 台 等 地 质 背 景 下9在 没 有 天 然 气 水 合 物 的 沉 积层 中9大 量 微 生 物 或 热 成 因 的 甲 烷 和 水 在 沉 积 孔 隙空 间 内 自 由 运 移9而 在 水 合 物 开 始 形 成 后9甲 烷 和 水被 固 定9使 孔 隙 空 间 减 小 并 导 致 流 体 的 运 移 速 度 变慢 水 合 物 本 身 能 作 为 准 稳 定 的 胶 结 物9但 它 代替 液 态 水 占 据 了 孔 隙 空 间9使 矿 物 胶 结 和 固 结 成 岩的 沉 积 学 过 程 受 到 阻 碍 多 的 水 合 物 形 成 时9沉积 物 对 气 体 或 液 体 的 渗 透 率 降 低 水 合 物 可 以占 据 水 合 物 稳 定 带 沉 积 物 内 的 大 部 分 空 间 的形 成 使 水 合 物 的 埋 藏 逐 渐 加 深9最 终 埋 藏 深 度 的 温度 和 压 力 将 超 过 能 使 它 稳 定 的 范 围9这 时 固 态 的 天然 气 水 合 物 将 分 解 为 气 体 和 水9因 此 水 合 物 稳 定 带底 部 的 固 结 程 度 将 降 低并 且 由 于 气 体 释 放 形 成 超压在 重 力 或 地 震 扰 动 的 条 件 下 就 有 可 能 在 脆 弱 带崩 塌 和 海 底 滑 坡[2~ 3]大 陆 斜 坡 上 的 连 续 沉 积 和 沉 积 物 的 深 部 埋 藏 也能 造 成 水 合 物 的 分 解任 何 已 形 成 的 水 合 物 都 将 在连 续 沉 积 的 情 况 下 埋 藏 得 更 深由 于 地 温 梯 度 和 连续 沉 积水 合 物 甚 至 将 被 埋 藏 到 某 一 深 度那 里 的 温度 将 不 再 使 水 合 物 稳 定为 了 调 整 和 适 应 这 种 新 的温 压 条 件天 然 气 水 合 物 将 发 生 分 解这 时 在 水 合 物稳 定 带 底 部 将 产 生 一 种 强 化 的 流 状 岩 层同 样 也 会造 成 海 底 斜 坡 崩 塌 形 成 碎 屑 流~滑 塌 和 滑 坡[3] 碳) 并以 每 年 约l%的 速 度 递 增由 于 甲 烷 气 体 呈 辐 射 状活 动因 而 是 一 种 极 强 温 室 气 体[ 温 室 效 应 是二 氧 化 碳 的2 测 算海 底 和 两 极 永 冻 带 的天 然 气 水 合 物 所 蕴 涵 的 甲 烷 总 量 是 大 气 中 甲 烷 量 的3 000倍如 果 这 些 甲 烷 释 放 出 来 将 对 大 气 成 分 和大 气 的 热 辐 射 性 能 造 成 重 大 改 变进 而 影 响 全 球 气候[ 然 水 合 物 沉 积 物 释 放 出 甲 烷 能 引 起 全 球 气 候的 变 化但 反 过 来 也 有 可 能即 气 候 的 变 化 也 可 能 引起 水 合 物 中 甲 烷 的 释 放目 前 大 多 数 学 者 认 为水 合物 释 放 甲 烷 与 全 球 气 候 的 变 化 是 一 个 反 馈 过 程并且 这 种 反 馈 过 程 在 极 地 和 中 低 纬 度 的 陆 架 地 区 是 不同 的101Zg/a,占 目 前 所 有 大 气 甲 烷 来 源 的1% 3结 论 与 研 究 展 望天 然 气 水 合 物 是 未 来 巨 大 能 源 库,但 它 的 分 解不 仅 能 导 致 海 底 沉 积 物 力 学 性 能 的 改 变 诱 发 海 底 滑坡 等 地 质 灾 害,而 且 释 放 的 甲 烷 还 能 影 响 全 球 气 候,尤 其 是 当 甲 烷 气 体 迅 速 而 剧 烈 地 释 放 时 还 可 能 在 短期 内 使 气 温 大 幅 度 上 升,给 全 球 带 来 灾 难因 此 我 们在 大 力 研 究 天 然 气 水 合 物 的 资 源 前 景 的 同 时,还 应该 重 视 它 在 灾 害 和 环 境 方 面 的 潜 在 效 应与 天 然 气 水 合 物 相 关 的 海 底 滑 坡 研 究 是 目 前 滑坡 研 究 的 一 个 新 的 课 题但 由 于 研 究 手 段 和 条 件(主要 依 靠 地 震 反 射 剖 面 和 岩 芯 取 样)的 限 制,对 这 种 由天 然 气 水 合 物 分 解 诱 发 的 海 底 滑 坡 体 性 质 和 滑 坡 动力 学 的 认 识 远 不 及 对 陆 地 滑 坡 的 认 识 完 善,今 后 应在 天 然 气 水 合 物 蕴 藏 区 域 沉 积 物 的 力 学 特 性 和 响应~数 值 模 拟 以 及 触 发 机 制 等 方 面 多 做 工 作而 在 天然 气 水 合 物 对 全 球 气 候 的 影 响 上,则 应 把 如 何 定 量地 准 确 评 价 天 然 气 水 合 物 与 全 球 变 暖 的 关 系 作 为 工作 的 重 点,对 产 生 反 馈 的 机 理 进 行 研 究,模 拟 从 天 然气 水 合 物 中 释 放 出 的 甲 烷 气 体 对 大 气 的 影 响 并 结 合天 然 气 水 合 物 沉 积 的 现 代 和 地 史 数 据,建 立 全 球 气候 变 化 模 型7第15卷 第4期 甘 华 阳~王 家 生:天 然 气 水 合 物 潜 在 的 灾 害 和 环 境 效 应参 考 文 献[1] A D. A ]. ]. C:001:32]张 光 学黄 永 祥陈 邦 天 然 气 水 合 物 地 震 学[M] 洋 出 版 社2003:103] . of ]. 982 66: 7894]彭 晓 彤周 怀 阳陈 光 然 气 水 合 物 与 海 底 地 质 灾 害~气 象 灾 害 和 生 物 灾 害 的 关 系[J] 灾 害 学 报2002 11(4):185] P. on of ]. 003 20:1636] . on ]. 000 163:1257] K J et . ]. 996 24: 1438] . ]998 26(12):1 10710.[9]徐 国 强周 祖 翼吕 柄 气 体 水 合 物[J] 杂 志2000 22(2): 11310] A. ]. 993 31:17311] J. of in ]. 990 16(2):24712]陈 汉 宗周 气 水 合 物 与 全 球 变 化 研 究[J] 科 学 进展1997 12(1):3713] et . 60 000 J ]990 345:12714] K P. Is of by [J]. 991 18:43215] R M G. A of in of of ]. 997 25:25916] G. of in ]. 998 289:43217] ~ et . at a J]. 001 29(11):1 04750.[18] of ]. 001 29(3):F 30074 is a be of or of as It is of by of as a 简 介:甘 华 阳(1979- ) 男2002年 毕 业 于 中 国 地 质 大 学(武 汉)地 质 学 专 业现 就 读 于 中 国 地 质 大 学 研 究 生 院 海 洋 地 质 专 业主 要 从事 海 洋 沉 积 以 及 天 然 气 水 合 物 方 面 的 研 究 工 作08地 质 灾 害 与 环 境 保 护2004年天然气水合物潜在的灾害和环境效应作者: 甘华阳, 王家生作者单位: 中国地质大学研究生院,武汉,430074刊名: 地质灾害与环境保护英文刊名: F (期): 2004,15(4)被引用次数: 3次参考文献(18条) D 域天然气水合物地震学 of in 天然气水合物与海底地质灾害、气象灾害和生物灾害的关系[期刊论文]002(04) P on of of 文期刊] 2003(2) of ф文期刊] 2000(1 文期刊] 1996(2) 文期刊] 1998(12)底气体水合物[期刊论文]000(02) A J of in 990(02)然气水合物与全球变化研究 1997(01) of 60,000 P Is of by G A of in of of G of in 文期刊] at a 文期刊] 2001(11) of 文期刊] 2001(03)本文读者也读过(10条)1. 然气水合物对海底稳定性的影响[会议论文]然气水合物与全球环境保护的关系[期刊论文]术版)2006(4)3. 天然气水合物开发前景和环境问题[期刊论文]6(5)4. 然气水合物的资源环境效应[期刊论文]1(1)5. 海北部天然气水合物潜在分布区海底地质灾害特征[会议论文]然气水合物分解与全球变暖[期刊论文])7. 底滑坡与天然气水合物之间的相互关系[期刊论文]2(12)8. 于天然气水合物开采引发海底滑坡的思考[期刊论文]半月)2010(5)9. 用三维地震资料评估深水井位工程地质灾害[会议论文]然气水合物的灾害效应[期刊论文]6(11)引证文献(2条)底孔内水合物观测系统与钻井实施[期刊论文]008(4)然气水合物研究进展[期刊论文]012(4)本文链接:
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