本研究定量给出了墨西哥湾绿峡谷区域（GC955）天然气水合物在海洋环境下的形成过程，得到了盆地范围内的三维模拟结果。这是首次针对天然气水合物复杂地质形成过程的数值模拟实验。实验涵盖复杂的盆地重建过程，并且考虑到盆地的沉积作用和短暂的地热活动、烃源岩的形成、油气成分的生成、驱逐和运移、盐构造、多期断层活动。三维模拟的绿峡谷天然气水合物的分布结果与钻井观测结果相符。研究验证了一个非常重要的机制：导致天然气水合物稳定储藏区域（GHSZ）底部的天然气水合物饱和度高于80 vol %以上的原因是天然气水合物和游离天然气的不断循环，该区较高的新近纪沉积速率加强了这一过程。模型预测了位于外来盐沉积顶部的小型次生内部盐沉积盆地的快速形成过程，该过程导致沉积物沉降显著和GHSZ边界的错位。最终，大量位于盆地深部的天然气水合物被分离出来，这些分离出来的甲烷气体向上运移重新进入GHSZ。预测结果表明，绿峡谷的天然气水合物的储量约3256Mt，相当于约340Mt碳元素含量，并且大多是生物成因的水合物。
结论：
墨西哥湾北部环境十分有利于海底天然气水合物的形成：成熟的烃源岩产生大量的天然气，地下断层结构为气体运移提供了丰富的路径，横贯新近纪沉积岩中的古堤坝系统在厚达400-500m的GHSZ（局部有900m厚）内为天然气水合物的形成提供了一个完美的储藏空间；快速的沉积速率和丰富的有机物供给为在储藏区内原地的天然气生成提供了条件。绿峡谷内天然气水合物的存在最早被JIP Leg II 实验项目所证实，该项目在靠近天然气水合物稳定储藏区域底部的厚砂层中发现含天然气水合物20 vol %至80 vol %的岩层。
本研究首次证实了目前国际顶尖的三维数值模拟技术是能够模拟出复杂盆地范围内天然气水合物的形成过程的，并且得到的结果也能与钻井数据很好地吻合。整个盆地形成过程的重建模拟能够帮助我们了解天然气水合物储层形成历史和在该区域天然气水合物逐渐聚集的过程。本次研究的精度极高（局部达到1m的精度），因此可以直接把结果与钻井数据或者地震成像数据进行对比。目前的研究显示实验区（海底448 km2）的天然气水合物储量达到3256Mt，和340Mt碳总量相当，在标准温压（STP）条件下相当于约7×1011m3甲烷。天然气水合物的平均深度储藏率为0.75 Mt C/km2，超过一般大陆边缘平均值40%。
研究显示，盆地范围的数值模拟可以用来预测某些具有可靠地质数据的天然气水合物的形成过程。未来这一新技术的应用可以帮助减少勘探成本，对天然气水合物在沉积盆地的分布进行预测。因此，该研究将推动天然气水合物成为一个新型非传统能源的进程，有助于探讨天然气水合物在全球碳循环中的角色和天然气水合物的释放如何加剧全球变暖。
（罗维 编译）
原文链接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2017GC006876/full
