南祁连盆地哈拉湖坳陷地处青藏高原东北缘,是我国高原冻土区水合物勘查的重点区域,通过地震勘查发现:浅层倒转叠加速度场揭示了测区冻土层比较发育,反射剖面结果和三瞬信息则揭示了哈拉湖坳陷为复合型盆地:加里东期结晶基底上发育的古生代—中生代盆地,经过印支期造山剥蚀后,在喜马拉雅运动作用下,进一步形成南深北浅的前陆盆地,并沉积了约300～1 200 m厚的新生代松散沉积物。测区受复杂构造运动的影响,地层破坏严重,且烃源岩品质较差,冻土形成时间晚,与导气断裂形成时间耦合性也差,区域性盖层缺乏,应用水合物成矿理论综合分析测区水合物成矿潜力较差。

祁连山三露天天然气水合物矿藏不同于海域,需要研究冻土区天然气水合物地质模型和勘查模型。根据天然气水合物地质、物化探和钻探成果,应用含油气系统理论建立了三露天天然气水合物矿藏的"五位一体"地质模型。在总结了近几年祁连山木里物化探勘查成果的基础上,建立了冻土区天然气水合物勘查模型。不同地球化学指标分别发育顶部异常、环状异常和负异常;冻土层音频大地电磁测深出现连续分布的高阻,探地雷达的特征是电磁波速度快、衰减慢,在冻土底界处有明显的反射信号;控矿断裂的地震标志主要是反射波同向轴发生错断、终止、扭曲、突变或分叉合并等,AMT的主要特点是电性不连续;天然气水合物矿层形成的反射波组呈现低速、高频、弱振幅的特征,测井响应特征为高电阻率、低声波时差、低自然伽马、低密度。

在全球气候日益变暖的情况下,青藏高原多年冻土退化将导致区域水文地质条件发生改变,进而影响到区域水资源循环过程和生态环境,需要开展青藏高原地区冻土地球物理勘查技术方法研究,以实现了解冻土地球物理特征、空间分布信息等。针对以上情况,对地震反射、地震转换波反射、地震折射、探地雷达、音频大地电磁(EH4)、高密度电阻率法这6种技术方法的探测效果进行了对比试验研究。研究结果表明,6种物探技术方法均可探测地层结构、冻土地球物理特征、空间分布信息等,但各种技术方法均存在一定局限性。针对不同目标任务,提出了3种青藏高原冻土地球物理勘查方法组合模式。该组合模式可为今后青藏高原冻土地球物理勘查提供技术支持。

青藏高原多年冻土区分布在中纬度地带,天然气水合物赋存环境和基本特征既不同于海域水合物,也不同于极地冻土区水合物,缺少有效的勘探技术成为制约我国陆域天然气水合物资源调查与评价工作的主要技术瓶颈。在国家863计划、国土资源部行业科研专项和水合物国家专项共同支持下,开展了陆域冻土区天然气水合物勘查技术攻关,初步建成了陆域永久冻土区天然气水合物勘查的高精度地震勘探技术、音频大地电磁测深技术、超深探地雷达技术、地球化学勘查技术和综合地球物理测井技术;总结了冻土区天然气水合物地震学和电磁学识别标志,优选出了水合物地球化学勘查的有效指标,研发了水合物储层测井识别技术和储层参数评价技术;初步建立了冻土区天然气水合物物化探有效方法组合和物化探综合勘查模型;预测了水合物成藏有利区,提出的建议井位钻遇天然气水合物,方法有效性得到初步检验和应用。研究成果对推动陆域冻土区天然气水合物勘查技术进步、支撑我国冻土区天然气水合物资源评价与开发工作有重要意义。

我国是一个疆土辽阔的大国,各地区的地质条件都有着千差万别的区别,尤其在我国西南、西北和东北等地区,甚至还存在很多多年的冻土土质。若是在这种区域内进行铁路建设,则存在的挑战性和风险性也是十分明显,所以为了保障我国交通运输业的长期发展,相关地质勘探单位,就要采取先进的勘测设备和仪器来进行冻土地质考查,而现下,探地雷达是该地质勘测环境中应用率最高的勘测设备,本文也会对其在冻土工程地质勘查中的应用进行详细的分析和论述。

陆域天然气水合物作为一种未来开发潜力最大的非常规清洁能源而备受各国政府青睐,目前国内外对陆域水合物形成条件的研究集中于4个重点方向:温度-压力、气源、气体运移及水合物的圈闭,大量的研究表明最为直接的条件为温度-压力和气源,而圈闭则决定水合物的成藏规模。同时水合物的形成机制也成为研究的热点。近年来,我国学者依据陆域水合物形成的温压条件而做出的理论预测曾成功地指导了祁连山冻土区水合物的发现。然而,地处海拔4 600多米的北羌塘青南冻土区有着比祁连山水合物产出地更佳的水合物形成条件,但至今未获得找矿成果突破,还存在二叠系烃源岩中有机质的沉积环境不明、气体成因不清及烃源岩综合评价缺乏标准等诸多问题。对国内外在水合物形成条件等方面进展的总结将给青南地区今后水合物勘查诸多有益的启示,如冻土厚度及类型、烃气成因、断层、圈闭和储层等因素对水合物形成及成藏等方面的影响。

运用地电化学技术在青海扎家同哪金矿区外围开展隐伏金矿预测工作,地电提取Au异常5个,Sb异常7个,As异常6个。对上述异常组合的形态、规模和套合对应关系,圈定出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级四类综合异常区。在此基础上进行找矿前景的分析研究,划分出A、B、C三类异常靶区,为该区未知区域找矿提供了依据。

通过对西大滩—安多油气地球化学剖面的研究表明:土壤样品酸解氢、酸解甲烷、酸解乙烷、酸解丙烷和热释汞异常的综合解释有助于对地下是否存在水合物做出推断;在烃类出现"负异常"时,可能是地下赋存水合物的标志。并结合前人文献初步建立了多年冻土区活动带天然气水合物的形成和地球化学勘查模式。分析认为土壤地球化学测量可用于在多年冻土区活动带探测水合物,但其异常解释不能完全照搬油气藏化探模式,必须把渗透性极差的冻土层对烃类气体向地表运移的影响考虑进去。

通过对青藏高原多年冻土区天然气水合物地球化学勘查样品采集深度及粒度试验研究,认为样品采集深度在大约1.0 m,粒度筛分在-0.45 mm对酸解氢及轻烃含量试验结果最有利。

高原冻土带是天然气水合物生成和保存的潜在源区。对青藏高原西大滩—安多长达556km的多年冻土区烃类有机地球化学剖面的测量结果表明,土壤样品的酸解氢、酸解甲烷、酸解乙烷、酸解丙烷和热释汞异常明显,其异常下限远高于背景值,其中酸解甲烷的背景值为395.54μL/kg,异常下限为883.84μL/kg,可见该区天然气水合物成藏具有很好的远景。通过统计学分析和综合地球化学对比分析,指出烃类“负异常”是地下赋存天然气水合物的重要标志。据此初步建立了多年冻土区天然气水合物的形成及地球化学勘查模式。