南京大学能源科学研究院介绍

能源是当今世界发展的物质基础,在人类社会历程中,能源的需求从未像今天这样如此重要。目前中国已成为世界第一大能源生产国,同时也成为了世界第二大能源消费国,能源问题事关国家经济安全与发展,能源科学内涵丰富,涉及面广,其研究具有十分重要的学术意义与现实意义。在这样的背景形势下,南京大学于2010年10月17日正式成立了能源科学研究院(图1),实施了南大面向国家重大需求办学、创建国际一流大学的一项重要举措。     

准噶尔盆地浅层天然气多种成因地球化学研究

浅层天然气是当前国内外天然气勘探和基础研究的一个热点,在准噶尔盆地是油气勘探的一个重要新领域,但研究程度较低.为给区域勘探和成藏研究提供信息,并为国内外同类研究对比参考,主要以盆地腹部地区为例,着重从地球化学角度,包括系统的天然气组分、烷烃系列碳同位素组成、轻烃等,结合与天然气共生凝析油和储层沥青的研究,揭示了浅层天然气具有多种成因.研究区浅层天然气主要分布在陆梁、滴西、滴北和白家海4个地区.其中,陆梁地区浅层天然气成因为原油次生生物降解气,典型地球化学特征是气组分很干,几乎全为甲烷组成,甲烷碳同位素特别轻(–55‰~–45‰).滴西地区浅层天然气以石炭系来源煤型气为主,兼有二叠系来源煤型气和油型气,典型特征是乙烷碳同位素值变化大(–30.67‰~–22.20‰).滴北地区浅层天然气为石炭系来源煤型气,典型特征是乙烷碳同位素重(–24.54‰~–23.72‰).白家海地区浅层天然气为二叠系来源高成熟煤型气,典型特征是干燥系数大(0.97),甲烷碳同位素重(–30.15‰~–29.45‰),乙烷碳同位素较重(–25.83‰~–25.81‰).因此,研究区浅层天然气具有多种成因,主要包括来自不同烃源的原油次生生物降解气、油型气和煤型气,这预示着成藏的复杂性,需在下一步的勘探中给予充分重视     

黑色岩系矿床成因及其海水、热水与生物有机成矿作用

黑色岩系型矿床是矿床学研究的一个重要对象,其成因由于成矿作用复杂而存在争议。为深入理解这种复杂性并为解决争议提供参考信息,通过深入剖析国内外这类矿床的典型实例,述评了矿床成因研究的现状与进展,并进一步提出了值得加强研究的方向。全球黑色岩系矿床分布广泛,矿床形成过程中受多种地质作用影响,并可主要归纳为3种：海水、热水与生物有机成矿作用。其中,海水和热水为成矿提供元素及有利的成矿条件(如还原的沉积环境)。相比而言,生物有机质的成矿作用则主要体现在对海水和/或热水提供的元素进行富集,并在合适条件下成矿。可见,这3种成矿作用的多元复合作用使得成矿过程极其复杂,这是导致很多矿床成因至今未完全确定的一个重要原因。今后可从两方面开展深化研究：一是揭示多期复杂成矿演化过程;二是剖析生物有机成矿作用。这些认识对沉积岩型矿床的研究同样具有普遍参考意义。     

新疆柯坪地区寒武纪-奥陶纪碳酸盐岩沉积旋回的碳氧同位素研究

野外观测发现,在新疆柯坪地区蓬莱坝剖面,中寒武统阿瓦塔格组(C2a)至下奥陶统蓬莱坝组(O1p)的碳酸盐岩在剖面上存在不同尺度的沉积旋回:体系域级、米级旋回级、藻纹层级.对49件样品进行微区取样,共得到98件样品,对其进行了精细的不同尺度沉积旋回碳氧同位素组成的分析研究.结果表明,碳酸盐岩样品的δ13C值(PDB)分布在-1.6‰～1.6‰之间,平均为-0.5‰,δ18O值(PDB)为-12.7‰～-4.3‰,平均-6.2‰,因此,除了明显受到后期成岩蚀变作用(退白云岩化)的藻碳酸盐岩外,其余样品的碳氧同位素组成总体位于正常的海相碳酸盐岩沉积范围内.在体系域尺度上,对于Ⅲ2旋回层序高水位体系域(C2a1),海平面变化是控制碳酸盐岩碳氧同位素组成的主要因素;对于Ⅲ3旋回层序(C2a2-O1p),伴随海平面的升降变化,岩石沉积微环境复杂多变.在米级旋回尺度上,米级旋回的形成除了受高频海平面变化影响外,还受到古构造、古气候的叠加影响.在藻纹层旋回尺度上,δ13C值比δ18O值更能反映藻纹层的旋回性变化特征,藻纹层的形成受控于有机质沉积速率的季节性变化.     

白云石与富硅流体的水—岩反应实验及其储层地质意义

含硅热液是影响深层白云岩储层的一种重要的流体类型,其如何与白云岩相互作用以及能否促使深层有效白云岩储层发育,是当前流体地质学与碳酸盐储层地质学研究需要进一步揭示的科学问题。本文以CaMg(CO_3)_2—SiO_2—H_2O体系为例,应用熔融毛细硅管合成包裹体技术和原位激光拉曼光谱分析技术,结合淬火微区X衍射、扫描电镜观察及能谱分析等手段,研究了富硅流体与白云石的水岩反应机理。结果表明,白云石与富硅流体在100℃以上即可发生脱碳反应产生CO_2,200℃时的反应机理为:3CaMg(CO_3)_2(白云石)+4SiO_2+H_2O=Mg_3(Si_4O_(10))(OH)_2(滑石)+3CaCO_3+3CO_2。据此,认为滑石这类富镁硅酸盐矿物可以作为白云岩储层含硅热流体作用的证据。深部富硅热液沿断裂向上运移,与白云岩反应后沉淀滑石等富镁硅酸盐矿物,继而导致储集空间的减少,但是气相产物CO_2是重要的酸性气体,可以在合适的地质条件下溶蚀碳酸盐矿物,有利于深埋条件下储集空间的形成与保存。     

永梅坳陷二叠纪煤系的热演化特征与热历史分析

中国东南部海相和近海相地层普遍遭受多次后期复杂岩浆作用的改造,因而,尽管不乏富有机质地层,但热     

鄂尔多斯盆地彬长矿区煤层气赋存特征

鄂尔多斯盆地彬长矿区是我国“十五”和“十一五”期间重点规划建设的能源基地。利用彬长矿区部分矿井地质和矿井瓦斯资料,通过对该矿区煤层气的来源、顶底板岩层的封存、地质构造的影响等特征的分析研究,确定了彬长矿区中部和向斜构造核部为煤层气赋存的有利区域,且煤层气主要赋存于4号煤层及其围岩中,在顶底板封存良好的区域,煤层气可达5.71m3/t。通过分析蒋家河矿井的地质勘探数据,推算出彬长矿区煤层气的地质储量和开采储量分别为542×108 m3和162.6×108 m3,由此可见,彬长矿区煤层气具有很好的勘探开发前景。      

瓦窑堡煤系有机岩石学特征及煤成烃潜力研究

瓦窑堡煤系是我国重要的含煤岩系之一,陆相生油的观点最早可能源于瓦窑堡煤系含油性特征。通过对瓦窑堡煤系煤和暗色泥岩有机质的显微岩石学和宏观煤岩学特征的分析,提出了瓦窑堡煤系煤主要形成于深覆水森林泥炭沼泽相,类脂组含量高,且镜质组的主要类型为富氢的基质镜质体,有机地球化学结果表明瓦窑堡煤系煤具有Ⅱ型有机质的特征,处于低熟-成熟阶段,热模拟实验证明其具有良好的油气生成潜力。但由于瓦窑堡煤系规模小,煤层厚度薄,煤系泥岩有机质类型偏差,且煤中主要生油显微组分尚末进入大量生油期,因此难以形成油藏。     

油气储层自生高岭石发育特点及其对物性的影响

以准噶尔盆地腹部侏罗系砂岩油气储层为例,在野外与岩芯观测的基础之上,通过显微和扫描电镜鉴定,并结合粉末X射线衍射和电子探针成分分析,发现有大量自生高岭石发育于储层长石溶蚀后的孔隙中,可以很少或大量原地沉淀,使得储层物性变好或变差。这些自生高岭石是含油气酸性流体与砂岩中碱性长石发生水岩反应的产物,在油源断裂附近的中粒一中粗粒砂岩层中,含油气流体活动强度大、渗流速度较高,高岭石易于迁移至别处．储层物性得到改善．反之高岭石则倾向于原地沉淀．储层物性变差。     

油源对比微量元素地球化学研究进展

原油中的微量元素地球化学组成可以应用于油源对比,指标可以归纳为3类:①所含元素的聚类分析及其所反映的元素分布总体特征;②不同族、不同类型元素的组成,特别是过渡族金属元素;③稀土元素。但对于哪些微量元素可以应用于油源对比,哪些具有普遍意义,在不同地区是否具有适用性,影响其油源对比应用有效性的因素有哪些,主控因素是什么,仍然不甚清楚,由此导致很多方面的认识还不甚成熟,成功应用的实例相对常规的有机地球化学研究不多。原油中的微量元素主要来源于外部成油和运聚环境,在原油生成和运聚过程中,通过烃—水—岩之间的复杂有机—无机相互作用以金属卟啉螯合物、有机络合物或吸附态的形式聚集于原油中,并且沥青质是原油中微量元素的主要载体,元素组成在此过程中发生分异。此外,原油在自身形成与演化过程中也会发生元素组成的分异,影响因素包括油源母质类型、成熟度、次生变化等。在这些过程中,元素地球化学性质的不同会使原油中的元素组成出现差异,基本不发生/少发生变化的元素即可能是好的油源对比指标,这是应用微量元素进行油源对比的原理和理论基础。