渭河盆地地热水水溶氦气成因与来源研究

渭河盆地地热水中含有丰富的水溶氦气,通过采集分析渭河盆地地热水水溶氦气成分和He同位素研究了氦气的成因与来源。分析结果表明,渭河盆地地热水水溶氦气体积分数普遍超过0.1%,最高达到3.395%。地热水水溶氦气的3He/4He比值介于(3.61±0.29)×10-8～(7.80±0.23)×10-7之间,氦气的R/Ra值小于1.00。天然气的4He/20Ne比值研究一致表明,渭河盆地地热水水溶氦气主要为壳源成因,混有微量的幔源氦。区域地质资料分析表明,富铀花岗岩放射性成因的氦气是渭河盆地地热水水溶氦气的主要来源,大面积出露于秦岭造山带以及隐伏于渭河盆地南缘新生代沉积层下的富铀花岗岩体为渭河盆地地热水水溶氦气的主要气源岩。     

渭河盆地富氦天然气井分布特征与氦气成因

渭河盆地的石油钻井、地热井及秦岭北缘水文井中普遍发现含高体积分数氦气显示,其氦体积分数之高为国内外少见。渭河盆地天然气氦同位素3He/4He为(2.1～76.0)×10-8,属壳源氦,个别样品有少量幔源氦加入,形成了独特的壳源高氦-富氦天然气。氦气体积分数较高井临近富铀、钍的花岗岩体,说明壳源氦来源于花岗岩的放射性衰变;个别样品有一定的幔源氦加入,表明区内也有一定的幔源氦运聚过程。渭河盆地新近—古近系具有良好圈闭与运移条件,为氦气赋存提供了良好条件。     

鄂尔多斯盆地氦同位素的特征

鄂尔多斯盆地是中国最稳定的含油气盆地,也是我国发现1000×108m3以上大气田最多的盆地。根据46个气样氦同位素分析,3He／4He为3．1×10-8-1．2×10-7,平均为4．36×10-8,R／Ra值为0．022-0．085,是壳源氦的特征。鄂尔多斯盆地3He／4He和R／Ra值不受天然气的成因类型、气的产状及气的原生性与后生改造的影响。R／ Ra值定量说明鄂尔多斯盆地构造上极稳定。     

柴达木盆地北缘富氦天然气的发现——兼议成藏地质条件

在柴达木盆地北缘全吉山、团鱼山地区的煤炭钻孔和泥页岩解吸气中发现了体积分数较高的氦气显示。对2个地区的6件样品进行甲烷C同位素和He同位素分析,其中2个样品的δ13C1值分别为-38.4‰和-39.9‰,属于有机成因。4个样品的3He/4He同位素测试结果在0.03×10-6~1.3×10-6之间,表明氦气来源以壳源氦为主,个别样品有少量幔源氦加入。通过区域背景资料和物探资料分析认为,柴北缘壳源成因的氦可能主要来源于基底富U、Th花岗岩体的放射性衰变,而柴北缘的山前深大断裂则可为氦的运移提供良好通道。氦气产生后,在垂向运移过程中结合其他烃类或非烃类气体,在侏罗系、古近系—新近系良好的储盖条件下,有可能形成独特的富氦天然气富集。     

世界首例沉积壳层幔源工业储集的发现

七、八十年代地学研究的热点和前沿领域之一是关于地幔的研究,氦是地幔挥发分的重要组成。其同位素3He/4He的丰度比是判识含氦地质体来源于幔、壳和大气的重要指标,其相应的表征值为1.1×10-5,10-6和1.4×10-6,在研究我国东部含油气区的工业气井天然气组分和同位素组成时,发现一批沿郯庐大断裂两侧分布的工业气井,其氦浓度为0.05～0.1％,达到了氦气资源所要求的品位.其3He/4He比值达3.7×10-6～6.36×104,由于工业气井中大气氦的组分可忽略不计,可用壳-幔二元混合模式计算氦气中幔源氦所占份额,结果表明幔源氦达33.7～57.3％,从而在我国领土上第一次发现了幔源氦在沉积壳层形成工业储集。为了解这一发现在国际上的意义位置,请中科院兰州文献情报中心科技文献检索室进行了国际联机检索,证明从1967年到1991年3月（从可能出现有关文献及1990年我所论文发表分别作了相应时间的前后延伸）国际上无有关报导,证明这一发现在世界范围也是首次。此项发现对我们更深入认识地球、地幔形成演化,对于进一步了解幔源挥发份的脱气、运移乃至成藏有重大理论意义,从而对指导有关矿产的勘查也具有实践意义。     

下扬子无为盆地异常高压富氦天然气的发现及其成藏地质条件

在无为盆地WWY1井三叠系周冲村组首次发现了异常高压富氦天然气显示,对其中2个气样的气体组分分析发现,He的体积分数分别为4.51%和4.56%,远高于0.1%的氦气工业利用标准;³He/⁴He值分别为5.50×10^-8和6.40×10^-8,幔源氦占比仅仅为0.32%和0.40%,应属典型的壳源氦。同时依据δ¹³C_CH4、δ¹³C_CO2、CO₂含量及N₂含量综合分析认为该天然气为有机成因,其烃源岩类型与研究区广泛发育的二叠系烃源岩相吻合。通过区域地质资料和深部地球物理资料分析认为其氦源极可能来源于古—中元古代基底花岗岩。长江深断裂带可作为联通深部地壳与浅部地层的重要通道,对于氦气扩散外移起到了关键作用。当富氦流体运移至浅部遇到天然气等载体气气藏时,流体的氦浓度迅速降低,氦气大量脱溶进入载体气气藏形成富氦天然气藏,活动的断裂系统...     

印度大陆俯冲前缘的可能位置:来自藏南和藏东活动热泉气体He同位素约束

为了获得西藏碰撞造山带的深部信息 ,并约束印度大陆俯冲碰撞过程 ,系统研究了藏南地区活动热泉的氦同位素。本文资料和前人成果表明 ,青藏高原热泉气体 He同位素组成变化极大 ,R/ Ra介于 0 .0 17～5 .38之间 ,可分为两个不同的 He变化域 ,即幔源 He域 (R/ Ra:0 .11～ 5 .38;R为样品的 3He/ 4He值 ,Ra为空气的 3He/ 4He值 ,下同 )和壳源 He域 (R/ Ra:0 .0 17～ 0 .0 72 )。前者主要分布于东构造结附近的腾冲热海 (R/ Ra:0 .4 0～ 5 .38)、西构造结附近的狮泉河热田 (R/ Ra:0 .2 7～ 0 .30 )以及 89°E以东的拉萨热水活动带 (R/ Ra:0 .11～ 0 .98) ,后者集中于 89°E以西的昂仁热水活动区 (R/ Ra:0 .0 17～ 0 .0 72 )。东西构造结附近的热泉受走滑断裂控制 ,有不超过 5 0 %的幔源气贡献 ,而高原腹地内的热水活动则受 SN向裂谷控制 ,幔源 He域与壳源 He域以 89°E为界 ,分别横跨雅江缝合带。热泉氦同位素与深部地球物理探测资料综合分析表明 ,高原腹地的现代热水活动主要受上地壳内部成片出现的岩浆房或部分熔融层驱动 ,但 89°E以东地区有来自幔源熔浆的热和物质 (He气 )贡献。本文提出 ,印度大陆板块总体呈斜向俯冲态势 ,在 89°E以西 ,向北北东方向缓角度俯冲的板片可能已越过雅江缝合带 ,而在89°E以     

广东三水盆地天然气非烃组分同位素地球化学

根据广东省三水盆地天然气中氦、氩、二氧化碳和氮等非烃组分的稳定同位素地球化学特征,探讨了该区天然气的来源以及大地热流。测得天然气中3He/4He（R）值为（1.60-6.36）×10-6,比大气的3Ne/4He（Ra）值(1.4×10-6)大:氩的稳定同位素组成(40Ar/36Ar=450-841)较大气氩富40Ar;二氧化碳的δ13C（PDB）值在-20-2‰的范围内,δ13N（Air）值在-57-+95‰之间:根据（?）He,4He值求得研究区的大地热流值（Q）为72-82mWm-2。大地热流和非烃组分同位素组成的高值以及研究区特别发育的火山岩等地质资料表明三水盆地有较强的地球深部流体（物质的和热的）向上溢出。一些油气藏中相当一部分氦、氩和氮来自地幔,各种天然气中均混有地壳来源的非烃气体。贫13C的二氧化碳气主要为地层中有机质分解的产物;富13C的二氧化碳则主要来自岩石化学反应的产物,并混有深部来源的二氧化碳。相当一部分大地热流源于上地幔。     

土壤释氦测量及其应用的地质效果

氦元素具有惰性和很高的扩散系数,同时,是一种在水中溶解度低,不易被吸附的稳定元素,其基本来源是~(233)U,~(232)Th的放射性衰变产物。因此,近些年来氦被认为是探测深部铀矿体的一种可能的指示元素。氦元素在地下的垂直分布是随深度递增的,而在水平方向上的分布是地质,矿产诸因素的函数。地下氦源通过扩散和液相渗滤来不断向地表迁移。岩石裂隙对扩散有着更重要的意义。由于近地表的土壤疏松,故其中的氦气多与大气中的氦造成平衡,因此壤中氦气测量在     

辽河盆地黄沙坨油田原油中氦同位素的来源及其地质意义

辽河盆地黄沙坨油田原油样品中氦、氖和氩稀有气体同位素值的测试研究结果显示：①黄沙坨油田原油中稀有气体3He/4He(Rc)分布于2.61×10?6~3.50×10?6, 平均3.06×10?6, 具有幔源氦混入的特征, 幔源氦的侵入份额为20.13%~30.24%, 表明该区具有切割至上地幔的深大断裂;②据3He/4He计算, 辽河盆地黄沙坨油田大地热流值分布于75.3~77.3 mWm?2之间, 平均76.4 mWm?2, 与我国中部、西部盆地相比该地区具有较高的大地热流值, 对有机质的成熟与成烃较有利;③上述研究结果表明原油氦同位素的研究与天然气中氦同位素的研究相似, 可为大地构造背景、大地热流、油气来源和演化判识等方面的研究提供有益的科学 信息。     

松辽盆地庆深气田天然气成因类型鉴别

通过对松辽盆地徐家围子烃源岩和原油热模拟实验、烷烃气碳同位素组成分析, 认为在高演化阶段单一热力作用可以引起重烃气(δ13C₂ > δ13C₃ > δ13C₄) 碳同位素组成倒转, 但CH₄与C₂H₆(δ13C₁ > δ13C₂) 却很难发生倒转.庆深气田天然气重甲烷碳同位素组成、烷烃气碳同位素完全倒转、高稀有气体同位素组成(R/Ra > 1.0), 说明该气田天然气来源具有多样性.利用R/Ra与CO₂/3He和R/Ra与CH₄/3He关系对庆深气田天然气成因类型进行识别, 认为该气田烷烃气中甲烷有部分为无机成因, 重烃气则为有机成因.该地区高地温梯度导致有机成因重烃气碳同位素组成发生倒转, 而CH₄与C₂H₆碳同位素组成倒转主要与重碳同位素的无机甲烷混入有关.      

Noble Gas Isotopic Compositions of Cobalt-rich Ferromanganese Crusts from the Western Pacific Ocean and Their Geological Implications

1 Introduction Submarine metallic mineral resources consist mainly of polymetallic nodules and cobalt-rich ferromanganese crusts. Despite being discovered much later than the former, the latter are becoming one of the most important submarine polymetallic ore resources, because they containmany valuable metallic elements such as Co, platinum group elements (PGE), rare earth elements (REE), Ni and Cu, besides high contents of Fe and Mn (He et al., 2001). The Co-rich crusts are widely distr…     

Radioactive elements in natural gas: a case study on distribution of gaseous 222radon and its origin mechanism

As natural gas becomes increasingly important in our daily life, studies have been carried out on trace elements such as mercury and arsenic within it. Other than those, the existence of radioactive gaseous radon from the combustion of natural gas indoors can cause severe diseases and damages to body organs, putting a hazardous impact on human health. At the same time, the radon can also corrode gas production and transportation equipment. A review of the literature on radon concentrations in natural gas produced from gas reservoirs in China and other countries have been studied. Radon is a decay product from ²³⁸U, which is closely related to the accumulation and migration of organic matter during diagenesis. Gas recovered from reservoirs with higher than average natural ²³⁸U contains higher than average levels of ²²²Rn. Massive fault systems and fracture zones appear to play a significant role in radon concentrations in natural gas.     

祁连山木里冻土区天然气水合物矿区稀有气体氦、氖地球化学特征及其指示意义

稀有气体氦(He)、氖(Ne)是天然气水合物中的痕量组分,其化学性质稳定,在地质作用过程中其丰度变化几乎不受复杂化学反应和近地表微生物的影响。顶空气He、Ne地球化学勘查方法可以排除沼泽区微生物的强烈干扰,提高包括天然气水合物在内的油气近地表地球化学勘查的效用及精度。选择祁连山木里冻土区天然气水合物矿区进行试验研究,获得近地表土壤顶空气He平均含量为799×10-6,Ne平均含量208×10-6,均高于其在大气中的丰度。稀有气体He、Ne具有很强的穿透能力,平面上,在已知水合物矿藏和水合物远景区上方具有明显的地球化学顶部异常特征;钻井地球化学垂向剖面上,水合物富集层位上方具有明显的上置气异常特征。顶空气He、Ne近地表平面异常和钻井岩屑剖面异常特征证实,祁连山水合物形成过程中烃类气体发生了分异和垂向微渗漏,其携带笼中的稀有气体He、Ne以“类气相”地气流形式垂向迁移。试验证明,顶空气He、Ne异常对木里天然气水合物矿藏具有良好的指示作用。顶空气He、Ne勘查方法是冻土区水合物地球化学勘查技术的有效补充。     

氡气测量圈定油气藏边界

依据油田和油田水中的氡气含量比地壳和地表空气高5～6个数量级,氡气常沿油气田周边微细裂隙和油(气)水边界向上运移的特点,应用美国产RAD7型电子测氡仪先在四川盆地磨溪、麻柳场气田上进行了氧气测量,在气田周边发现的环带状氡气异常与钻探证实的气水边界基本吻合,而后在新疆准中盆地永进地区利用氡气测量法圈定的油(气)水边界和油...     

水溶天然气运移地球化学示踪——以塔里木盆地和田河气田为例

文中选择田河气田作为研究实例,对气田东、西部天然气进行系统的天然气地球化学对比研究,结合气田成藏的地质背景,认为和田河气田具有较好的水溶气运移成藏地质条件和明显的水溶气运移地球化学证据,提出了天然气是水溶气成因的新观点。寒武系烃源岩生成的天然气在高温、高压状态下大量溶解于水,在压力的驱使下,水溶气自寒武系运移至气田东部圈闭,然后再由气田东部的高压区沿不整合面往西部的低压区运移。根据气田天然气地球化学横向变化特征,提出了ln(C1/C2)、ln(C2/C3)、CO2/CH4、CH4/N2、N2/C2H6等一系列操作性较强的水溶气运移的地球化学示踪新指标,对研究天然气成藏机理和成藏过程都有重要意义。     

泉州市、晋江市土壤中氡气浓度与地质背景的关系

通过泉州市、晋江市土壤中氡气测量,取得约465 km2土壤氡气环境调查成果,从结果来看,泉州市区和晋江市区土壤中氡气浓度普遍较低;市郊主要为山地,土壤中氡气浓度普遍较高;从土壤中氡气浓度水平的分布来看,土壤中氡气浓度水平主要与地质背景有关,二长花岗岩、钾长花岗岩、钾长浅粒岩及黑云片岩风化土壤中氡气浓度明显高于其他地质背景来源土壤。     

Helium and Argon Isotopic Composition of Cenozoic Alkali Basalts and Mantle-Derived Xenoliths from Kuandian, Liaoning Province, China

The noble gas isotopic composition and content data of 2 alkali basalts, 3 Iherzolite xenoliths and one clinopyroxene megacryst from the Kuandian region have confirmed the occurrence of a fractionation of noble gases during magmatism. Light noble gases such as He and Ne are high in mobility and appear to be incompatible as compared with heavy ones ( such as Kr and Xe). Therefore, light noble gases are abundant in volcanics, especially in the volcanics with bubbles; lherzolite xenoliths have relatively high heavy noble gases. The clinopyroxene megacryst has the lowest abundance of noble gases, probably due to its high P-T origin. Noble gas isotopic composition of the clinopyroxene megacryst reveals that the mantle source beneath the Kuandian area has an MORB-like reservoir with^3 He/^4He ratio of—10 Ra(Ra: atmospheric^3 He/^4He ratio) and^40 Ar/^36 Ar ratio of 345.6. The Iherzolite xenoliths possess moderate^3 He/^4He ratios of 2.59 -4.53 Ra, reflecting the loss of primary helium during rock deformation or metasomatism caused by enriched mantle fluids during the up-lifting. The alkali volcanics have very low^3 He/^4 He ratios(0.47—0.61 Ra),indicating a contribution of radiogenic^4 He, probably having resulted from crust contamination. Most of the samples have excess^21 Ne and^22 Ne as compared with atmospheric neon, but Kr and Xe isotopic compositions are indistinguishable from atmospheric values within uncertainties with only individual samples having excess^129Xe,^134Xeand^136 Xe.     

深部物质运动的气体地球化学特征

根据氦同位素地球化学资料讨论了中国东部和云南腾冲地区上地幔的脱气。尽管地球脱气作用主要发生在地球形成时的十亿年间，但是后期的脱气作用仍是影响大气圈演化的主要因素。在两种力学性质不同的构造带──中国东部大陆裂谷和位于欧亚板块与印度板块缝合带的腾冲火山区，采集了天然气样，并分析了气体组分和氦同位素组成，较高的３Ｈｅ／４Ｈｅ值和地质、地球物理资料表明天然气和温泉气中的氦相当一部分是来自上地幔。来自上地幔的氦和其他气体自第三纪以来不断在气藏中聚集或向大气中逃逸。伴有源于上地幔的岩浆活动的地幔脱气是深部物质运动的具体表现形式，它对新生代气候演变可能有直接影响。