鄂尔多斯盆地东北缘保德地区煤层气成因

       鄂尔多斯盆地东北缘保德地区煤层气井组试采取得较好效果,但煤层气成因尚未形成统一认识,影响到对区域煤层 气勘探开发潜力的进一步认识。本文基于各类煤层气样品组分和稳定同位素的分析,对其成因进行了探讨。结果表明,煤 层气组分以甲烷为主,重烃浓度极低;δ13CCH4明显偏轻,部分δ13CCH4和δDCH4分布在热成因与二氧化碳还原型生物成因气过 渡区间;δ13CCO2相对较重,且与δ13CCH4之间存在负相关关系。分析认为,该区煤层气具有混合成因,以热成因气为主,兼 具生物成因气的特征,生物甲烷形成于二氧化碳还原途径,煤层水的化学和动力条件以及煤岩孔渗条件有利于产甲烷菌的 大量繁殖。     

云南恩洪向斜煤层重烃异常成因探讨

恩洪向斜煤层重烃气浓度极端异常,但重烃气来源至今不甚清楚。为此,本文通过对恩洪向斜煤样自然解吸阶段的 密集取样和分析测试,对重烃气成因进行了探讨。结果显示,恩洪煤样自然解吸气组分分馏规律明显,重烃气浓度随解吸 时间延长而显著增高;在自然解吸过程中,甲烷碳同位素组成略有变重,重烃气碳同位素组成没有明显变化,烷烃气碳同 位素始终呈现为正碳同位素系列;自然解吸气组分浓度与碳同位素组成之间具有良好的相关关系,但甲烷与重烃气的相关 趋势截然相反。因此,恩洪向斜煤层气主要起源于煤中有机质的热成因,但不排除部分甲烷具有次生生物成因的可能性。     

米泉低阶煤煤层气中CO2异常赋存特征与成因

对米泉矿区以往煤层气勘查成果统计发现,气体含量中CO₂浓度异常高,部分气样浓度甚至超过40%。通过系统开展气体组分、CH₄与CO₂碳同位素、稀有气体同位素等地化分析,发现该区CO₂浓度随埋深增大呈增高趋势。当埋深大于800 m时,CO₂浓度超过40%;CO₂具明显壳源成因特征,无幔源CO₂的混入。说明该区煤层气主要为CO₂还原途径形成的次生生物气体,少量样品具热成因气特征;CO₂异常富集可能是3个方面因素耦合作用的结果,即处于微生物产甲烷活动早期阶段、CO₂还原途径产甲烷活动受到抑制及滞留的水体环境。     

国际煤层气组成和成因研究

煤层气已成为一种新兴的非常规天然气资源。煤层气是成煤物质在煤化过程中生成并储集于煤层中的气体。按其成因类型分为生物成因气和热成因气。生物成因气有原生和次生两种类型,原生生物成因气一般在低级煤中生成,很难保存下来。次生生物成因气常与后来的煤层含水系统的细菌活动有关。热成因煤层气的生成始于高挥发份烟煤（Ro＝０.5％～0.8％）。与分散的Ⅰ／Ⅱ型或Ⅲ型干酪根生成的气体相比,煤层气的地球化学组成变化较大,反映了控制煤层气组成和成因的因素多而复杂,主要的影响因素包括煤岩组分、煤级、生气过程和埋藏深度及相应的温度压力条件。此外,水动力等地质条件和次生作用等也影响着煤层气的组成。     

鄂尔多斯盆地兴县地区煤层气地球化学特征及成因

煤层气化学组分、甲烷碳氢同位素特征对煤层气成因、分布规律和煤层气资源评价具有重要意义。为了查明河东煤田北部兴县地区山西组、太原组煤层甲烷及二氧化碳成因，采集研究区煤层气井解吸气样，通过组分分析、CH₄碳氢同位素和CO₂碳同位素测试，根据煤层气成因图版，分析了煤层气稳定同位素的地质影响因素，揭示了研究区煤层气成因。结果表明，区内主力煤层的甲烷碳同位素存在明显差异:8煤甲烷δ13C₁值介于-55.1‰~-44.2‰，平均为-49.2‰；13煤δ13C₁值介于-65.7‰~-55.7‰，平均为-59.8‰。同一煤层内甲烷碳同位素呈现出随煤层埋深增加而变重、随水动力条件增强变轻的特点；甲烷碳同位素偏轻，重烃组分偏少，表明受到一定因素或次生作用的影响。8煤以热成因气为主，13煤以次生生物成因气为主。研究区8煤δ13C （CO₂）介于-17.3‰~-4.8‰，13煤δ13C （CO₂）介于-26.3‰~-6.9‰，二氧化碳为煤热演化初期或最近一次煤层抬升再沉降后煤中有机质热裂解产生。研究成果为明确该区煤层气勘探开发方向提供了理论依据。      

二连盆地吉尔嘎朗图凹陷煤层气成因类型及勘探方向

低煤阶煤层气地球化学特征及成因判识是勘探选区重要基础。通过解剖煤层气井气、水组成及其碳、氢同位素特 征,探讨了二连盆地吉尔嘎朗图凹陷煤层气成因。结果表明：煤层气组分中甲烷占93.41%,重烃及二氧化碳含量低,为典 型干气;甲烷碳同位素(δ13C)值介于-62.5‰~-60.1‰之间、氢同位素(δD)值介于-275.1‰~-270.2‰之间、二氧化碳碳的同位 素(δ13C)值介于5.1‰~6.2‰之间,反映其为生物成因气。煤层水来源于大气降水,呈弱碱性、较低矿化度。煤层气井气、水 氢同位素特征表明研究区97%左右生物成因气形成于二氧化碳还原机制。生物气藏是吉尔嘎朗图凹陷重要煤层气勘探方 向,适宜地下水环境是勘探选区关键因素。     

黄陇煤田大佛寺井田煤层气成因机制研究

彬长矿区大佛寺井田为典型的黄陇侏罗纪低阶煤煤层气田。井田内煤层气井较多,但有关煤层气成因机制方面的研究较少。厘清井田内煤层气地球化学特征及成因机制,对深化煤层气的形成机理认识和科学评价煤层气资源量具有重要指导意义,可为煤层气高、低产井产能差异化分析提供重要依据。采集研究区内6口煤层气井井口排采气样品,22块4号煤层煤样及煤层水和地表水样各1件,开展显微煤岩组分、气体化学组分、碳同位素和水样水质检测,并结合部分研究区相关的文献数据,分析大佛寺井田煤层CH₄碳同位素特征、成因类型及偏轻机理。结果表明:大佛寺井田主采的4号煤层显微煤岩组分中,有机组分含量明显趋高,平均为93.2%,其中,惰质组最具优势,平均68.2%;镜质组次之,平均22.8%,镜质体反射率R_max平均0.65%。煤层气组分以CH₄为主,CH₄体积分数为73.805%~98.006%,平均83.753%;N₂体积分数为1.259%~25.735%;平均15.220%;CO₂体积分数为0.040%~2.380%,平均1.023%;C₂及以上重烃含量平均不足0.0054%;C₁/C_1—n>0.999;CH₄和N₂含量呈明显负相关性,煤层气组分在成藏后期受空气影响明显。δ13C₁为?80.516‰~?62.400‰,平均?73.000‰;δ13C_CO2为?41.693‰~?7.065‰,平均?18.660‰。大佛寺井田煤层气为次生生物成因气,其显著标志为δ13C₁偏轻和重烃含量极少,呈现典型特干气特征,偏轻机理在于其绝大部分由CO₂还原而成,少量由乙酸发酵而成,且在这两种途径的生气过程中,最终均会出现生物甲烷富集轻碳同位素的结果,从而导致δ13C₁偏轻。      

阳泉矿区寺家庄井田太原组煤层气地球化学特征及成因

为了研究阳泉矿区寺家庄井田煤层气地球化学特征及成因问题,系统开展了石炭-二叠系太原组主力产气煤层（8、9和15煤）煤心样品的现场解吸实验,并收集气样进行组分和碳同位素分析。结果表明:8煤含气量高于9煤,平面上15煤含气量不均匀,部分地区几乎不含气;整个解吸过程中,8煤和9煤气体组分含量及变化规律相近,CH₄含量呈先增加后降低、N₂含量呈先降低后升高的趋势,而15煤CH₄含量呈近线性降低、N₂含量呈线性增加趋势;其中,9_上煤CH₄体积分数为27.82%~76.12%,N₂体积分数为21.49%~72.20%,15煤CH₄体积分数38.15%~89.41%、N₂体积分数为6.55%~61.82%;随着解吸的进行,8煤和9煤中的煤层气碳同位素δ13C₁值总体呈增加的趋势,15煤中的煤层气δ13C₁值总体呈现为3个逐渐增加序列,δ13C（CH₄）与δ13C（CO₂）变化无相关关系。研究区煤层气主要为热成因气,生物作用不明显。另外,关于煤层气组分中CH₄含量低异常和N₂含量高异常的原因有待进一步研究。      

鄂尔多斯盆地侏罗系低煤阶煤层气系统演化

低煤阶煤层气作为一种非常规天然气资源,具有良好的勘探开发前景。我国低煤阶煤层气资源丰富,进行低煤阶煤层气系统演化分析,对其富集成藏及开发具有重要的理论意义。鄂尔多斯盆地煤层甲烷的碳同位素δ13C₁为–33.1‰~–80.0‰,氢同位素δ_CH4为–235‰~–268‰。该盆地侏罗系煤层气藏主要有次生生物气与热成因气构成的混合型煤层气藏和热成因气藏两种类型。据构造热事件、煤层气组分及成因,结合不同阶段的煤层埋深、变质程度和生气特征等,将鄂尔多斯盆地侏罗系低煤阶煤层气系统演化划分为4个阶段:煤系浅埋–原生生物气阶段﹑煤系深埋–热成因气阶段﹑煤系抬升–吸附气逃逸散失阶段﹑煤系局部沉降–次生生物气补充阶段。其中,煤系深埋–热成因气阶段和局部沉降–次生生物气阶段是低煤阶煤层气资源的主要形成阶段。次生生物气的补充是鄂尔多斯盆地侏罗系低煤阶煤层气成功开发的重要气源。鄂尔多斯盆地侏罗系煤层气藏应属于单斜式富气成藏模式。      

中国陆域冻土区浅表烃类地球化学特征及其成因分析

基于中国羌塘盆地、祁连山、漠河盆地冻土区浅表土壤样品资料,进行了烃类气体组分地球化学特征、成因及性质分析。结果表明,冻土区浅表烃类气体主要成分为甲烷,还含有少量乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷和戊烷。羌塘盆地和漠河盆地烃类气体主要为热解成因,气体类型为油型气及其与煤层气的混合气;祁连山冻土区浅表土壤中烃类气体具有热解成因和生物成因,气体类型包括油型气、煤层气和生物气。烃类地球化学调查为我国陆域冻土区水合物等油气资源勘查提供了依据。     

我国平原区土壤地球化学异常成因研究

我国平原地区土壤地球化学异常普遍存在,但是目前对这些异常的成因缺乏系统认识。这里以长春和南京地区的Hg、Cd异常试验研究结果为例,利用元素相关关系法,对此进行了系统研究。结果表明,城镇及其周边地区的土壤地球化学异常,异常组分叠加量表现出表层累积型特点,此类异常的成因与人类活动有关。分布在河流沿岸的土壤地球化学异常,在垂向上,异常组分叠加量表现出了连续型分布特点,且异常组分含量主要受土壤物质组成的控制,此类异常是在河流沉积物自然沉积过程中形成的。     

Mapping geochemical singularity using multifractal analysis: Application to anomaly definition on stream sediments data from Funin Sheet,Yunnan, China

Most conventional statistical methods aiming at defining geochemical concentration thresholds for separating anomalies from background have limited effectiveness in areas with complex geological settings. This paper uses multifractal analysis to combine the characteristics of geochemical frequency distribution and spatial dispersion in order to map geochemical singularities instead of using conventional statistically derived concentration thresholds. The model, termed radius–areal Productivity (r–P) model, employs a stable measure and a scale-increasing method to estimate geochemical singularities spatially on geochemical landscape for delineating potential anomalies. The model is applied to geochemical data of regional stream sediments from the Funin Sheet, Yunnan, China.     

土壤(土被)中后生异常与深穿透地球化学

本文论述了土壤定义、土壤中同生组分和后生组分,重点论述了后生异常,特别是上置后生异常。提出深穿透化探技术设计原理是提取土壤中来自深部与矿化有关的后生组分,而尽可能不破坏或少破坏土壤基体(同生组分)。用实例说明同生异常和后生异常特征,为什么常规化探(全量)难以在运积物覆盖区隐伏矿勘查中发挥作用的原因。从提取土壤后生异常角度,分析了各种深穿透技术历史、现状和存在问题。     

Adjustment of geochemical background by robust multivariate statistics

Conventional analyses of exploration geochemical data assume that the background is a constant or slowly changing value, equivalent to a plane or a smoothly curved surface. However, it is better to regard the geochemical background as a rugged surface, varying with changes in geology and environment. This rugged surface can be estimated from observed geological, geochemical and environmental properties by using multivariate statistics.A method of background adjustment was developed and applied to groundwater and stream sediment reconnaissance data collected from the Hot Springs Quadrangle, South Dakota, as part of the National Uranium Resource Evaluation (NURE) program. Source-rock lithology appears to be a dominant factor controlling the chemical composition of groundwater or stream sediments. The most efficacious adjustment procedure is to regress uranium concentration on selected geochemical and environmental variables for each lithologic unit, and then to delineate anomalies by a common threshold set as a multiple of the standard deviation of the combined residuals. Robust versions of regression and RQ-mode principal components analysis techniques were used rather than ordinary techniques to guard against distortion caused by outliers Anomalies delineated by this background adjustment procedure correspond with uranium prospects much better than do anomalies delineated by conventional procedures. The procedure should be applicable to geochemical exploration at different scales for other metals.     

奇异性填图技术在新疆东天山黄山—镜儿泉镍铜成矿带中的应用

以新疆东天山黄山—镜儿泉镍铜成矿带为例,采用奇异性填图技术识别复杂背景下隐蔽的可能矿致异常.结果表明:使用原始镍元素数据形成的地球化学图在吐哈盆地具有较高的浓度值,构造岩浆岩带大部分为中等规模或较弱;而使用奇异性填图技术计算的奇异值在吐哈盆地奇异性较弱,而构造岩浆岩带的奇异性显著.经地质分析认为:吐哈盆地高的元素值可能...     

Application of singularity mapping technique to identify local anomalies using stream sediment geochemical data,a case study from Gangdese,Tibet, western China

Identifying geochemical anomalies from background is a fundamental task in exploration geochemistry. The Gangdese mineral district in western China has complex geochemical surface expression due to complex geological background and was chosen as a study area for recognition of the spatial distribution of geochemical elements and separating anomalies from background using stream sediment geochemical data. The results illustrate that weak anomalies are hidden within the strong variance of background and are not well identified by means of inverse distance weighted; neither are they clearly identified by the C–A method if this method is applied to the whole study area. On the other hand, singularity values provide new information that complements use of original concentration values and can quantify the properties of enrichment and depletion caused by mineralization. In general, producing maps of singularities can help to identify relatively weak metal concentration anomalies in complex geological regions. Application of singularity mapping technique in Gangdese district shows local anomalies of Cu are not only directly associated with known deposits in the central part of the study area, but also with E–W and N–E oriented faults in the north of the study area. Both types of anomalies should be further investigated for undiscovered Cu mineral deposits.     

长江中下游地区不同尺度铜地球化学异常的意义与大型矿床预测

以长江中下游1∶20万铜区域地球化学数据为基础,研究了铜元素地球化学异常特征,认为不同尺度的地球化学异常图具有不同的研究意义:(1)1∶20万地球化学异常可以圈定矿床异常,用于大型矿床预测。研究区内13个大型矿床中有12个落在具有三层套合结构的地球化学异常中,已知矿床储量与异常面金属量、异常面积之间的相关系数分别为0.94、0.95,显示区域地球化学异常规模与储量之间的较好相关性。(2)1∶50万地球化学异常可以圈定矿区异常,用于在成矿带中预测有利成矿区。(3)1∶100万地球化学异常可以圈定大型矿集区或成矿带,用于矿集区预测。如果把研究区内面积大于1 000km2且含有3个以上已知矿床的异常作为矿集区的话,则长江中下游存在3个大型矿集区:马鞍山—南京矿集区、九江—瑞昌—大冶矿集区和德兴—黄山—安庆—铜陵矿集区(实际上包含德兴和铜陵2个矿集区)。大型矿床多产于多层套合的地球化学异常中,大型矿集区所形成的异常具有至少3层套合结构,浓集中心与大型矿床存在对应关系,这些规律的发现为在不同成矿域预测新的大型矿集区提供了重要地球化学标志。     

土壤地球化学测量在黑龙江伊春七号闸地区的应用

在详细的地质工作基础上,在伊春七号闸地区,通过土壤地球化学测量,同时配合物探,进行1：20000的大比例尺找矿工作.经过对研究区土壤地球化学异常浓集区进行找矿工程查证,异常浓集中心与新发现矿体吻合较好,表明土壤地球化学测量在该区找矿效果显著,值得在邻区进一步推广.     

分形奇异(特征)值分解方法与地球物理和地球化学异常重建

地球物理和地球化学异常是找矿的重要依据.地球物理和地球化学异常取决于地层、构造在成矿时间上的多样性与空间上排列、叠置的复杂性.地层、构造因素是构造、岩浆、沉积与成矿地球化学等多种动力学过程的综合反映.这些岩石和构造的因素以及动力过程相互渗透和影响决定了最终地质、地球物理与地球化学场.本文提出的在GIS环境下实现的分形奇异值分解(MSVD) 异常重建方法, 不仅可以提取地球物理和地球化学等异常, 而且能够进一步刻画其中的线性和环状构造、细微的局部纹理结构特征.该方法首先对地球物理和地球化学等网格数据进行二维矩阵的奇异值分解, 之后用左特征向量矩阵与右特征向量矩阵的直积构造一个正交完备基.地球物理和地球化学二维数据可以投影到该正交基上, 其投影系数是矩阵的奇异值.在该正交完备空间的某些子空间上对地球物理和地球化学等数据进行滤波.为了选择子空间, 本文定义了上述正交完备基中的能谱密度、能谱半径(或尺度) 与能量测度.在此基础上与空间域及频率域类比, 探讨了能量测度与能谱密度呈现分形(fractal和bifractal) 规律.利用分形关系的间断点, 设计分形奇异值重建算子, 实现对地球物理和地球化学异常的分解.以加拿大NovaScotia南部布格重力异常与As地球化学异常为例, 采用MSVD方法分解Au、Wu -Sn -U等已知矿有关的地球化学异常.发现重建异常能很好地用于解释已知矿点的分布规律.重建的地球化学异常显现了地球化学中的线状和环状异常; 重建的布格重力异常有效勾勒出原图中不易发现的纹理结构, 这些纹理结构可以合理地解释已知矿点在侵入岩体内及其周围的分布规律.应用实例表明, 该方法不仅可以从起因复杂的异常中区分出背景、异常场, 还可以识别代表了成矿源岩、流体、运移通道、赋存空间等异常因素引起的纹理、结构与构造特征.同时实现了GIS环境下交互可视化的MSVD处理与解释系统, 增强了地质异常定量分析的实用性与可操作性.      

大兴安岭成矿带大型银多金属矿区域地球化学预测指标

如何利用地球化学填图数据来预测大型矿是当前面临的一个重要课题。文中利用大兴安岭地区1∶20万区域化探扫面数据和1∶100万中蒙边界地球化学填图数据进行综合研究。发现1∶100万地球化学编图圈定的地球化学省与矿集区存在十分密切的关系,1∶20万地球化学编图圈定的区域地球化学异常与大型矿存在对应关系。以大兴安岭3个大型银铅锌矿为例建立了预测大型矿的地球化学指标。大型银多金属矿具有Pb、Zn、Ag 等3个以上元素异常在空间上相套合;异常具有3层以上套合结构,即地球化学省（>500 km2）包裹区域异常（>100 km2）,区域异常包裹局部浓集中心（n×10 km2）;标准化综合异常下限大于4.5,异常衬度大于2.0。