Geophysical Investigation of Gas Hydrate-Bearing Sediments in the Sea of Okhotsk

오호츠크해 가스하이드레이트 퇴적층의 지구물리 탐사

As the sea connecting with the East Sea, the Sea of Okhotsk is the most potential area of gas hydrates in the world. In other to examine geophysical structures of gas hydrate-bearing sediments in the Sea of Okhotsk, the CHAOS (hydro-Carbon Hydrate Accumulation in the Okhotsk) international research expedition was carried out in August 2003. In the expedition, high-resolution seismic and geochemical survey was also conducted. Sparker seismic profiles show only diffusive high-amplitude reflections without BSRs at BSR depth. It means that BSR appears to be completely different images on seismic profiles obtained using different frequencies. Many gas chimneys rise up from BSR depth to seafloor. The chimneys can be divided into two groups with different seismic characteristics; wipe-out (WO) and enhanced reflection (ER) chimneys. Different seismic responses in the chimneys would be caused by amount of gas and gas hydrates filling in the chimneys. In hydroacoustic data, a lot of gas flares rise up several hundreds meters from seafloor to the water column. All flares took placed at the depths within gas hydrate stability zone. It is interpreted that gas hydrate-bearing sediments with low porosity and permeability due to gas hydrate filling in the pore space make good pipe around gas chimneys in which gas is migrating up without loss of amount. Therefore, large-scale gas flare at the site on gas chimney releases into the water column.

오호츠크해는 동해와 연결된 바다로 세계에서 가장 유망한 가스하이드레이트 부존지역 중 하나이다 오호츠크해의 가스하이드레이트 퇴적층의 지구물리 구조를 규명하기 위해 2003년 8월과 10월 두차례에 걸처 사할린 북동 대륙사면지역에서 오호츠크해 가스하이드레이트 국제공동연구(CHAOS) 탐사가 수행되었다. 이번 탐사에서는 고해상도 천부지층 탄성파 수중음향(hydroacoustic) 자료 등을 획득하였다. 스파커 음원을 이용하여 얻은 탄성파 단면도에는 가스하이드레이트 BSR이 뚜렷하지 않지만 BSR 깊이 부근에 분산적으로 나타나는 진폭이 강화된 반사층들이 관찰되었다. 따라서 사용하는 음원의 주파수에 따라 BSR의 반사특성이 다르게 나타남을 알 수 있다. 또한 BSR깊이에서 해저면으로 상승한 좁은 폭의 가스기둥 (gas chimney)들이 다수 발견되었다. 이 기둥들은 내부음향특성이 전혀 보이지 않는 (wipe-out : WO)그룹과 주변에 비해 상대적으로 강한 반사특성(enhanced reflection; ER)을 보이는 그룹으로 나누어진다. 이런 반사특성 차이는 기둥내에 가스 또는 가스하이드레이트 중 어떤 물질이 집중적으로 충적되었는지에 따라 구별되는 현상으로 해석된다. 수중음향자료에는 지층으로부터 해수중으로 수백 의 높이까지 뿜어져 오르는 많은 가스분출기둥들이 관찰되었다. 가스분출기둥들은 가스하이드레이트 안정영역에 해당하는 상대적으로 깊은 수심에서 관찰된다. 이는 지층의 가스기둥 주변을 둘러싼 가스하이드레이트 퇴적층이 가스가 스며들지 못하는 차단벽을 형성하면서 심부에서 공급되는 가스의 대부분이 가스기둥을 따라 해저면까지 운반되며 이에 따라 가스기둥 위의 표층에서 해수중으로 분출하는 가스분출기둥이 형성된다.