Geochemical and Geophysical Characteristics of Shallow Gases in the Deep Sea Sediments, Southwestern Ulleung Basin

Deep sea core samples were taken in the southwestern part of the Ulleung Basin in order to characterize the properties of shallow gases in the sediment. Amount of shallow gases in the sediments were calculated by head space techniques, and chemical and isotopic compositions of hydrocarbon gases were analyzed. Geochemical analyses were carried out on the gas bearing sediments to find out relationship between natural gas contents and organic characteristics of the sediments. Seismic characteristics of shallow gases in the sediments were also examined in this study. The amount of the hydrocarbon gases in the sediments range from 0.01% to 11.25%. Calculation of volume of gas per volume of wet sediment varies from 0.1 to 82.0 ml HC/L wet sediment. Methane consists 98% of the total hydrocarbon gases except for two samples. Based on the methane content and isotopic composition$(\delta^{13}c)$: -94.31$\textperthousand$~-55.5$\textperthousand$), the hydrocarbon gases from the sediments are generated from bacterial activities of methanogenic microbes. Contents of hydrocarbon gases are variable from site to site. Volume of shallow gases in the sediments shows no apparent trends vs. either characteristics of organic matter or particle sizes of the sediments. Gas concentration is high in the area of seismic anomalies such as blanking zone or chimney structures in the section. Physicochemically the pore water and the formation water systems are saturated with gases in these areas. Concentration of hydrocarbon gases in the sediments in these area shows favorable condition for generation of gas hydrate, as far as the other conditions are satisfied.

울릉분지 남서부 심해저 퇴적층에 분포하는 천부 가스의 지화학 및 지구물리 특성

울릉분지 남서부 심해저 퇴적층에 분포하는 천부 가스의 특성을 파악하기 위해서 피스톤 코아시료를 채취하고 공기층 가스 기법으로 퇴적물 내에 함유된 가스를 포집하여 탄화수소 가스의 함량, 성분 및 탄소 동위원소 분석을 실시하였다. 또한 가스의 함량과 시추 코아 퇴적물의 연관성 및 특성을 파악하기 위해서 가스를 함유하는 퇴적물에 대해서 유기 지화학 분석을 실시하였다. 그리고 가스를 함유하는 퇴적물의 탄성파 특성을 살펴보았다. 퇴적물에서는 탄화수소 가스가 0.01%에서 11.25%까지 검출되었다. 단위 퇴적물내의 탄화수소 가스의 양을 젖은 퇴적물의 부피를 기준으로 정량적으로 계산하면 0.1에서 87.4ml/L wet sediment를 나타냈다. 분석된 탄화수소 가스의 성분은 주로 메탄으로 분석 시료에서 2개 시료를 제외하고는 메탄의 함유비가 98%이상을 나타냈으며 32개 분석 시료 중에서 15개 구간에서는 메탄만이 검출되었다. 채취된 시료의 메탄 가스의 탄소 동위원소 비$(\delta^{13}c)$는 -94.31$extperthousand$에서 -55.50$\textperthousand$까지의 범위를 나타내서 분석된 가스의 기원은 메탄 생성 박테리아에 의한 생물 기원 가스인 것으로 판명된다. 연구 지역의 퇴적물내의 탄화수소 가스의 함량은 지역에 따라서 차이를 보인다. 퇴적물내의 가스의 함량은 퇴적물의 지화학적 특성과 퇴적물의 입도와는 뚜렷한 상관 관계를 보이지 않았다. 단지 탄성파 단면상에서 이상대를 나타내는 곳에서는 가스의 함량이 많은 것으로 나타났다. 탄성파 단면상에 보이는 이상대는 현장의 온도 압력 조건에서 공극수에 탄화수소 가스가 과포화 된 곳으로 다른 조건이 만족된다면 가스 하이드레이트를 형성하기에 적합한 것으로 해석한다.