辽河盆地天然气中重烃异常富集重碳同位素的成因探讨

近年来大量的研究结果表明天然气碳、氢同位素组成特征是判识天然气成因类型、进行气源对比、估算天然气的成熟度和确定天然气是否被次生改造等的有效地球化学手段。通常认为甲烷的碳同位素组成主要受源岩的母质类型和热演化程度的影响,乙烷、丙烷等重烃碳同位素组成主要决定于源岩有机母质的碳同位素组成,同时也明显地受热演化程度的影响。在辽河盆地发现一类碳同位素组成异常的天然气。这类天然气是分布于辽河盆地东部凹陷桃园地区和黄金带地区的部分浅层天然气,其甲烷的碳同位素组成δ13C₁值为-44‰～-40‰,乙烷δ13C₂值为-13‰～-6.6‰,丙烷δ13C₃值-6.1‰～+3.3‰,该类天然气的乙、丙烷异常富集重碳同位素,到目前为止在天然气藏中还是首次发现。根据地球化学资料和地质背景分析认为这天然气应是未成熟阶段的生物气或低成熟阶段的生物-热催化过度带气经过细菌氧化后形成的。     

生物标志物藿烷类的单体碳稳定同位素研究

对 5个广东泥炭样品和 3个准噶尔盆地西北缘原油样品中支链烷烃和环烷烃进行了分离,应用色谱 -同位素比值质谱 (GC -IRMS)测定了其中藿烷类单体碳稳定同位素比值,研究它们的碳同位素组成变化,结果表明泥炭中藿烷类δ13C为 - 2 1.7‰～ - 34.4‰,与湖相页岩和原油中藿类相比,相对富集13C;同一样品中,不同碳数和不同构型的藿烷之间,δ13C相差 4.4‰～ 1 2.8‰,说明同一沉积环境中可能生长具有不同碳同位素组成藿类先质的多种微生物,相对亏损13C的C₂₉βα、C₂₉ββ、C₃₁βα藿烷可能来自甲烷菌,相对富集13C的C₂₉αβ、C₃₀ αβ藿烷可能来自化学自养型细菌;准噶尔盆地原油中藿烷类碳同位素δ13C为 - 30.6‰～ - 53.4‰,原油之间藿烷δ13C值具有明显差别,它们指示克乌断裂带东部原油来自二叠系,西部原油来自侏罗系与三叠系。     

成藏过程对天然气地球化学特征的控制作用

克拉2和阿克1天然气都具有组分明显偏干、碳同位素明显偏重的特征,如克拉2和阿克1天然气的干燥系数都接近于1.0,克拉2天然气的δ13C₁为-27.3‰～-31.1‰,阿克1天然气的δ13C₁为-21.9‰～-25.2‰,从“源控”的角度似乎这些天然气应该属于过成熟煤成气,这样计算所得到的天然气成熟度远大于实测和模拟计算的源岩成熟度。因此在解释克拉2和阿克1天然气数据的时候,除了“源控”的因素外,更应强调成藏过程的影响。分析认为晚期阶段聚气是造成克拉2和阿克1天然气都具有组分明显偏干、碳同位素明显偏重的主要因素。     

松辽盆地徐深1井气藏气源的氢、碳同位素特征

选取松辽盆地内泥岩样品和煤样进行热模拟实验,建屯了两个样品成甲烷的氢、碳同位素分馏动力学模型并标定了动力学参数.分别以徐深1井区、沉降中心地质资料为例进行研究,表明两处源岩均有短期内大量生气的特点,气源岩生气期分别为距今95.5～73 Ma和距今0～73 Ma.计算得到两处源岩沙河子组暗色泥岩和煤、火石岭组暗色泥岩和煤所生天然气单独运聚成藏（自开始生烃到现今累积成藏）所对应的δ_DCH4 和δ¹³C₁,进而定量计算出徐深1井区源岩所生甲烷的δ_DCH4 为-237.3‰,δ¹³C₁为-28.8‰,沉降中心气源岩所生甲烷的δ_DCH4 为-2.5‰,δ¹³C₁为-24.8‰.以各区域天然气混合后的δ_DCH4 作为来源气体的端元同位素值,根据物质平衡原理计算得到：徐深1井区源岩对该区气藏的贡献比例约占72%,沉降中心源岩的贡献比例约为28%.同理以δ¹³C₁.方法得到徐深1井区源岩对该区气藏的贡献比例约占66%,沉降中心源岩的贡献比例约为34%.氢、碳同位素分馏的化学动力学地质应用结果存在的差异与同位素分馏模型标定所用热模拟实验为不加水实验有关.     

塔里木盆地西部阿克莫木气田形成初探

塔里木盆地西部阿克莫木气田天然气为非烃组份含量较高的干气,干燥系数高达99.7%;天然气δ¹³C₁和δ¹³C₂值明显偏重,δ¹³C₁为- 25.2‰～-21.9,δ¹³C₂为-21.2～-20.2‰,如果按传统的观点该天然气应为过成熟煤成气。但是综合气源对比研究表明阿克莫木气田天然气主要源自石炭系Ⅱ型烃源岩,成藏过程研究表明该气田主要聚集了石炭系烃源岩在Ro为1.5%～1.8%之后生成的天然气,具有晚期阶段聚气的特征,这是造成阿克1井天然气组份很“干”、碳同位素很重的主要原因。     

羌塘盆地QK-1孔烃类气体分布特征与成因来源

青藏高原冻土区面积约150×104 km²,是中国最大的冻土区,具备良好的天然气水合物形成条件和找矿前景,而羌塘盆地是形成条件和找矿前景最好的地区。南羌塘盆地毕洛错地区QK-1科学钻探试验井顶空气样品的烃类气体组分和碳同位素分析测试结果表明,其烃类气体组分复杂,CH₄含量为3.0×10^-6~4 526.8×10^-6,平均为209.0×10^-6;δ¹³C₁值为-55.9‰~-37.8‰,平均为-43.2‰,C₁/(C₂+C₃)值小于10,显示出明显的热解气特征。结合钻探区的地质背景和岩性特征,推断QK-1孔烃类气体可能来源于深部迁移上来的热解气,浅部可能有生物成因气的混入。     

鄂尔多斯盆地苏里格庙与靖边天然气单体碳同位素特征及其成因

苏里格庙上古生界砂岩气藏天然气重烃含量高,干燥系数低,为湿气;靖边奥陶系风化壳气藏天然气重烃含量低,干燥系数高,属干气。苏里格庙天然气的正构烷烃碳同位素具有δ13 C₁<δ13 C₃ <δ13 C₂ <δ13 C4的规律,靖边天然气具有δ13 C₁<δ13 C₂ <δ13 C₃ 的规律。二者高碳数烷烃的同位素差别较大,尤其是苏里格庙的乙烷碳同位素比靖边平均重 3.6‰。根据天然气单体碳同位素及其含量变化,苏里格庙天然气属煤成气,靖边天然气属煤成气与油型气的混合气。苏里格庙和靖边天然气中均含少量CO₂ 气,其碳同位素表明苏里格庙除苏 5井为无机CO₂ 气外,均为有机CO₂ 气;靖边林 1、林 5井为无机CO₂ 气,陕参 1井为有机CO₂ 气。结合烷烃气和CO₂ 气,苏里格庙天然气可以分为含有机CO₂ 煤成气和含无机CO₂ 煤成气。碳同位素比值与Ro 关系分析认为,苏里格庙的天然气成熟度处于成熟到高成熟阶段,其相应气源岩的平均Ro 为 1.2 9%～ 1.39%,这一结果与该区二叠系煤岩的成熟度符合较好。     

吐哈盆地煤成烃研究新进展

运用生物标记物及碳同位素等地化参数对吐鲁番 -哈密盆地的原油及其源岩进行了油源对比 |结果将该区原油分为三类 :第一类原油 |根据生标特征分析其具有显著的淡水环境、藻含量低、细菌影响大、C₂₉甾烷含量高、C₃₀4_α- 甲基甾烷低、C₂₄ 四环烷和C₁₉三环烷含量高和碳同位素偏重 (δ13C为 - 25‰~ - 27‰ )的特点 |初步对比结果 |本区西山窑组的煤是该类原油的主要源岩;第二类原油 |富含藻类物质(C₂₇甾烷与C₃₀4_α-甲基甾烷含量较高 ) |该类原油可能来自侏罗系的富藻湖相泥岩;第三类原油 |全油碳同位素δ13C为 - 30‰~ - 32‰ |这类原油的生标反映出其源岩相的特征为缺氧、咸水、中等含藻的湖相沉积 (高含量的伽玛蜡烷和 β_-胡萝卜烷|C₃₅/C₃₄藿烷比值大等 )。     

赣南地热气体起源的同位素与地球化学证据

对取自赣南地区10个温泉的地热气体进行了气体化学成分及氦、碳、氖同位素组成的分析。该区地热气体可分为CO₂型和N₂型两种类型。CO₂型地热气体分布在赣南东南部地区,主要成分是CO₂,占总体积96.47%以上,二氧化碳气体的δ¹³C值为 -5.50‰～-3.49‰（PDB）,平均为 -4.66‰,为幔源无机成因,其氦同位素组成为1.36～2.27 R_a,具有明显的幔源成因特征,最高约有28.2%的氦源于地幔,其N₂-Ar-He关系研究表明,该型地热气体中的氮源于地幔-地壳-大气混合成因。研究揭示该区CO₂型地热气体属幔源无机成因气,是地幔脱气作用的产物。N₂型地热气体分布在赣南西部地区,N₂含量占91.04%以上,其中二氧化碳气体的δ¹³C值为 -23.7‰～-12.6‰,平均为 -17.82‰,为壳源有机成因,其氦同位素组成为0.06～0.13 R_a,具有明显的壳源放射性成因特征,³He/⁴He 与 ⁴He/²⁰Ne关系和He-Ar-N₂关系研究表明,N₂型温泉气主要来源于大气,并有壳源气体的贡献。     

河南省老湾金矿床地球化学特征及矿床成因

在详细分析河南省老湾金矿床成矿地质背景、矿床地质特征的基础上,研究该矿床流体包裹体和氢、氧、硫、铅同位素,结果表明该金矿床的成矿流体为中低温、低盐度的富CO₂的K⁺-Na⁺ -Cl^--SO ₂^-4体系。氧、氢同位素分析显示,成矿流体δ¹⁸O值变化于-5.25‰～+5.37‰,δD变化于-67‰～-76‰,表明成矿流体主要来源于岩浆水和大气降水;硫化物的δ³⁴S值变化于-0.1‰～+5.3‰,平均值为+3.98‰,显示深源硫的特征;Pb同位素组成显示铅主要来源于地幔,有少量地壳铅的加入。综合研究表明,老湾金矿床为受韧性剪切带控制的中-低温热液构造蚀变岩型金矿床。      

生物─热催化过渡带油气关系

本文在辽河盆地原油和天然气之间碳氢同位素关系研究的基础上，系统地研究了中国生物─热催化过渡带油气的地球化学特征，特别是它们之间同位素组成关系，划分出油气的不同组合类型，从而证明生物─热催化过渡带油气的自生自储特征，认为过渡带是油气形成聚集的重要垂向演化层段。同时为完善烃类形成的多源复合和多阶连续提供了佐证。     

辽河盆地烃类气体组分及同位素组成

辽河盆地是一新生代断陷盆地,盆地内天然气资源丰富,天然气成因复杂.本文通过对该盆地80个天然气样中烃类气体组分组成及同位素组成的分析研究,探讨了该盆地烃类气体的成因,为盆地天然气勘探提供了地球化学方面的信息.     

中国煤型气区的构造环境、典型气藏及勘探方向Ⅱ--中、新生界煤型气

本篇论述中、新生界煤型气的有关问题。中生界煤型气资源集中分布在北方,气源岩以侏罗纪煤系为主,以西北区资源前景最好。其中吐-哈盆地最具代表性,构造环境反转是本区煤层气形成并富集的特殊构造条件。新生界煤型气资源则集中分布于大陆架裂谷系,第三纪煤系为主力气源岩,裂谷高温构造环境是源岩热演化生烃的有利条件,而背斜-断层圈闭是最有利成藏的构造类型。崖13-1气田为本区典型代表并具自生自储的特点。     

广西百色盆地州景矿第三系褐煤有机地球化学与煤岩学研究 Ⅳ．单化合物碳稳定同位素推断生物标志物起源

一个未成熟褐煤抽提物中，高等植物生源化合物的同位素值在全煤碳同位素组成（δ１３Ｃ值－２７．０‰）的±２‰范围内，表明相似成煤植物对这些化合物的贡献，或者其成煤植物经历过相似的生物合成分馏效应。所检测的萜烃类按同位素差异分为两组:二萜类（δ１３Ｃ值－２５．０±１．４‰）和倍半萜类（δ１３Ｃ值－２５．９±１．５‰）平均较全煤样富集１～２％。１３Ｃ，而奥利烷－乌散烷－羽扇烷型衍生物（δ１３Ｃ值－２９．０±０．８‰）平均比全煤样减少１～２‰１３Ｃ。Ｃ₁₅～Ｃ₃₅正烷烃δ１３Ｃ平均值－３２．４±０．６‰，据此表明Ｃ₁₇～Ｃ₂₂和Ｃ₂₂～Ｃ₃₃正烷烃的同位素值与上述平均值没有明显差异。与全煤样相比较，该煤样抽提物的藿烷衍生物１３Ｃ值则减少８～３４‰，标志在成煤过程中甲烷的细菌循环起着作用。     

天然气成因类型及判别标志

本文通过前人对天然气类型划分的分析,基于多年的研究结果,以“多源复合、多阶连续”的天然气成因新模式,提出了科学的天然成因类型划分方案,并讨论了不同成因类型天然气的地球化学特征,建立了天然气成因类型的判识标志。     

泥炭的热模拟研究──过渡带气形成机理探讨

本文对现代泥炭进行了低温长时间模拟实验研究,并探讨了过渡带气的形成机理。甘南泥炭气、液态烃产率高。液态烃由热解油和残余气仿沥青“Ａ”两部分组成,热解油中以Ｃ_５─Ｃ_１４较轻馏分为主,残余氯仿沥青“Ａ”则以非烃、沥青质为主。随热演化程度增高,烃类增加,非烃和沥青质急剧减少。模拟气体组成以非烃气体（ＣＯ_２等）为主,随温度升高,气态烃产率升高,烃类气体中以甲烷为主。２００℃～４００℃温度下产生的甲烷碳同位素δ１３Ｃ为－５３.８２～－３３.６６‰。研究表明低热演化阶段伴随腐殖物质的降解和干酪根的分子重排作用能产生甲烷同位素较轻的生物－热催化过渡带气。     

伊犁盆地南缘有机-无机流体耦合铀成矿作用

伊犁盆地是中国西北部重要的产铀盆地,虽然前人对其成矿流体进行过较为系统的研究,但成矿流体的组分、来源等依然存在较大分歧,尤其是该区成矿流体与蚀变特征、铀成矿的内在联系研究较少。利用偏光显微镜、扫描电镜、电子探针等手段对含矿层砂岩蚀变特征进行系统分析,并通过分析流体包裹体特征、流体-围岩相互作用形成的蚀变矿物中稳定同位素的组成特征及该区构造演化特征,对有机-无机流体耦合铀成矿作用进行示踪。研究表明：该区流体包裹体主要含有气烃包裹体、液烃包裹体和盐水包裹体;与砂岩型铀矿有关的蚀变类型主要有黏土化、碳酸盐化、硅化及金属矿化,其中黏土化以高岭石化为主;高岭石δ¹⁸O_V-SMOW 为11.8‰～13.7‰,δD_V-SMOW 为-93‰～-48.3‰,与高岭石平衡流体的δ¹⁸O_{（水）V-SMOW}为-10.3‰ ～-5.1‰ ; 方解石胶结物δ¹³C^V-PDB 为-18.2‰ ～-7.2‰ , δ¹⁸O_V-PDB 为-14.5‰ ～-5.8‰ ,δ¹⁸O_V-SMOW 为15.9‰～24.9‰;黄铁矿δ³⁴S_V-CDT为-32.21‰～1.2‰。上述特征揭示,伊犁盆地南缘砂岩型铀矿成矿流体是由大气降水性质的地表水（无机）和煤系地层有机质热演化脱羧基作用产生的有机酸及伴生的CH₄ 等还原性气体（有机）两部分组成,铀矿体与蚀变矿物皆是有机-无机流体混合及其与周围砂岩相互作用的结果,且此过程伴有微生物的参与。