青海木里三露天冻土区天然气水合物钻孔岩心顶空气组成及指示意义

对青海木里三露天地区DK8-19、DK10-16、DK10-17、DK11-14、DK12-13、DK13-11共6个天然气水合物钻孔岩心顶空气气体组分进行分析测试,并 将获得的各孔岩心顶空气组分含量变化与天然气水合物及其异常层段、油气显示层段、断层或破碎带分布之间的空间关系进行对比分析。结果显示：6个钻孔岩心顶空气中烃类气体高含量区间 均与天然气水合物及其异常层段、油气显示层段具较好的对应关系,其高值区间可作为天然气水合物、油气显示的一种指示;距断层或破碎带产出位置不同的岩心顶空气组分含量变化特征显 示,不同级次的断裂系统为烃类气体向上运移提供通道,部分可为天然气水合物提供赋存空间。研究结果说明顶空气组成对天然气水合物及其异常现象、油气显示现象、烃类气体运移作用有 重要指示意义。     

湖北清江和尚洞洞穴滴水脂肪酸分布特征及其古生态意义

对采自湖北省清江和尚洞滴水样品,采用XAD大孔径树脂吸附法及气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)检测出种类丰富的脂肪酸,包括直链(nC12:0～nC30:0)与支链(iC14:0～iC26:0,及aC15:0和aC17:0)饱和脂肪酸,直链单不饱和脂肪酸(nC15:1,nC16:1,nC17:1和nC18:1),多不饱和脂肪酸(nC18:2)及微量的支链不饱和脂肪酸(iC17:1).滴水脂肪酸分布特征显示有机质以微生物来源为主,兼有高等植物贡献.占优势的偶碳直链饱和脂肪酸(主要是nC16:0,nC18:0和nC14:0),含量相对较高的单不饱和脂肪酸及多不饱和脂肪酸可能主要来源于地下水微藻.滴水中还检出含量较高的nC17:1和nC15:1及微量的iC17:1和iC15:1,它们很可能来自洞顶土壤厌氧层中的硫酸盐还原菌.洞顶土壤、滴水与现代石笋碳酸钙沉积脂肪酸分布对比揭示,石笋有机质主要来源于土壤,也有地下水微生物及洞穴原地微生物贡献.     

青海聚乎更钻探区含水合物岩心气体组成及其指示意义

对青海聚乎更钻探区含天然 气水合物岩心气体组成特征进行研究,有助于弄清钻探区天然气水合物的气体成因及来源,对于区内天然气水合物的勘探开发具有重要的指导意义。对DK8-19、DK10-17、DK11-14、DK12- 13和DK13-11等5个钻孔获得的18个含水合物岩心样品,开展了气体组成和同位素特征及C_l/(C₂+C₃)-δ¹³C_C1、δD_C1-δ¹³C_C1和δ¹³C_C2-δ¹³C_C1等关系图解的综合研究。结果显示：青海聚乎 更钻探区含水合物岩心气体以轻烃为主,具湿气特征,其同位素表现为正碳同位素系列特征。除DK8-19孔浅层岩心烃类气体可能含有少量生物成因气外,钻探区其余各孔所有样品的气源组成均以热解成因气为主,为典型的有机成因烃类气体,且来源于淡水环境下形成的天然气。     

南海天然气水合物钻孔自生黄铁矿硫同位素特征

南海神狐海域天然气水合物钻探岩心含有大量自生黄铁矿,主要为长条状、短柱状。黄铁矿主要出现在沉积物浅部和含水合物层,含量主要为20%~90%。SH5C岩心(不含水合物)的黄铁矿硫同位素δ34SV-CDT变化范围为-40.488‰~-19.538‰,SH7B岩心(含水合物)的黄铁矿δ34SV-CDT为-38.922‰~37.660‰。尤其在水合物层的黄铁矿硫同位素组成偏重,δ34SV-CDT在22‰~27‰,这是水合物盖层形成的封闭体系和AOM持续发生共同作用的结果,可能是水合物层中独特的硫同位素特征。     

西南印度洋中脊热液区烃类有机质组成及其成因意义

利用气相色谱(GC)、气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)测定了西南印度洋中脊49.6°E热液区热液产物中的可溶有机质,结合生物标志物和单体同位素分析,对烃类有机质的组成、来源及成因意义进行了探讨。硫化物烟囱体以正构烷烃(3.437~3.962μg/g)为主要烃类,L/H1,C22以上烷烃具有轻微奇碳数优势(CPI=1.140~1.209),NAR接近0;生物标志物类型丰富(Sq、IS40、烷基环己烷),C31藿烷22S/(R+S)高达0.77,且缺少17β(H),21β(H)构型藿烷;低碳数饱和脂肪酸为主要脂肪酸类型,异构/反异构脂肪酸含量显著,缺少单不饱和脂肪酸。热液蚀变岩以异构烷烃(2.094μg/g)为主要烃类,正构烷烃以低碳数(L/H=1.33)、偶碳优势(CPI=0.377)为特征;脂肪酸以单不饱和脂肪酸为主。结果表明,海洋原生生物体是49.6°E热液区主要的烃类有机质输入源,热液流体温度及化学条件是控制热液喷口区原生生物群落分布及热液产物中烃类有机质组成的主要因素。生物标志物类型显示硫化物烟囱体中具有产甲烷古菌与硫酸盐还原菌共存的现象,反映出热液流体中富含H2,表明49.6°E热液区具有非生物合成烃类的可能。     

东沙海域浅层沉积物硫化物分布特征及其与天然气水合物的关系

对南海东沙海域浅层沉积物中硫化物的含量进行了分析,结果表明,沉积物中硫化物的含量与沉积物顶空气甲烷含量有密切的关系,在存在顶空气甲烷高异常的沉积物岩心中,沉积物中硫化物含量明显高于无甲烷异常的沉积物岩心,且随层位深度的增加,其含量明显增大,存在显著的变化梯度带。碎屑矿物鉴定结果表明,沉积物中硫化物主要以黄铁矿的形式存在。浅层沉积物中高含量的硫化物与天然气水合物分解形成的甲烷流有直接的关系,反映了下部沉积物中可能存在天然气水合物。     

祁连山冻土区天然气水合物成矿系统

根据祁连山冻土区12口天然气水合物钻孔的相关异常现象分析以及4口天然气水合物钻孔取样的有机显微组分观察与镜质体(组)反射率测定、总有机碳含量(TOC)分析、生油岩热解(Rock-Eval)分析、有机质碳同位素分析、氯仿抽提与簇组分分析,结果显示:天然气水合物气体总烃含量在59.31%~99.57%间,平均约87.00%,C1/ΣC1-5在59.91%~79.05%间,平均为71.16%,δ13 C1在-50.5‰~-39.5‰间,平均为-45.8‰,δDC1在-268‰~-262‰间,平均为-265‰,表明天然气水合物气体为有机成因,以热解成因为主,夹少量微生物成因,其中热解成因气主要与原油裂解气、原油伴生气有关;天然气水合物层段内泥岩与油页岩的有机显微组分、生烃潜量(S1+S2)、氢指数(IH)、氧指数(IO)、类型指数(S2/S3)、降解率(D)、干酪根碳同位素等特征指示泥岩有机质类型主要为Ⅱ1~Ⅱ2型,油页岩有机质类型主要为Ⅰ~Ⅱ1型,煤有机质类型主要为Ⅲ1~Ⅲ2型,泥岩、油页岩Ro平均值介于0.35%~0.78%之间,煤Ro平均值介于0.86%~1.13%之间,看出泥岩在350℃~400℃条件下或油页岩在380℃~400℃条件下所产生烃类气体在组成和同位素特征上与天然气水合物中烃类气体较为相似,进一步根据热模拟温度与镜质体反射率之间关系及镜质体反射率与古地温、埋藏深度的关系,推算天然气水合物气源岩来自约2 000m以下泥岩或油页岩;岩心顶空气体含量(μl/kg)位于149m~167m,228m~299m,321m~338m,360m~380m等深度段具异常值特征,与天然气水合物及主要异常现象产出层段基本一致,根据离断层或破碎带不同距离岩心烃类总体积百分比(vol%)、甲烷碳同位素δ13 C1值(‰PDB)及C1/C1-5,C1/ΣC2-5,C1/ΣC2-3,C1/C2,C2/C3,C2/ΣC3-4,iC4/nC4,iC5/nC5等,推断代表天然气水合物的具异常值特征的岩心中烃类气体主要由运移而来,下部断层或破碎带是主要烃类运移通道,中上部断层或破碎带可成为天然气水合物赋存空间。     

城市纳污河流沉积物微生物群落结构特征

以南京市运粮河沉积物为研究对象,通过磷脂脂肪酸(PLFA)技术分析了不同水期城市纳污河流沉积物微生物群落结构特征。结果表明:在不同的水期运粮河沉积物微生物量出现了显著差异,温度是导致微生物量在丰、平、枯三期出现显著差异的主要因素(P<0.05);在相同水期,营养物质含量高的地方对应着高的微生物量;16:0 iso、17:0 anteiso、15:0 iso这几种PLFA所指示的革兰氏阳性菌(G+)是影响运粮河沉积物微生物群落构成的主要菌落,导致沉积物微生物群落结构出现显著差异的环境因素是水期;单不饱和/支链脂肪酸比值可以作为反映水环境系统整体营养水平的指标,在C/N比值升高时微生物会将单不饱和脂肪酸转变成环丙基或者饱和脂肪酸以适应新的环境;PLFA含量比[c(i15:0)+c(i17:0)]/[c(a15:0)+c(a17:0)]可以作为指示水环境碳素含量的标志。     

南海东沙深海冷泉区973-5重力柱沉积物古菌多样性

中国南海东沙一带冷泉发育,但目前国内外对深海冷泉区微生物研究甚少,特别是缺乏利用高通量测序的记录。对东沙深海冷泉区973-5站位(该站位水深约3 000 m)长约935 cm的重力岩心进行了高通量分析。结果显示:该站位微生物细胞丰度为5.3×10⁸~34.0×10⁸个/g,随深度变深而增加,其变化趋势与甲烷含量变化可对比,与粒度、有机碳的变化也具有相关性。测序结果显示,岩心中主要古菌类群是MBGB(39.9%)、C3(15.8%)以及ANME-1(12.0%),随着深度的变化群落组成有所改变。硫酸盐-甲烷界面(SMI,760 cm)上下出现了大量的MBGB和ANME-1类群,pH也不断增加,暗示了这一区域存在不断增强的甲烷厌氧氧化作用。岩心底部出现了一定量的ANME-1和ANME-2类群,暗示除了在SMI附近甲烷氧化和硫酸盐还原反应强烈,其下部可能还有水合物的分解与甲烷的上涌,为ANME类群生存提供了营养物质。与东沙海区其他站位相比,973-5站位的甲烷通量较高,但没有发现产甲烷菌,推测该区沉积物中高浓度的甲烷来源为周边浅部或深部断裂系统运移供给。     

琼东南盆地水合物富集区储层特征及勘探启示

天然气水合物是海洋新能源的重要开拓领域,南海琼东南盆地是水合物富集区和热点研究区.为进一步摸清琼东南水合物富集区储层特征,选取国产自主技术装备收获的水合物岩心开展分析并获得第一手资料.通过粒度、岩矿分析（含扫描电镜）、随钻测井、红外热成像、氯离子饱和度法等综合分析,测得储层主要是由石英（含量23%）、斜绿泥石（含量17%）、绢云母（含量15%）、钠长石（含量14%）等组成的硅铝质粘土沉积,储层粒度中值15.1～34.1μm,饱和度分布3%～54%,揭示了水合物储层“细粒性、未成岩、易溃散、高电阻、高声速、强非均质性”等六大特征;结合气源、储层分析和勘探认识,建立了“异地热成因气充注、本地微生物成因气补充、气烟囱顶部运移聚集、海底扇内横向成藏”的成藏模式,重点对123 mbsf和153 mbsf(mbsf全称为meter below seafloor,表示海底以下深度,以“m”为单位)两件原位保压岩心进行X射线和CT扫描,识别出泥质粉砂孔隙型储层（海底扇横向为主）和南海新发现的水合物储层类型泥质粉砂微裂缝型储层（气烟囱垂向为主）两类主要储层;提出了“以古气候-地质事件为节点关注珠江口-琼...     

青海祁连山冻土区发现天然气水合物

祁连山冻土区位于青藏高原北缘,多年冻土面积约10×10~4km~2,具有良好的天然气水合物形成条件和找矿前景.2008～2009年间中国地质调查局在青海省天峻县木里煤田聚乎更矿区施工"祁连山冻土区天然气水合物科学钻探工程",迄今共完成钻探试验井4口,总进尺2059.13m,分别在DK-1、DK-2和DK-3钻井中钻获天然气水合物实物样品,取得了找矿工作的重大突破.天然气水合物产于冻土层之下,埋深133～396m.水合物呈白色、乳白色晶体,点火能燃烧,红外热像仪测温后呈明显的低温异常,放进水里强烈冒泡,水合物分解后能不断冒出气泡和水滴,并残留下特征的蜂窝状构造.激光拉曼光谱仪检测呈现特征的水合物光谱曲线,测井曲线也具有较明显的高电阻率和高波速标志.祁连山天然气水合物具有冻土层薄、埋深浅、气体组分复杂、以煤层气成因为主等明显特征,是一种新类型水合物.这是我国冻土区首次钻获的天然气水合物实物样品,也是全球首次在中低纬度高山冻土区发现天然气水合物实物样品,具有重要的科学意义和经济意义.     

祁连山冻土区天然气水合物及其基本特征

2008年11月5日, 由中国地质科学院矿产资源研究所、勘探技术研究所和青海煤炭地质局105勘探队施工的“祁连山冻土区天然气水合物科学钻探工程”DK-1孔取得重大突破, 成功钻获天然气水合物实物样品。这是我国冻土区首次钻获并检测出的天然气水合物实物样品, 也是世界上第一次在中低纬度高原冻土区发现的天然气水合物, 具有重要的科学、经济和环境意义。目前钻获的天然气水合物均产于冻土层之下, 产出深度133~396 m, 其层位属于中侏罗统江仓组。水合物以薄层状、片状、团块状赋存于粉砂岩、泥岩、油页岩的裂隙中, 或以浸染状赋存于细粉砂岩的孔隙中。祁连山冻土区天然气水合物具有埋深浅、冻土层 薄、气体组分复杂、以煤层气为主等特征, 应是一种新类型水合物。     

Gas Hydrates in the Qilian Mountain Permafrost, Qinghai, Northwest China

Qilian Mountain permafrost, with area about 10×104 km2, locates in the north of Qinghai-Tibet plateau. It equips with perfect conditions and has great prospecting potential for gas hydrate. The Scientific Drilling Project of Gas Hydrate in Qilian Mountain permafrost, which locates in Juhugeng of Muri Coalfield, Tianjun County, Qinghai Province, has been implemented by China Geological Survey in 2008–2009. Four scientific drilling wells have been completed with a total footage of 2059.13 m. Samples of gas hydrate are collected separately from holes DK-1, DK-2 and DK-3. Gas hydrate is hosted under permafrost zone in the 133–396 m interval. The sample is white crystal and easily burning. Anomaly low temperature has been identified by the infrared camera. The gas hydrate-bearing cores strongly bubble in the water. Gas-bubble and water-drop are emitted from the hydrate-bearing cores and then characteristic of honeycombed structure is left. The typical spectrum curve of gas hydrate is detected using Raman spectrometry. Furthermore, the logging profile also indicates high electrical resistivity and sonic velocity. Gas hydrate in Qilian Mountain is characterized by a thinner permafrost zone, shallower buried depth, more complex gas component and coal-bed methane origin etc.     

青海木里三露天天然气水合物矿藏土壤微量元素地球化学特征

在祁连山冻土区木里天然气水合物矿区进行了微量元素地球化学勘查有效性试验,试验面积150 km2,采样密度2个点/km²。研究表明,土壤Ba、V、Fe 、Ca等元素在水合物矿藏上方呈现顶部异常,而且异常吻合程度较高。微量元素预测天然气水合物具有较高的成功率,调查前钻探的干井(DK-4、DK-5和DK-6)位于背景区,调查前钻探的水合物井(DK-1、DK-2、DK-3、DK-7)和调查后水合物井(DK3-11、DK2-13、DK1-14)位于异常内。试验结果还预测了祁连山天然气水合物两个新的远景区。试验表明,微量元素是祁连山冻土区寻找天然气水合物的有效指示元素,它们与水合物其它化探指标结合冻土条件和地质特征综合解释,可以提高冻土区天然气水合物预测成功率。     

南海北部九龙甲烷礁邻区沉积物层中垂向细菌群落结构特征研究

本研究应用微生物16S rRNA-DGGE和T-RFLP技术,结合环境参数,对我国天然气水合物潜在区南海九龙甲烷礁附近973-4柱状样沉积物中3个层位12个不同深度(表层20 cm至382 cm,中层552 cm至796 cm,深层862 cm至1 196 cm)细菌群落结构及其分布进行了对比研究.其中T-RFLP实验表明,细菌丰度、香农指数和均匀度变化趋势相同,由深层到716 cm处先降后升,中层716 cm深度范围处微生物群落丰度、均匀度、香农指数相对较高,716 cm至表层先降后升.DGGE图谱和T-RFLP色谱峰聚类分析表明:表层20 cm至192 cm相似性较高,表层236 cm至382 cm与深层1 082 cm、1 196 cm群落结构相似性较高,但中层沉积物中微生物群落结构与表层及深层均有较大差异.环境参数表明中层甲烷含量较高,推测甲烷是影响微生物群落结构差异的主要因素之一.T-RFLP色谱峰与微生物数据库比对及DGGE条带测序也表明了:本区变形杆菌(Proteobacteria)为优势菌群,其中α-、γ-、δ-变形杆菌(Proteobacteria)为主要的细菌亚群,其他细菌包括放线菌(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、绿弯菌门(Chloroflexi)为次优势菌群.甲烷含量较高的中层,甲烷氧化菌(Methanotrophs),硫还原菌(Sulfate-reducing bacteria)等与甲烷密切相关的细菌均有被检测到,表明该区域存在与天然气水合物的分解释放相关的微生物群落.     

祁连山冻土区天然气水合物DK一2钻孔微生物群落

对青海省祁连山永久冻土区天然气水合物DK一2钻孔的11件样品进行分析,通过微生物群落分析来探寻水合物层样品与非水合物层样品的差别。在11件样品中均发现了细菌16SrDNA,未检测到海洋天然气水合物地区常见的古菌16SrDNA、mc以（I,Ⅱ）、pmoA、mmoX和mxaF。分析得到的细菌16SrDNA分属5个门,包括变形杆菌门、放线菌门、拟杆菌门、厚壁菌门和异常球菌一栖热菌门,随着样品深度的增加,细菌多样性有降低的趋势。对非水合物层样品DK2—19和水合物层样品DK2—25进行细菌系统发育树分析,发现这2个样品群落结构相差较大。水合物层样品与非水合物层样品细菌群落对比后发现,水合物层样品中叫一变形杆菌的比例低于非水合物层样品中1一变形杆菌的比例,而Arthrobacter属多发现于非水合物层的样品中。     

The Geochemical Context of Gas Hydrate in the Eastern Nankai Trough

Abstract. Geochemical studies for gas hydrate, gas and organic matter collected from gas hydrate research wells drilled at the landward side of the eastern Nankai Trough, offshore Tokai, Japan, are reported. Organic matter in the 2355 m marine sediments drilled to Eocene is mainly composed of Type III kerogen with both marine and terrigenous organic input. The gas hydrate-bearing shallow sediments are immature for hydrocarbon generation, whereas the sediments below 2100 mbsf are thermally mature. The origins of gases change from microbial to thermogenic at around 1500 mbsf.
Carbon isotope compositions of CH₄ and CO₂, and hydrocarbon compositions consistently suggest that the CH₄ in the gas hydrate-bearing sediments is generated by microbial reduction of CO₂. The δ¹³C depth-profiles of CH₄ and CO₂ suggest that the microbial methanogenesis is less active in the Nankai Trough sediments compared with other gas hydrate-bearing sediments where solid gas hydrate samples of microbial origin were recovered. Since in situ generative-potential of microbial methane in the Nankai Trough sediments is interpreted to be low due to the low total organic carbon content (0.5 % on the average) in the gas hydrate-bearing shallow sediments, upward migration of microbial methane and selective accumulation into permeable sands should be necessary for the high concentration of gas hydrate in discrete sand layers.     

祁连山冻土区天然气水合物现场识别方法

天然气水合物是一种赋存在低温、高压条件下,陆上永久冻土区和海底沉积物中的规模巨大的新型能源。在冻土区的天然气水合物研究过程中,钻探取样和天然气水合物岩芯研究仍是识别和推断天然气水合物最直接有效的方法。因此,如何在钻探现场快速有效地识别出天然气水合物及相关异常特征就显得极其重要。近几年在祁连山天然气水合物勘探过程中,探索性地总结出适用于冻土区的天然气水合物现场识别方法,主要包括肉眼观测、孔口气涌观测、岩芯红外测温、岩芯裂隙孔隙水盐度测定、岩芯气体解析与组分测定和岩芯次生构造与伴生矿物鉴别等方法。利用该套现场识别方法和随钻岩芯编录,有效地查明了祁连山冻土区天然气水合物在岩芯中的产状和分布特征,为该区天然气水合物资源评价和试开采试验提供了重要依据。     

Geochemical insights into contribution of petroleum hydrocarbons to the formation of hydrates in the Taixinan Basin,the South China Sea

Methane hydrate in the South China Sea(SCS)has extensively been considered to be biogenic on the basis of itsδ13C and δD values.Although previous efforts have greatly been made,the contribution of thermogenic oil/gas has still been underestimated.In this study,biomarkers and porewater geochemical parameters in hydrate-free and hydrate-bearing sediments in the Taixinan Basin,the SCS have been measured for evaluating the contribu-tion of petroleum hydrocarbons to the formation of hydrate deposits via a comparative study of their source inputs of organic matters,environmental conditions,and microbial activities.The results reveal the occurrence of C14-C16 branched saturated fatty acids(bSFAs)with relatively high concentrations from sulfate-reducing bacteria(SRBs)in hydrate-bearing sediments in comparison with hydrate-free sediments,which is in accord with the positive δ13C values of dissolved inorganic carbon(DIC),increasing methane concentrations,decreasing alka-linity,and concentration fluctuation of ions(Cl-,Br,SO2-,Ca2+,and Mg2+).These data indicate the relatively active microbial activities in hydrate-bearing sediments and coincident variations of environmental conditions.Carbon isotope compositions of bSFAs(-34.0％o to-21.2％o),n-alkanes(-34.5％o to-29.3％o),and methane(-70.7％o to-69.9％o)jointly demonstrate that SRBs might thrive on a different type of organic carbon rather than methane.Combining with numerous gas/oil reservoirs and hydrocarbon migration channels in the SCS,the occurrence of unresolved complex mixtures(UCMs),odd-even predominance(OEP)values(about 1.0),and biomarker patterns suggest that petroleum hydrocarbons from deep oil/gas reservoirs are the most probable carbon source.Our new results provide significant evidence that the deep oil/gas reservoirs may make a contribution to the formation of methane hydrate deposits in the SCS.