广东三水盆地非烃天然气同位素地球化学

本文根据广东省三水盆地天然气中He,Ar,CO_2和N_2的稳定同位素地球化学特征,探讨了该区非烃天然气组分的成因以及大地热流。天然气中~3He/~4He值为(1.60—6.39)×10~(-6),~(40)Ar/~(36)Ar值为450—841,δ~(13)C_(Co_2)的变化范围为-20—-2‰,δ~(15)N在-58—+95‰之间。天然气同位素地球化学特征表明三水盆地有较强的地球深部流体(物质和热)向上溢出。富含非烃组分的气藏中,大部分He,Ar,N_2来自地球深部,CO_2则主要由岩石化学反应生成。烃类天然气藏中非烃组分主要来自地壳中放射性成因的~4He、~(40)Ar和有机质热分解产生的CO_2、N_(20)根据~3He/~4He值估算大地热流值(Q)为72—82mWm~(-2),其中一半以上可能来自上地幔。     

济阳坳陷CO0_2气藏同位素地球化学特征及成因

济阳坳陷CO2气藏主要发育在高青-平南深断裂中南段和阳信次级凹陷西北缘及商店火山岩穹隆构造内。气藏中CO2气体浓度为69%~97%,δ13CCO2值为-5.67‰~-3.35‰,CH4/3He值为(1.01~5.65)×108,3He/4He值为(2.80~4.49)×10-6,即R/Ra为2.00~3.21,40Ar/36Ar值为317~1791,CO2/3He值为(0.25~2.61)×109。以上地球化学数据表明,济阳坳陷气藏中CO2主要来源于地幔,且幔源CO2在成藏过程中有损失,或者有壳源CO2的加入,特别是部分碳酸盐岩变质成因CO2的加入。在对CO2气来源定性分析的基础上,还需要在各来源的定量区分和CO2气藏的成藏及其与岩浆活动的时空匹配关系等方面作进一步的研究。     

金川Cu-Ni-PGE硫化物矿床成矿过程稀有气体同位素组成示踪

稀有气体同位素在示踪成矿作用流体来源方面具有独特优势。本文应用熔融质谱法测定了金川Cu-Ni-PGE硫化物矿床23个硅酸盐矿物和金属硫化物单矿物的He、Ne和Ar丰度和同位素组成。结果表明,硅酸盐矿物的3He/4He比值(0.239Ra)略低于硫化物(平均0.456Ra),且从橄榄石(平均0.291Ra)、斜方辉石(0.215Ra)到单斜辉石(0.174Ra)逐渐降低,20Ne/22Ne-21Ne/22Ne分布于MORB与大陆地壳演化线之间,扣除放射性成因4He*和40Ar*后橄榄石和辉石中3He/4He和40Ar/36Ar接近岩石圈地幔组成。He、Ne和Ar同位素组成示踪表明成矿岩浆中存在岩石圈地幔(SCLM)、地壳(CC)和大气饱和流体(ASW)三种端元成分,硫化物熔体的分离发生在岩浆结晶分异的早期。岩石圈地幔部分熔融形成的成矿初始岩浆经历了两阶段的演化。在深部岩浆房高温成矿岩浆同化围岩引入地壳混染组分,促使硫饱和及硫化物熔体的熔离,同时形成具有壳幔混合特征的混合岩浆组分(MC),上升至上部岩浆房后混入较高比例的大气饱和流体,进一步促使硫饱和及浸染状硫化物就地熔离堆积。     

塔里木大火成岩省瓦吉里塔格霞石岩稀有气体同位素特征及其地质意义

稀有气体被广泛用作地球化学示踪剂,本文对塔里木大火成岩省西北缘瓦吉里塔格霞石岩中的橄榄石和辉石单矿物进行了稀有气体同位素测定。结果表明,瓦吉里塔格霞石岩中的橄榄石和辉石单矿物具有较低的~3He/~4He值(分别为2.0~2.4 Ra和0.65~0.85 Ra)和略高于大气值的~(40)Ar/~(36)Ar值(342.3~651.7),反映了由古板块俯冲导致的较低的He、Ar同位素比值特征。研究表明,早中古生代南天山洋向南俯冲到塔里木板块之下,将富U或富~4He以及含有大气组分的流体带入到深部地幔,在塔里木地幔柱的作用下地幔源区发生低程度部分熔融产生霞石岩岩浆。     

新疆准噶尔北缘索尔库都克铜钼矿氦-氩同位素组成及地质意义

索尔库都克铜钼矿床位于准噶尔北缘,矿体呈似层状、透镜状、脉状产于中泥盆世北塔山组安山岩和矽卡岩中。采用稀有气体同位素质谱法,对矿床中绿帘石矽卡岩、安山岩和矿石3种产状的黄铁矿中流体包裹体氦和氩同位素组成进行测试分析。测试结果显示,黄铁矿中流体包裹体的4He含量为(0.882 1~13.341 0)×10-8cm3STP/g,3He/4He为0.88~1.76 Ra(Ra为大气中的3He/4He,Ra=1.4×10-6),幔源He占13.27%~26.93%,表明成矿流体中氦主要来源于地壳。40Ar含量为(4.237 6~13.970)×10-8cm3STP/g,40Ar/36Ar为301.07~331.55,40Ar*含量占1.71%~10.87%,表明成矿流体中Ar主要来源于大气降水。3种产状的黄铁矿中氦、氩同位素组成及特点相似,结合矿床流体包裹体和稳定同位素研究,认为成矿流体来源于壳-幔相互作用的岩浆流体和大气降水,矿床的形成与安山岩和矽卡岩关系密切,暗示矿床成因为矽卡岩型。     

华北东部新生代玄武岩中橄榄岩捕虏体的流体及稀有气体组成研究

应用热爆裂质谱测量和高温熔融样品释气技术分别测定了山旺、栖霞和鹤壁新生代玄武岩中橄榄岩捕虏体中的橄榄石颗粒的流体和稀有气体组成。结果表明,鹤壁方辉橄榄岩具低于大气的~3He/~4He 比值0.778Ra 和大气成因的 Ne、Ar、Kr、Xe 组成。三个地区饱满地幔样品均以还原性流体为主,CO_2/~3He、N_2/~3He、N_2/Ar 比值分别为(0.62～4144)×10~9、(2631～64482)×10~6、269～73467。这些还原型流体偏离典型的幔源流体组成而表现出明显的碳和氮元素过剩,具有大气-地幔-壳源组份混合的特点,反映了大气和富含有机质的壳源组份在新生岩石圈上地幔中的影响。同时,这些饱满地幔样品的 Ne、Ar、Kr、Xe 具有大气属性,反映了大气型稀有气体在上地幔源区的广泛混染。其中,山旺和栖霞的~3He/~4He 比值分别为(2.91～3.07)Ra、(1.79～4.01)Ra,均高于大气低于 MORB,具有交代富集地幔的特点,而鹤壁则具有类似 MORB 的~3He/~4He 比值(7.03～7.05)Ra。这样的流体和稀有气体组成差别显示华北东部新生岩石圈地幔具亏损 MORB 型的特点并含壳源组份, 且其东缘所含壳源组份比例高于中部,说明华北东部新生岩石圈地幔中有俯冲洋壳组份的记录。     

济阳坳陷CO2气藏同位素地球化学特征及成因

济阳坳陷CO2气藏主要发育在高青-平南深断裂中南段和阳信次级凹陷西北缘及商店火山岩穹隆构造内.气藏中CO2气体浓度为69%～97%,δ13CCO2值为-5.67‰～-3.35‰,CH4/3He值为(1.01～5.65)×108,3He/4He值为(2.80～4.49)×10-6,即R/Ra为2.00～3.21,40Ar/36Ar值为317～1791,CO2/3He值为(0.25～2.61)×109.以上地球化学数据表明,济阳坳陷气藏中CO2主要来源于地幔,且幔源CO2在成藏过程中有损失,或者有壳源CO2的加入,特别是部分碳酸盐岩变质成因CO2的加入.在对CO2气来源定性分析的基础上,还需要在各来源的定量区分和CO2气藏的成藏及其与岩浆活动的时空匹配关系等方面作进一步的研究.     

辽宁宽甸新生代火山岩和地幔包体的稀有气体同位素组成及其演化意义

通过对宽甸新生代碱性玄武岩、地幔包体及辉石巨晶的稀有气体同位素组成的分析，认为不同岩性稀有气体含量的差异反映了岩浆作用过程中轻、重稀有气体的分馏特性，较轻的稀有气体(He、Ne)比较重的稀有气体(Kr、xe)具有更高的活动性和不相容性；该地区上地幔源区具有典型的MORB型源区特征，以辉石巨晶为代表；地幔包体的^3He／^4He值较低，可能是地幔流体交代作用造成的；大陆碱性玄武岩具有与大洋玄武岩截然不同的He同位素组成，反映了大陆区地幔岩浆上升过程中受到了陆壳物质混染。地幔源区^40Ar／^36Ar值为350左右，二辉橄榄岩和碱性火山岩的^40Ar／^36Ar值比大气略高，可能有大气组分的混合。部分样品中有^21Ne、^22Ne、^129Xe、^134Xe和^136Xe相对于大气的过剩现象，是核成因造成的。     

稀有气体同位素对岩浆侵入方向的制约:以夏日哈木镍铜硫化物矿床为例

我国东昆仑造山带新发现的夏日哈木镍铜硫化物矿床是造山带环境产出全球镍资源最大的岩浆镍铜矿床。含矿岩体不同类型岩石中橄榄石和辉石的He、Ne和Ar同位素组成表明:~3He/~4He(0.39~0.03Ra)和~(40)Ar/~(36)Ar比值(292.0~316.9)较低,~(20)Ne/~(22)Ne和~(21)Ne/~(22)Ne沿放射性成因Ne及大陆地壳线分布,表明岩浆起源演化过程中有大陆地壳组分和大气饱和流体在橄榄石结晶前加入。He和Ar同位素混合模型计算表明岩浆中有7.8%再循环洋壳组分和87.7%大气饱和流体的加入,再循环洋壳可能带入了大气及地壳组分。~3He/~4He和~(40)Ar/~(36)Ar比值的自西向东系统性降低,以及微量元素、成矿元素和稀有气体同位素的空间协同变化特征表明地壳物质的逐步加入,即岩浆可能自西向东方向侵入,侵位过程中地壳流体的加入促使硫饱和及硫化物的熔离成矿。     

雅鲁藏布江缝合带造山型金矿床成矿流体特征:来自He-Ar同位素的约束

雅鲁藏布江缝合带造山型金成矿带是近些年来在青藏高原新确立的碰撞造山型金成矿带,成矿流体是一套CO_2-H_2O-NaCl-CH_4-N_2体系,以变质水为主。为探讨地幔组分对成矿的影响,本文选取雅鲁藏布江缝合带内邦布矿床和念扎矿床两个大型的造山型金矿为研究对象,对与成矿相关的黄铁矿及胶黄铁矿进行He-Ar同位素分析。结果显示,邦布矿床含金石英脉中黄铁矿中流体包裹体的He和Ar的浓度变化范围较窄,~3He/~4He为0.59～0.70 Ra,~(40)Ar/~(36)Ar为365.1～423.1;2件胶黄铁矿样品的~3He/~4He为0.11 Ra及0.19 Ra,~(40)Ar/~(36)Ar为302.1和305.9;念扎矿床石英-多金属硫化物脉中黄铁矿的~3He/~4He为0.27～0.60 Ra,~(40)Ar/~(36)Ar为370.2～1777.9。雅鲁藏布江造山型金成矿带中造山型金矿成矿流体为壳幔源混合流体,地壳端元主要为变质水,地幔组分在邦布金矿和念扎金矿中的贡献率分别为12.8%～15.2%和5.7%～13.0%;这与藏南拆离系中的金锑成矿作用明显不用,藏南拆离系中的金锑矿床成矿流体主要表现为改造型饱和大气水的特征,未有地幔组分的贡献。     

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.     

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。     

地幔脱气作用和大气圈惰性气体形成与演化

惰性气体同位素地球化学是研究地幔脱气作用和地球大气形成与演化的有效工具。根据惰性气体提供的信息,地球大气圈中惰性气体主要由地幔脱气形成。地球有三个截然不同的惰性气体储集库：ＭＯＲＢ（洋中脊玄武岩）型地幔（大量脱了气的地幔）,Ｌｏｉｈｉ（夏威夷洛尹黑海山）型地幔（少量脱了气的地幔）,和大气圈＋海洋＋大陆地壳。为了探索这三个气体储集库之间的联系,国外学者已建立了三种地幔脱气模式：①整体脱气（ＢＤ）模式,②溶解度控制脱气（ＳＣＤ）模式,和③稳定态脱气（ＳＳＤ）模式。其中ＳＣＤ模式能较好地解释各储集库中惰性气体同位素体系特征。ＳＣＤ模式认为地幔中各种气体的脱出程度和脱出历史不完全相同,主要受气体在硅酸盐熔体中的溶解度所控制,因而认为地球大气中的各种气体的演化史也不完全相同。从地球形成时算起,大气中惰性气体主要形成和演化的平均时间分别为：１３０Ｘｅ为（２１±７）Ｍａ,３６Ａｒ为（５６±１９）Ｍａ,３Ｈｅ为（３１０±１２０）Ｍａ,４０Ａｒ为１５００Ｍａ,４Ｈｅ为８００Ｍａ。     

松辽盆地长岭断陷深层天然气资源潜力分析

松辽盆地长岭断陷深层具有丰富的天然气资源,应用含油气系统模拟方法重新进行了评价,深层天然气地质资源量为1.14×1012~1.71×1012m3,中值为1.42×1012m3。烃类气和CO2气具有分区分布的特点,其中断陷西部为CO2气富集区,断陷中部为CO2气和烃类气混合气区,断陷东部主要为烃类气富集区,局部为CO2气富集区。烃类气的分布主要受烃源岩分布的控制,高含CO2气的分布主要受火山岩和基底大断裂的控制。综合评价认为长岭断陷可划分5个勘探区带,Ⅰ类有利区带1个、Ⅱ类较有利区带3个、Ⅲ类非有利区带1个,其中Ⅰ类和Ⅱ类区带是下一步勘探部署的主要方向。     

CCSD中HP-UHP岩石稀有气体同位素地球化学及其对板块折返过程的示踪意义

利用高真空气相质谱系统测定了CCSD中HP-UHP变质岩中主要造岩矿物流体包裹体的稀有气体同位素组成,得出其3He/4He为(0.004~0.775)×10-6,相应R/Ra为0.003~0.553,40Ar/36Ar变化较大,为316.2~11358.8,高于大气40Ar/36Ar(295.5);20Ne/22Ne和21Ne/22Ne分别为9.47~12.4和0.026~0.051,而134Xe/132Xe和136Xe/132Xe分别为0.376~0.484和0.324~0.416,均高于其相应大气值。CCSD中HP-UHP岩石主要造岩矿物的He-Ar、Xe和Ne等同位素组成清楚显示其中流体包裹体主要由地壳变质流体和少量大气饱和水组成,而深源地幔流体组分很低,其中He主要来自地壳,Ar主要由壳源放射性成因40Ar*和少量(平均32.6%)大气Ar混合组成,少量Ne和Xe可能来自地幔。CCSD中HP-UHP岩石具有F40Ar相似文献   

中国天然气中稀有气体丰度和同位素组成

中国天然气中稀有气体丰度和同位素组成徐胜（中国科学院兰州地质研究所，兰州７３００００）关键词中国天然气、稀有气体丰度和同位素、稀有气体来源稀有气体在地质作用过程中的丰度和同位素组成变化几乎不受复杂化学反应的影响，而主要取决于溶解、吸附、吸着和核反应等...     

Helium and argon isotope geochemistry of natural gases in China’s petroliferous basins

The age-accumulation effect of 40Ar in hydrocarbon source rocks was discussed in accordance with the decay law of radioactive elements. In terms of the mean values of 40Ar/36Ar, the old Sinian gas reservoirs (mean values of 40Ar/36Ar: 7009) were definitely distinguished from the Permian gas reservoirs (mean values of 40Ar/36Ar: 1017) in Weiyuan, Sichuan Province, and the gas source of the Permian gas reservoir (mean values of 40Ar/36Ar: 5222) in well Wei-7 with the Weiyuan structure is defined as the Sinian system. Based on the values of 40Ar/36Ar, the coal-type gases (The source rocks are of the C-P system; mean values of 40Ar/36Ar: 1125) are definitely distinguished from the oil-type gases (The source rocks are of the Tertiary system; mean values of 40Ar/36Ar: 590) in the Tertiary reservoirs of the Zhongyuan Oilfield. Besides, 40Ar/36Ar values also have a positive effect on the oil-source correlation of oil reservoirs in ancient hidden mountains. According to the crust-mantle interchange information reflected by 3He/4He values, petroliferous provinces in China can be divided into three major tectonic regions. (1) The eastern active region: The crust-mantle volatile matter exchanges actively, and the 3He/4He values are mainly around 10-6, partly around 10-7. (2) The central stable region: The 3He/4He values are all around 10-8. (3) The western sub-stable region: The 3He/4He values are mainly around 10-8, and around 10-7 on the edges of the basins. Helium contents of some gas wells in China’s eastern petroliferous region reach the industrial abundance (He≈0.05%–0.1%), the 3He/4He values reach 10-6, and the equivalent values for the mantle-source components in helium gas can reach 30%–50%. As viewed from this, a new type of crust-mantle composite helium resources has been proposed. Geneses of some CO2 gas reservoirs in the east of China and some issues concerning mantle-source methane were discussed in the light of the helium and carbon isotopes of CO2 and CH4 in natural gases. In the discussion on helium isotopic characteristics of inclusions in the reservoirs, it was discovered that the 3He/4He values are close to those in natural gases. That is to say, this phenomenon is related to regional tectonism. The 3He/4He, CO2/3He and CH4/3He data were used to discuss the tectonic activities of fault zones in a certain number of regions in China.