Amplitude variation with offset (AVO) analysis of gas-hydrate bottom-simulating reflectors (BSRs) in the Ulleung Basin, East Sea (Japan Sea)

Abstract

동해 울릉분지에서 취득한 다중채널 탄성파 반사 자료로부터 해저 모방 반사면(bottom-simulating reflector, BSR), BSR 하부의 탄성파 진폭 증가, 탄성파 침니등과 같은 가스 하이드레이트 및 가스의 부존을 나타내는 탄성파 증거를 확인하였다. 이론적 모델링 연구는 가스 하이드레이트 안정영역에서의 AVO 분석을 통해 가스하이드레이트의 농도 추측이 가능하다는 것을 보여주었다. 본 연구에서는 울릉분지에서 취득된 자료들 중 10개의 대표적인 측선을 선별하여 BSR에 대한 amplitude-variation-with-offset(AVO) 분석을 수행하였다. 우선, BSR들을 진폭 및 퇴적물 유형에 따라 다섯개의 그룹-(1) 저탁류 및 반원양성 퇴적물에서 나타나는 매우 높은 진폭의 BSR들, (2) 쇄설류 퇴적물에서 나타나는 높은 진폭의 BSR들, (3) 저탁류 및 반원양성 퇴적물에서 나타나는 중간 정도 진폭의 BSR들, (4)쇄설류 퇴적물에서 나타나는 매우 낮은 진폭의 BSR들, (5)탄성파 침니에서 나타나는 매우 낮은 진폭의 BSR들-으로 분류 하였다. 그룹1의 BSR들에 대한 AVO 곡선은 옵셋에 따라 급격히 감소하였다. 그룹2의 BSR들에 대한 AVO 곡선은 옵셋에 따라 천천히 증가하였다. 그룹3의 BSR들에 대한 AVO 곡선은 옵셋에 따라 천천히 감소하였다. 그룹4와 그룹4의 BSR들은 편평한 곡선을 보였다. Three-Phase Biot Theory를 토대로 만든 이론적 AVO 곡선과 비교해 보았을 때 그룹 1과 3의 BSR은 높은 가스하이드레이트 농도(40-80%)를 보이는 반면 그룹2의 BSR들은 낮은 가스하이드레이트 농도(20%이하)를 보였다. 그룹4와5의 BSR들은 영옵셋의 진폭이 너무 작아 이론적 모델과의 비교가 불가능하였다. 물리검층 자료UBGH-04 주변의 BSR들과 이론적 모델의 비교에서는 약 10%정도의 가스하이드레이트 농도를 보였다.

Multi-channel seismic reflection data from the Ulleung Basin, East Sea (Japan Sea), reveal seismic indicators of gas hydrate and associated gas, including the bottom-simulating reflector (BSR), enhanced reflections below the BSR, and seismic chimneys. Theoretical modeling studies have shown that gas-hydrate concentrations near the base of the gas-hydrate stability zone (GHSZ) can be predicted from amplitude-variation-with-offset (AVO) responses of the BSR. I processed ten representative seismic reflection profiles, selected from a large data set, for AVO analysis of the BSR in the Ulleung Basin. First, BSRs were divided into five groups based on their amplitudes and associated sediment types: (1) very high-amplitude BSRs in turbidite/hemipelagic sediments, (2) high-amplitude BSRs in debris-flow deposits, (3) moderate-amplitude BSRs in turbidite/hemipelagic sediments, (4) very low-amplitude BSRs in debris-flow deposits, and (5) very low-amplitude BSRs in seismic chimneys. The AVO response of the group 1 BSRs is characterized by a rapid decrease with offset. The AVO response of the group 2 BSRs is characterized by a slow increase with offset. The AVO response of the group 3 BSRs is characterized by a slow decrease with offset. The group 4 and 5 BSRs exhibit a flat AVO. Theoretical AVO curves, based on the three-phase Biot theory, suggest that the group 1 and 3 BSRs are related to high (40 ？ 80%) gas hydrate concentrations whereas the group 2 BSRs are related to low (< 20%) gas hydrate concentrations. The AVO responses of the group 4 and 5 BSRs cannot be compared with the theoretical models because of their very small zero-offset amplitudes. The comparison of the AVO response of the BSR at the UBGH-04 well with the theoretical models suggests about 10% gas hydrate concentration.