天然气水合物成矿的沉积控制因素
综合国内外沉积物的研究成果，沉积物的岩性和成分与天然气水合物的关系主要有以下特点:
1)海洋天然气水合物主要产于松软、松散的沉积物中，颗粒较粗，如砂质软泥。这种沉积物一般粒度粗，孔隙度大。如中美海槽DSDP570站发现的有水合物的沉积物粒度远大于上下层无水合物的沉积物，砂和粉砂粒度含量明显增加。
2)就其沉积时代而言，大多数含天然气水合物的松软松散沉积物是中新世以来的地层。如黑脊997孔ODP获得的天然气水合物分布在上新统地层中；然而，一些通过构造裂缝或盐层裂缝渗出的天然气水合物可以分布在全新统地层中，如东太平洋水合物海脊sousaphone和黑脊996站大洋钻探获得的天然气水合物样品。
3)一些研究结果表明，天然气水合物稳定带的沉积物中富含硅藻化石。据推测，大量硅藻的存在增加了沉积物的孔隙度和渗透率，因为它们具有更多的孔隙结构。此外，这些富含硅藻的沉积物形成于当地古气候适宜、生物生产力高的环境中，是有机碳的来源之一。
4)含天然气水合物的沉积物富含有机碳(TOC)，有机碳含量一般在0.5%以上。
5)天然气水合物产区常伴生自生碳酸盐矿物或其他自生矿物。ODP在黑脊997孔取样分析结果显示，海底以下180m处天然气水合物顶界岩性和矿物成分发生突变，方解石和斜长石含量增加，应时含量减少。
6)含天然气水合物地层的沉积速率一般较快，超过30m/Ma。东太平洋中美海槽新生界天然气水合物沉积速率高达1055m/Ma；/马。西太平洋美国大陆边缘的4个水合物聚集区中，有3个与快速沉积区有关，Blackridge晚渐新世至全新世沉积物沉积速率达到160 ~ 190 m/ma。究其原因，大部分海洋天然气水合物是生物成因甲烷气(Kvenvolden et al .，1980)，在快速沉积的半深海沉积区积累了大量的有机碎屑，因快速埋藏在海底而未被氧化而得以保存，并被沉积物中的细菌转化为大量甲烷。因此，在快速沉积区，结合气源分析，通常可以预测有丰富的天然气水合物。
二、大洋钻探岩心资料的沉积特征
1999期间，国际大洋钻探计划航次184在南海南沙和东沙海域进行了钻探取样。由于南海斜坡目前只有这些钻孔，所获得的沉积物和相关研究成果对于了解南海斜坡表层以下沉积物的特征，如沉积时代、岩性特征和沉积环境，是有价值的实用资料。
黑脊大洋钻探164航次是海洋天然气水合物专项钻探研究。本航次不仅获得了天然气水合物样品，还对相关沉积特征进行了分析。本报告在分析184航次在南海钻遇的沉积物时，将与164航次的数据进行对比，以便更详细地了解哪些沉积条件有利于南海天然气水合物的聚集和分布。
本项目利用国际大洋钻探在南海和黑脊的几个钻井资料，开展了以下研究:收集和综合生物地层和古地磁资料，确定这些钻井岩心渐新世以来的地层时代格架，确定一些主要的地层界线和沉积厚度；在此基础上，分析了该区渐新世以来的沉积速率变化，绘制了这些钻孔岩心的沉积速率对比图，圈定并标记了沉积速率高的沉积段。收集和综合这些钻井岩心的描述，分析、整理和标定岩性成分粗的层段，收集和综合这些井中已有的一些古生物和地球化学分析结果，在此基础上整理和标定硅藻丰度高、古生产力高的层段；此外，还收集、分析和比较了一些相关的地球化学数据，如沉积物中的甲烷气体和孔隙水中的氯离子含量，以便更好地了解和评价可能的天然气水合物区域。
三。地震数据的沉积特征
国内外研究表明，天然气水合物主要形成在斜坡和坡脚(都史等，1992)，因为斜坡区有利于快速沉积，形成砂泥状或孔渗性好的沉积体系，特别是各种重力作用下形成的不同扇体为天然气水合物的形成提供了良好的储存空间；同时，由于温压条件的限制，推测天然气水合物的稳定带主要分布在BSR以上的浅海海底沉积物中，该地区的BSR基本在中新统以上，因此需要划分晚中新世(10.4Ma)以来地层的层序(基准面旋回)。
沉积背景和沉积相控制着沉积体的沉积特征。因此，为了分析天然气水合物的沉积条件，需要研究其可能发育区域的沉积背景和沉积相，从而了解沉积体的沉积过程，分析有利于天然气水合物聚集的沉积体，进而寻找天然气水合物的有利储层。
由于缺乏其他资料，该区沉积相的研究完全依赖于地震相的认识。所谓地震相，就是沉积环境形成的地震特征。也有人把它理解为可以作图的三维地震反射单元，由相邻地震相单元地震参数不同的反射波组组成。但由于地震相的多重性，在转换为沉积相时必须受到其他方法的限制。因此，本次研究引入了地震反射建筑的概念，将地震相和沉积作用结合起来，其最大的特点是将地震反射所代表的内部构造、外部几何形态和沉积作用有机地结合起来，从而使沉积相的判断更加实用和科学。
1985年A.D.Miall提出了地震反射构型的概念，进一步强调了沉积的成因理论，主要是基于沉积环境与沉积相之间的必然性。
1.相关概念和定义
所谓构型，就是用几何形状、相组合及其规模表示的岩性体，可以代表沉积体系中的一种特定的沉积作用或一套沉积过程。地震反射结构是沉积体内的地震反射性质和其特定沉积或过程形成的几何特征的组合。其形态由四个基本要素组成:内部地震反射构造、反射构造、地震单元的外部几何形状和形成沉积体的沉积作用。
2.地震反射结构的分类
根据地震反射结构的概念，一个地震反射结构应该包括四个基本要素，所以结构分类也是基于这四个基本要素。如果以普通沉积为主线(因为它是控制地震反射特征的主要因素)，在研究区识别出五种地震构型。各种反射配置的定义和特征如下(表2-1)。
表2-1地震反射构造分类及特征
(1)垂直产品配置
反射构型主要是垂直吸积。垂直加积是指在整个沉积过程中，沉积表面的地形特征只直接向上延伸，没有任何横向运动，包括机械搬运过程中的底部负荷和悬浮负荷。垂向沉积构造的反射结构按沉积物粒度可分为两种类型:①粒度较粗时，反射结构混乱或微弱，反射结构平行或近平行，形状为楔形、透镜状，主要由水动力较强的下切河谷垂向加积形成；②粒度较细时，反射结构可为弱反射或无反射，反射结构为凹形、平行或近平行，地震单元形状为席状。这种反射结构主要是由细颗粒在静水中的垂直堆积形成的。河流结构一般反映出水道不易发生迁移和分叉，但沉积速率快、变化大的特点。
(2)远期产品配置
反射结构主要是由进积或下游加积形成的。顺流堆积(顺流堆积)是指在一定情况下，碎屑不断堆积。通常加积是指地形突然开阔、坡度较陡时，河流携带的泥沙向下游沉积，即泥沙在地形开阔、坡度增大的部位开始卸载并逐渐推进或堆积。形成的反射结构为弱反射、强反射和混沌反射，连续性好；反射构造主要包括各种前积反射构造:S形前积构造、顶部超型前积构造、下部超型前积构造、倾斜前积构造、叠瓦状前积构造、无序前积构造、复合前积构造、双向前积构造和双向(丘状)反射构造；地震单元的形状为楔形、透镜状或带状。进积构造在三角洲环境中普遍存在，正是沉积作用形成了各种三角洲沉积体系。
(3)选择性产品配置
反射构型由选择性产物支配。所谓选择性沉积，是由于汇水盆地内的波浪作用，使波浪基面以上的沙质颗粒来回淋溶，形成滩坝沉积。该构造的反射结构为弱反射，连续性好；反射结构主要包括平行或近平行和波状反射结构；地震单元的形状为板状或席状。这种构型主要是在海岸环境下形成的薄砂体。
(4)填充配置
以填充为主。充填主要是指航道内的充填和淤积。这个过程就是当水流的能量小于颗粒本身的重量时，水流携带的大量泥沙卸载并填充在水道中的堆积形式。充填构造主要为侵蚀充填反射构造，为弱反射、强反射或混沌反射，连续性好；大多数地震单元是透镜状的。
(5)浊积岩结构
反射结构以混浊度为主。浊度是指泥沙与水混合物中的颗粒受到流体紊动向上分量的支撑，使泥沙悬浮起来，并与上覆水体形成明显的密度差的过程。在密度差引起的重力作用下，泥沙沿(水下)坡面流动，向前堆积。形成的反射结构是弱反射或混沌反射；反射构造主要有斜进积构造、混沌进积构造和双向(丘状)反射构造，地震相单元呈楔形和透镜状。