羌塘盆地鯉魚山—長梁山地區(qū)凍土發(fā)育特征探討

和源　朱利東　楊文光　陶剛

摘 要：現(xiàn)階段，青藏高原的多年凍土區(qū)是否存在天然氣水化合物起了相關(guān)行業(yè)及工作者的廣泛關(guān)注。文章主要探討了羌塘盆地鯉魚山一長梁山地區(qū)凍土發(fā)育的特征以及異常區(qū)土壤的含氣性，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)工作的進(jìn)行提供一些借鑒，僅供參考。

關(guān)鍵詞：鯉魚山-長梁山地區(qū)；凍土；發(fā)育特征；探討

1 概述

近年來青藏高原多年凍土區(qū)是否存在天然氣水合物引起了較大的關(guān)注。青藏高原多年凍土區(qū)可能存在硫化氫、乙烷和丙烷等重?zé)N類氣體水合物[1-4]及具有自保護(hù)效應(yīng)的甲烷水合物[3，4]。陳多福[5]等認(rèn)為，青藏高原多年凍土區(qū)具備天然氣水合物形成條件，且可能具有豐富的蘊(yùn)藏量，初步估計(jì)多年凍土區(qū)天然氣水合物儲(chǔ)量約為1.2×1011-2.4×1014m3。而羌塘盆地是青藏高原內(nèi)部海相地層保存最為完整，也是我國最大的中生代海相含油氣盆地，所以在本次的調(diào)查中著重對羌塘盆地鯉魚山-長梁山地區(qū)凍土區(qū)進(jìn)行研究。文章從天然氣水合物的異常標(biāo)志出發(fā)，通過查閱前人資料，結(jié)合樣品的室內(nèi)分析，重點(diǎn)討論了鯉魚山-長梁山地區(qū)凍土的發(fā)育特征。

2 凍土地貌特征

凍土是指在0℃以下，并含有冰的各種巖石和土壤。其通?？蓜澐譃槎虝r(shí)凍土（數(shù)小時(shí)/數(shù)日以至半月）/季節(jié)凍土（半月到數(shù)月）以及永久凍土（也稱多年凍土，指的是持續(xù)凍結(jié)兩年或以上的不融土層）。而多年凍土在我國可歸納為兩種分布類型：高海拔多年凍土和高緯度多年凍土。青藏高原凍土區(qū)則屬于前者，平均海拔4000m以上，面積超過100萬平方公里，北起昆侖，南至喜馬拉雅山，西抵國界，東緣至橫斷山脈西部、巴顏喀拉山和阿尼馬卿山東南部。被認(rèn)為是世界中、低緯度地帶面積最大、海拔最高的凍土區(qū)。多年凍土區(qū)是天然氣水合物成藏分布的主要地域。

羌塘盆地鯉魚山-長梁山地區(qū)平均海拔近5000m，長年氣候寒冷。一年中，月平均溫度為正溫的時(shí)間短，僅有4個(gè)月，而負(fù)溫的時(shí)間占8個(gè)月。在正溫的4個(gè)月里，最高月（7月）平均溫度為5℃，而負(fù)溫期最低月（1月）平均氣溫卻低達(dá)-20℃，年平均地表溫度僅為-5.9℃[6-9]。而在本次的調(diào)查過程中，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)多為凍脹和融沉作用導(dǎo)致的凍融地貌。結(jié)合遙感、野外實(shí)測以及前人基礎(chǔ)[10]，認(rèn)為研究區(qū)永久凍土全區(qū)發(fā)育，厚度約在50m-100m左右，一定規(guī)模的凍土發(fā)育為天然氣水合物的形成與保存提供了有力保障。在研究區(qū)的凍融地貌中有六處凍融分選地貌，即石環(huán)及斑土群。石環(huán)及斑土群均是多年凍土的地貌標(biāo)志之一。石環(huán)是凍土層表面物質(zhì)在凍融作用和凍脹力推擠的影響下，運(yùn)移、分選而成的一定幾何形態(tài)的構(gòu)造和微地貌現(xiàn)象。形成過程可理解為垂直分選使粗粒升到地表，冬季地表凍結(jié)，孔隙水結(jié)冰膨脹，抬高礫石，下部空隙被細(xì)粒填滿。水平分選使到達(dá)地面的礫石被擠移動(dòng)到邊緣集中，多年反復(fù)形成石質(zhì)多邊形土。斑土形成原理與石環(huán)類似，表現(xiàn)為地表呈現(xiàn)出巖屑、巖塊遍布，泥土則呈斑狀嵌于碎石之間。巖石直立或半直立，近似呈六邊形或橢圓態(tài)勢，單個(gè)面積一般約10-20m2，中間由于軟性土質(zhì)收縮而形成斑土；研究區(qū)仍發(fā)育多處凍脹冰緣地貌-凍脹丘、凍脹草丘。凍脹丘的形成過程可視為地下水受凍結(jié)地面和下部多年凍土層的遏阻，在薄弱地帶凍結(jié)膨脹，使地表變形隆起。凍脹草丘的形成與凍脹丘類似，只是由于草根密集處地下水聚集較多，因此凍脹效應(yīng)最為明顯，從而展現(xiàn)為拱起的草丘。其形態(tài)近圓形或橢圓形，單個(gè)發(fā)育面積約10-20m2。再有，研究區(qū)發(fā)育多處凍脹洼地，單個(gè)發(fā)育面積約10-20m2。凍脹丘與凍脹洼地之間具有一定的聯(lián)系。地下水由于溫度降低，體積變大，致使地面隆起形成凍脹丘。當(dāng)溫度升高，地下水由地表滲出，即形成凍脹洼地。

3 異常區(qū)土壤含氣性

本次在工作區(qū)內(nèi)的凍脹丘、凍脹草丘及泉附近獲取了十件地表土壤樣品（已剝?nèi)ケ韺油?5cm），進(jìn)行了土壤酸解烴氣分析檢測，目的在于圈定地表異常地球化學(xué)暈圈。其中六個(gè)樣品是在凍脹丘附近所采，另外四個(gè)樣品的采樣地點(diǎn)疑似泥火山。測試結(jié)果表明，多數(shù)凍脹丘和凍脹草丘附近的樣品酸解烴中甲烷、乙烷和丙烷總量與正常土壤內(nèi)含烴量基本相當(dāng)（90μL/kg），并無明顯異常。說明不能夠僅僅根據(jù)凍土判斷天然氣水合物是否存在。但是疑似泥火山附近所采集樣品的測試結(jié)果卻均超過90μL/kg（正常土壤烴含量上限），初步證實(shí)該地區(qū)氣源可能較為充足。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：和源（1991-），男，碩士研究生，古生物與地層學(xué)專業(yè)。