臺灣博碩士論文加值系統

本研究利用2007年5月於南海北部九龍甲烷礁沿著西北-東南走向與西南-東北走向測線收集14筆的海底地震儀四分量資料，並結合2009年TAiwan Integrated GEodynamics Research (TAIGER)計畫長支距反射震測剖面探討該區域的天然氣水合物分布與游離氣移棲模式。首先以長支距反射震測資料的重合前深度移位剖面與水平速度分析建立初始P波速度模型；再利用四分量海底地震儀的走時資料反演P波速度模型與Vp/Vs模型。根據含天然氣水合物沉積層之P波速度模型顯示，海底仿擬反射面位於海床以下100-300公尺，海底仿擬反射面以上的水合物層速度與厚度分別為1.71-1.80公里/秒與150公尺。我們發現在水合物層有較高的P波速度分布在九龍甲烷礁南方的大陸斜坡下，與Vp/Vs值(3.06)相對低區非常吻合，代表九龍甲烷礁南方有豐沛的水合物聚集。海底仿擬反射面以下的游離氣層速度與厚度分別為1.5-1.6 公里/秒與150公尺。在九龍甲烷礁頂下方游離氣層則有較低的P波速度(1.50公里/秒)，且Vp/Vs模型也顯示有較高的Vp/Vs值(5.13)，因此該處有充足的游離氣。由基盤以上沉積構造的P波速度觀察在深度約1公里、2公里與3公里處，分別有P波速度(1.7-1.9公里/秒、2.3-2.5公里/秒與3.2-3.5公里/秒)相對低的游離氣源。同時在反射震測剖面1公里、2公里、3公里深處也發現數個古南海擴張形成的東南傾斜的正斷層，也可能為氣源的通道。我們推測低速帶的深部氣源提供九龍甲烷礁下方天然氣水合物生成的來源，這些氣源藉由正斷層向上移棲至大陸斜坡下方形成天然氣水合物。

第一章 前言 1
1-1天然氣水合物 1
1-2臺灣海域的天然氣水合物 3
1-2-1臺灣西南海域 3
1-2-2被動大陸邊緣 6
1-3研究動機與目的 8
1-4研究區域 9
第二章 研究方法 11
2-1建立初始P波速度模型 11
2-1-1反射震測資料 11
2-1-2重合前深度移位 15
2-2海底地震儀測站定位 17
2-3海底地震儀資料走時選取 20
2-3-1含天然氣水合物沉積層走時選取 21
2-3-2基盤沉積構造走時選取 23
2-4 P波速度模型反演 25
2-4-1波跡追蹤法 26
2-4-2走時反演法 26
2-5建立初始泊松比模型 27
2-6轉換波選取 28
2-7 P-S轉換波走時選取與正演泊松比模型 29
2-8泊松比模型轉換成Vp/Vs模型 31
第三章 結果與討論 33
3-1走時誤差與不確定性 33
3-2九龍甲烷礁MCS832-6西北-東南向海底地震儀測線 36
3-2-1含天然氣水合物沉積層之P波速度模型 36
3-2-2基盤沉積構造之P波速度模型 38
3-2-3含天然氣水合物沉積層之Vp/Vs模型 40
3-3九龍甲烷礁MCS832-16西南-東北向海底地震儀測線 42
3-3-1含天然氣水合物沉積層之P波速度模型 42
3-3-2基盤沉積構造之P波速度模型 44
3-3-3含天然氣水合物沉積層之Vp/Vs模型 46
第四章 結論 48
參考文獻 51

Baba, K. and Katoh, A., 2004, Application of a simulation model for the formation of methane hydrate to the Nankai Trough and the Blake Ridge: natural examples of two end-member cases, Resource Geol., 54,125–135.

Cheng, W. B., Lee, C. S., Liu, C. S., Schnurle, P., Lin, S. S. and Tsai, H. R., 2006, Velocity structure in marine sediments with gas hydrate reflectors in offshore SW Taiwan, from OBS data tomography, Terr. Atmos. Ocean. Sci., 17, 739-756.

Chi, W. C., Reed, D. L., Liu, C. S. and Lundberg, N., 1998, Distribution of the bottom simulating reflector in the offshore Taiwan collision zone, Terr. Atmos. Ocean. Sci., 9, 779-794.

Chiu, J. K., Tseng, W. H. and Liu, C. S., 2006, Distribution of gassy sediments and mud volcanoes offshore southwestern Taiwan, Terr. Atmos. Ocean. Sci., 17, 703-722.

Hamilton, E. L., 1979, Vp/Vs and Poisson’s ratios in marine sediments, J. Acoust. Soc. Am, 66, 1093-1101.

Han, X. Q., Suess, E., Huang, Y. Y., Wu, N. Y., Bohrmann, G., Su, X., Eisenhauer, A., Rehder, G. and Fang, Y. X., 2008, Jiulong methane reef: Microbial mediation of seep carbonates in the South China Sea, Marine Geology., 249, 243-256.

Holbrook, W. S., Mooney, W. D. and Christensen, N. J., 1992, The seismic velocity structure of the deep continental crust, Continental Lower Crust., 23, 1-43

Kvenvolden, K. A., 1998, A primer on the geological occurrence of gas
hydrate. In: Gas hydrate: relevance to world margin stability and
climate change, Geol. Soc.London, Spec. Publ., 137, 9-30.

Kvenvolden, K. A., and Lorenson, T. D., 2001, The global occurrence of natural gas hydrates, AGU Fall Meeting., 3-18

Lee, J. H., Baek, Y. S., Ryu, B. J., Riedel, M. and Hyndman, R. D., 2005, A seismic survey to detect natural gas hydrate in the East Sea of Korea, Mar. Geophys. Res., 26, 51–59.

Lin, A. T., Watts, A. B. and Hesselbo, S. P., 2003, Cenozoic stratigraphy and subsidence history of the South China Seamargin in the Taiwan region, Basin Research., 15, 453-478.

Lin, S. W., Hsieh, W. C., Lim, Y. C., Yang, T. Y ., Liu, C. S. and Wang, Y. S., 2006, Methane migration and its influence on sulfate reduction in the Good Weather Ridge Region, South China Sea Continental Margin Sediments, Terr. Atmos. Ocean. Sci., 17, 883-902.

Liu, C. S., Huang, Y. L. and Teng, L. S., 1997, Structural features off southern Taiwan, Marine Geology., 137, 305-319.

Lundberg, N., Reed, D., Liu, C. S. and Lieske, J., 1992, Structural controls on orogenic sedimentation, submarine Taiwan collision, Acta Geol. Taiwan., 30, 131-140.

Matsumoto, R., 2000, Double BSR in the eastern Nankai Trough: fact or artifact, AGU., 81, WP63.

Miller, J. J., Lee, M. W. and von Huene, R., 1991, An analysis of a seismic reflection from the base of a gas hydrate zone, Am. Ass. Petrol. Geol. Bull., 75, 910–924.

Moore, G. F., Karig, D. E., Shipley, T. H., Taira, A., Stoffa, P.L. and Wood, W. T., 1991, Structural framework of the ODP Leg 131 area, Nankai Trough, ODP Initial Rept., 131,15–20.

Operto, S., 1996, RSTTI package: Ray base seismic travel time inversion, university of Texas institute for geophysics, Technical Report, 148, 1-40.

Ryu, B.J., Riedel, M., Kim, J.H., Hyndman, R.D., Lee, Y.J., Chung, B.H., and Kim, I.S., 2009, Gas hydrates in the western deep-water Ulleung Basin, East Sea of Korea, Marine and Petroleum Geology., 26, 1483-1498.

Schnurle, P., Liu, C.S. and Lee, C.S., 2006, Acoustic and shear-wave velocities in hydrate-bearing sediments offshore southwestern Taiwan: tomography, converted waves analysis and reverse-time migration of OBS records, Terr. Atmos. Ocean. Sci., 17, 757–779.

Tsai, C. H., Hsu, S. K., Yen, Y. C., Lee, C. S. and Xia, K., 2004, Crustal
thinning of the northern continental margin of the South China Sea, Marine Geophysical., 25, 63-78.

Wang, T. K., Yang, B. J., Deng, J. M., Lee, C. S. and Liu, C. S., 2010, Seismic imaging of gas hydrates in the northernmost South China sea, Marine Geophysical Researches., 31, 59–76.

Walck, M. C., 1988, Three-Dimensional Vp/Vs Variation for the Coso Region: California, J. Geophys. Res., 93, 2047-2052.

Zelt, C. A. and Smith, R. B., 1992, Seismic travel time inversion for 2D crustal velocity structure, Geophys J. Int., 108,16–34.

林殿順，2004，臺灣西南海域天然氣水合物賦存區地質調查研究地球物理調查(1/4)含天然氣水合物地層的構造與沉積特徵研究。經濟部中央地質調查所，118頁。
曾威豪，2006，臺灣西南海域海底泥火山之分布特徵與噴發機制。國立臺灣大學海洋研究所碩士論文，62頁。

林殿順，2006，臺灣西南海域天然氣水合物賦存區地質調查研究地球物理調查─含天然氣水合物地層的構造與沉積特徵研究。經濟部中央地質調查所，67頁。

劉家瑄，2007，臺灣西南海域天然氣水合物賦存區地質調查研究-地球物理調查(4/4)總論。經濟部中央地質調查所，176頁。

楊惠如，2007，臺灣西南海域沉積層速度構造及BSR反射特性之研究。國立臺灣海洋大學應用地球科學所碩士論文，76頁。

陳致瑋，2007，臺灣西南海域被動大陸邊緣之海底地震儀P波及S波速度分析在天然氣水合物上的應用。國立臺灣海洋大學應用地球科學所碩士論文，47頁。

王秀娟、吳時國、余鵬、徐寧與董冬冬，2007，混合地震反演技術及其在水合物勘探中的應用。石油物探，46，278-301。

陳志賢，2008，臺灣西南海域高屏峽谷西側天然氣水合物速度構造。國立臺灣海洋大學應用地球科學所碩士論文，62頁。

王秀娟、吳時國、劉學偉、孫運寶與楊勝雄，2009，東沙海域天然氣水合物特徵分析及飽合度估算。石油物探，48，445-452。

王天楷，2011，臺灣西南海域新興能源-天然氣水合物資源調查與評估：震測及地熱調查(4/4)海底地震儀對天然氣水合物研究的應用。經濟部中央地質調查所，86頁。