Genetic classification of natural gases in the Bozhong Depression, Bohai Bay, China

The geochemical characteristics of natural gases discovered in the Bozhong Depression are systematically described in this paper. The natural gases are composed mainly of hydrocarbon gases. Natural gases occurring in the Paleogene and older reservoirs are wet gases, whereas those in the Neogene reservoirs are dry gases. Methane and ethane in the gases are significantly different in carbon isotopic composition. The methane carbon isotopic composition of the gases in structure BZ28-1 and the ethane carbon isotopic composition of the gases in structure QHD30-1 are characterized by the heaviest values, respectively. The natural gases are in the mature to highly mature stages. The hydrocarbon gases are of organic origin and can be classified as oil-type gases, coal-derived gases and mixed gases with the third one accounting for the major portion.     

川东北飞仙关组鲕滩天然气地球化学特征与成因

四川盆地东北部下三叠统飞仙关组鲕滩气藏天然气烃类气体以甲烷为主,含量主要分布在75%～90%之间,C2 含量很少,为0%～0.15%,干燥系数为0.997 0～0.999 8,是典型的干气;非烃气体以H2S和CO2为主,含量分别为4.21%～16.24%和0.97%～10.41%.天然气δ13C1值为-29.0‰～-31.5‰,δ13C2值为-29.4‰～-32.4‰.多参数表明鲕滩气藏天然气是以腐泥型为主的高过成熟天然气.高含H2S的天然气分布区域与含石膏地层分布基本一致,这些H2S为飞仙关组气藏附近的石膏经热化学硫酸盐还原作用(TSR)而生成,CO2是其主要的副产物.在TSR过程中,C2 重烃气体比甲烷更容易与硫酸盐发生反应,也就是C2 重烃气体的消耗速率大于甲烷,从而导致发生TSR反应的天然气C2 含量低、H2S和CO2含量高.天然气δ13C1值与甲烷含量之间具有很好的负相关关系,而与天然气酸性系数[H2S/(H2S CnH2n 2)]具有正相关关系.根据同位素动力学的分馏效应,随着TSR的进行,烃类分子中的12C损耗速率大于13C,残留下来的烃类分子中则更加富集13C,也就是TSR反应使天然气碳同位素变重.     

松辽盆地深层火山岩储层岩相特征和天然气的来源

松辽盆地发育上下两个盆地充填序列：下部充填序列指埋深〉3000m的上侏罗统-下白垩统断陷期火山成因地层，自下而上划分为火石岭组、沙河子组和营城组；上部充填序列由下白垩统上部-上白垩统坳陷期正常的沉积地层组成。下部充填序列的营城组火山岩是松辽盆地北部深层天然气的主要储集层（占储层的87％）。火山岩储层物性受控于火山岩岩相，喷溢相上部亚相（Ⅲ3）和侵出相。内带亚相（Ⅳ1）是最有利的火山岩储层，火山通道相火山颈亚相（Ⅰ1）、隐爆角砾岩亚相（Ⅰ3）和爆发相热碎屑流亚相（Ⅱ3））也是较好的储层。在松辽盆地北部徐家围子断陷火山岩储层中发现的工业气藏天然气有烃类、CO2、N2、H2S和少量稀有气体。通过天然气组成，烃类和CO2，碳同位素组成分析，认识到徐家围子断陷火山岩气藏天然气主要为煤型气、油型气和无机气构成的混合气，无机成因CO2气可能源于地幔或是岩浆成因。     

我国最大古岩溶型铀矿床成因的同位素地球化学研究

据对某大型古岩溶型铀矿床中铀－铅同位素体系及硫、碳、氧、氢同位素组成的研究结果，表明该矿床成矿物质源自矿区众多地层，成矿流体的变质水和古岩溶水（古大气降水）的混合水；成矿经历了古岩溶铀淋积富集，燕山早、晚期构造运动促使两次含铀热水溶液改造、叠加成矿（１３５～１１９。６５Ｍａ），成矿作用与古岩溶和区域地质构造演化密切相关，属古岩溶型热造铀矿床。     

Genetic identification of natural gases from shallow reservoirs in some oil- and gas-bearing basins of China

Natural gases of shallow reservoirs with the carbon isotopic compositions of methane ranging from -50‰ to -60‰ (PDB) were considered as mixed gases of biogenic and thermogenic origins previously and some of them were considered as low-mature (or low temperature thermogenic) gases lately. In this paper natural gases with the carbon isotopic compositions of methane in the above range were identified using the molecular and stable carbon isotopic compositions of methane, ethane and propane. The mixed gases of biogenic and mature thermogenic origins display the characteristics of δ 13 C1 ranging from -50‰to -60‰,δ13C2 ＞ -35‰,Δvalues (δ13C3 -δ13C2) ＜ 5‰ and C1/∑C2 ratios ＜ 40. Immature to low-mature gases display the characteristics of δ 13 C1 ranging from - 50‰ to - 60‰, δ13 C2 ＜- 40‰,Δ values (δ13C3 -δ13C2) ＞7‰, and C1/∑C 2 ratios ＞60.     

无机成因天然气的地球化学特征

甲烷(CH4)等烃类气体自地球深部选出的同时,还伴随有其它气体,如CO2、CO、N2、H2S、H2、He、Ne、Ar等,统称为无机成因天然气.无机成因天然气与生物成因天然气在地球化学特征上存在显著的差异,主要表现在化学成分和同住素组成特征.无机成因CH4的干燥系数较大,δ13C1值几乎都大于-25‰,且CH4及其同系物碳同住素组成的分布随碳数的增大而变轻(反序);无机成因CO2碳同住素较重;稀有气体中w(3He)/w(4He)值较低等.这些特征是判别无机成因天然气的重要地球化学指标.     

乍得Bongor盆地天然气地球化学特征及成因

Bongor盆地位于乍得境内的中非剪切带西北部,是中新生代重要的含油气盆地之一。笔者从Bongor盆地天然气组分组成及组分碳、氢同位素分析入手,综合运用常规有机地球化学分析方法,探讨了Bongor盆地不同构造单元天然气的成因及成熟度差异。分析认为,Bongor盆地天然气化学组成主要由烃类气体、非烃类气体和微量稀有气体组成,其中烃类气体属于生物热催化过渡带气、原油伴生气和凝析油伴生气等有机成因气,非烃气体主要包括无机成因的氮气、二氧化碳和氢气等。在天然气成因研究的基础上,笔者还开展了Bongor盆地烃类气体的组成及来源分析,包括气气对比和气源对比,研究认为,不同构造单元的烃类气体虽然组成相同,但相对含量略有差异,表明不同构造单元的天然气具有相似的母质来源：M组和P组的暗色泥页岩;但也不排除K组暗色泥页岩的生烃贡献。不同构造单元天然气烃类气体的成熟度差异较大,这是由于天然气源自不同层位烃源岩或同一层位烃源岩在不同演化阶段的生烃产物。     

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。     

陕北盐盆中奥陶统马五段蒸发岩硫同位素特征及其古环境意义

奥陶纪时期陕北盐盆位于华北海与祁连海的连接处,该地区在中奥陶世沉积了巨厚的蒸发岩-碳酸盐岩相,其马家沟组五段岩性以中薄层泥晶-细粉晶白云岩-硬石膏岩、中厚层粗粉晶白云岩与灰岩、中厚层石盐-硬石膏、硬石膏-石盐-泥岩的组合特征。本文对马五段蒸发岩-碳酸盐岩层硬石膏硫同位素特征开展了系统的研究工作,研究表明陕北盐盆奥陶系马五段硬石膏硫同位素值普遍较高,马五段大部分硬石膏硫同位素值其分布范围为25.03‰~29.25‰,落于奥陶纪全球海水δ~(34)S值范围内。硫同位素值的大小与岩性密切相关,硬石膏δ~(34)S值具体表现为灰岩/白云岩段均值为27.28‰(25.77‰~29.25‰)泥岩段均值为26.22‰(25.49‰~28.08‰)石盐段均值为25.41‰(25.03‰~26.04‰)。多种因素影响蒸发岩盆地硬石膏同位素值差异,研究区海侵阶段具有δ~(34)S高值,主要受海相沉积作用、古气候及缺氧状态下MSR作用等因素影响;海退阶段封闭环境具有相对较低δ~(34)S值,卤水形成封闭循环及淡水溶解地层原有硫酸盐矿物形成的混合卤水的加入等因素影响。     

新疆准噶尔盆地北部天然水的同位素研究及其应用

在对新疆准噶尔盆地北部天然水H、O同位素进行系统调查中运用同位素水文地球化学基本原理对该区不同水源类型的同位素组成进行了分析研究 ,确定了大气降水线方程和大气降水同位素高程效应 ,并对同位素蒸发效应、纬度效应和地下水形成年龄进行了探讨。这些研究成果对于阐明该区赋存铀资源的第三系砂岩含矿含水层中地下水补给来源、补给区高程和形成年龄以及论证铀成矿规律具有重要现实意义。     

四川盆地高石梯—磨溪地区震旦系—寒武系天然气TSR效应及气源启示

综合分析四川盆地高石梯—磨溪地区(高-磨地区)震旦系—寒武系天然气、储层沥青及膏盐分布等,发现高-磨地区天然气发生过不同程度硫酸盐热化学还原作用(TSR)反应。主要基于:①天然气中含一定丰度H_2S,震旦系灯影组H_2S含量为0.6%～3%,寒武系龙王庙组为0.2%～0.8%;其δ~(34)S值普遍较重(21‰～23‰),为TSR反应产物;②储层沥青S/C原子比介于0.06～0.4之间,远远超过有机质裂解生成沥青中S/C比的最高上限(0.034),峰值甚至超过了TSR反应强烈的川东北普光气田飞仙关组储层沥青的比值(0.06～0.12),为TSR过程无机S加入所致;③四川盆地寒武系底部发育膏盐类沉积,为TSR反应提供了SO_4~(2-)和Mg~(2+)等物质,灯影组发育富Ca~(2+)/Mg~(2+)、贫Na~+/K~+型地层水,证明盐、膏类溶解的普遍性。地层水中相对缺乏SO_4~(2-),应为TSR反应消耗所致。TSR反应明显氧化乙烷,导致天然气干燥系数增加、δ~(13)C_2变重;TSR反应程度不同造成了龙王庙组和灯影组天然气特征的差异,龙王庙组TSR反应程度相对较弱,天然气甲乙烷碳同位素明显倒转;而灯影组TSR反应程度相对要强,甲乙烷同位素正序分布。考虑TSR效应,恢复原始组成,高-磨地区寒武系—震旦系天然气应有明显的甲烷、乙烷碳同位素倒转现象,这种倒转跟该盆地及世界高—过成熟页岩气特征高度一致,暗示高-磨地区主力气源可能为源岩晚期所成天然气。这一认识可以很好诠释甲烷δ~(13)C_1值较重、普遍低于储层沥青这一为现在主流认识(高-磨地区主体为原油裂解气)所不好解释的现象。对于重新认识天然气成藏聚集规律具有重要意义。     

中国北方中新生代含铀盆地类型划分

含铀盆地类型划分是铀矿勘查工作的重要基础,目前对北方系列陆相盆地尚未开展过系统的对比研究工作。近年来,独具特色的砂岩型铀矿床跌宕成矿理论、"红-黑"岩系耦合沉积控矿、盆内隆缘控矿等新认识的提出,得益于我国北方砂岩型铀矿床的勘查实践,并在铀矿勘查中不断丰富和拓展应用,取得了一系列重要找矿突破。在此基础上,本文据北方陆相盆地30万余米岩芯勘探成果,以含铀岩系时代和盆地铀富集机理为基础,兼顾盆地构造位置及构造演化,首次提出了中国中新生代含铀盆地类型划分方案,分为三类含铀盆地:复合盆地、叠合盆地和简单盆地。复合盆地其含铀岩系均为中生代构造层;叠合盆地是含铀岩系为中生代和新生代两个构造层的产铀盆地,如准噶尔盆地、柴达木盆地;简单盆地其含铀岩系仅在新生代构造层产出,如龙川江盆地。根据不同含铀盆地类型与构造岩浆岩带的空间分布关系划分为两型,分别为构造岩浆岩带之间的开阔盆地和岩浆岩带内的山间盆地。含铀盆地类型的划分,不仅具有砂岩型铀矿成矿环境、成矿规律及成矿模式研究的重要成因指示意义,也可为目前正在开展的砂岩型铀矿勘查工作提供重要的实践指导。     

深层地下卤水的基本特征与资源量分类

深层地下卤水(包括富钾卤水)是宝贵的液体矿产资源.深层地下卤水在沉积盆地内处于深埋、封闭和高压状态,多呈层状储集和构造富集;无补给资源,不具有可恢复性和可更新性;具有较大的储存资源,不具有调节性.深层地下卤水的开采资源由储存资源转化而来,在开采条件下储存资源逐渐减少趋于衰竭.深层地下卤水的储存资源量可以称为天然(储存)资源量(或远景资源量、潜在资源量),其中在一定条件下能够开采出来的部分称为可采(资源)量,其余为非可采量.可采量可以分为已采(资源)量和尚未开采的剩余可采(资源)量.天然(储存)资源量又可以分为弹性储存资源量和非弹性储存资源量.深层地下卤水资源量还可以分为盆地(区域)的、储卤构造(局部)的和单井的资源量三个层次.     

浙江武义盆地地热水同位素地球化学研究

武义盆地位于浙江中部,其中有一个长约25km 、宽约5km 的地热田。为了评估热能潜力和开发前景,本文对该地热田进行了水化学和同位素示踪研究。根据地热水的水化学分析,应用SiO2 和Na/K 地球化学温标估算出热储温度大致为80 ～110 ℃,热储深度大致为900 ～1200m 。这组资料与该地热田中Sr 和S同位素示踪所得结果相一致。H、O 同位素示踪及T( 氚) 同位素测年表明,地热水的来源与现代大气降水有关,但不是区内当地的地表水,而是该地热田外围较高山区( 相对高程> 300m) 的大气降水。它们     

山东金刚石碳同位素组成的二次离子质谱显微分析

华北克拉通山东金刚石晶体生长的多阶段性及碳同位素组成已被人们关注,但很少有人对不同阶段金刚石及其内部的碳同位素组成变化进行分析。本文利用二次离子质谱(SIMS)微区分析技术对山东金刚石晶体内部不同阶段生长的δ13C进行了原位测试分析,得出山东金刚石δ13C的变化范围在-5.6‰～-2.01‰,平均值为-3.63‰,与前人对华北克拉通金刚石碳同位素组成测试值(δ13C在-14.71‰～-0.46‰,主要集中在-9‰～-4‰之间)大致相同,位于全球橄榄岩型金刚石及幔源碳同位素组成主要范围(-8‰～-2‰)内。结合金刚石生长环带阴极发光图像,认为金刚石自核心部位至边缘,在同一期生长环带内,其δ13C值呈变重趋势;在多期复杂生长环带之间,δ13C值因结晶时的地质环境不同而存在差异。δ13C值的这种变化揭示了该地区金刚石复杂的生长环境,为解析华北克拉通地幔碳循环提供了定量数据。     

粤北石土岭铀矿床同位素地球化学研究

石土岭铀矿床位于贵东岩体东南部与寒武纪浅变质岩接触带的内带,矿区内NWW向和NNE向基性岩脉十分发育。矿体主要赋存于帽峰岩体中,呈脉状产出,并受近EW向裂隙构造控制。沥青铀矿的U-Pb年龄(135Ma)与帽峰岩体的年龄(220Ma)相差明显,但与NWW向辉绿岩脉的年龄(143Ma)十分接近。矿石中黄铁矿的初始87Sr/86Sr值(0.71315~0.72579)介于成矿期间辉绿岩的值(0.70449~0.70632)与帽峰和下庄岩体演化至成矿时期(135Ma)的值(0.75058~0.99507)之间;黄铁矿的铅同位素组成呈线性分布,为基底变质岩铅与帽峰岩体铅及辉绿岩铅之间不同程度的混合。Sr、Pb同位素组成显示出成矿组分具多来源特征;成矿流体的δ18OH2O=2.0‰~8.1‰,δDH2O=-63‰~-51‰,反映出成矿流体主要由幔源流体组成;方解石的δ13C=-8.3‰,表明矿化剂∑CO2也来自地幔。因此,幔源流体在石土岭铀矿床的形成中具有十分重要的意义。     

中国陆相盆地油页岩成因类型及矿床特征*

针对油页岩成因类型,国内外学者做过一些有益的探讨,但尚不存在统一的分类方案。鉴于中国油页岩以陆相成因为主,作者从油页岩的沉积环境出发,总结出从深湖-半深湖到湖沼环境,油页岩中湖泊生物来源的有机质所占比例逐渐减少,陆源有机质影响变大,并以此把中国陆相盆地油页岩分为深湖腐泥型油页岩、半深湖腐殖腐泥型油页岩和湖沼腐泥腐殖型油页岩3种成因类型。通过系统梳理中国29个陆相含油页岩盆地矿床特征,发现深湖腐泥型油页岩主要赋存于大中型坳陷盆地,往往具有分布范围广、空间展布稳定、品质和厚度中等的特点;发育在小型断陷盆地中的深湖腐泥型油页岩矿床具有分布范围小、横向差异大、品质良好和厚度巨大的特点。半深湖腐殖腐泥型油页岩在断陷盆地和坳陷盆地都有分布,具有分布范围小、空间上品质和厚度差异明显。湖沼腐泥腐殖型油页岩主要沉积于断陷盆地中,具有分布局限、品质好、厚度薄的特点。     

陆相碎屑岩成岩作用系统研究进展及发展趋势

文章围绕陆相碎屑岩成岩作用系统这一议题,概述了成岩作用系统研究的发展历程,总结近年来国内外成岩作用系统的研究进展,提出了未来的研究趋势。认为当前陆相碎屑岩成岩作用系统研究取得的进展包括5个方面:(1)原始沉积环境对成岩作用系统的影响,(2)成岩流体对成岩作用系统的影响,(3)构造作用对成岩作用系统的影响,(4)成岩系统的封闭性与成岩作用的关系,(5)层序控制下的成岩响应。未来成岩作用系统研究的趋势:各种实验手段的革新和综合利用、成岩系统过程恢复、成岩作用定量化研究及多学科交叉融合等方面将是未来成岩作用系统研究的主要方向,必将推动成岩作用系统研究进入新的阶段。     

Sulfur Isotopic Variation of Yanshanian Magmatic-hydrothermal Deposits in Southern China

Abstract: Sulfur isotope data (δ³⁴S) of sulfides of more than 6700 samples from 157 ore deposits associated with Early and Late Yanshanian granitic and volcanic activities in South China are reviewed and summarized. Averaged δ³⁴S values of individual deposits vary from ‐9. 3 to +20. 6%, and show a normal distribution pattern with the average of +2%. About 88 % of the ore deposits have values within the range, ?2.5 ? +13.6‰, of associated Yanshanian granitoids. There is a temporal‐spatial variation of δ³⁴S values of the ore deposits. However, no clear zonal distribution parallel to geotectonic NNE lineaments was observed. Spatial distribution of ore sulfide δ³⁴S values in most of the NE part of the whole studied area coincides with that of Yanshanian granitoids and volcanic rocks. A downward tendency of the average values in time is: +3. 0% (n=7, J₁) → +1. 6% (n=29, J₂) → +1. 7% (n=68, J₃) → +1. 8% (n=37, K₁) → ?1. 5% (n=16, K₂). There is an “island” of high and variable δ³⁴S values (0? +16.5‰) occurring within a generally low trough zone (?8 ? 0%) of N‐S about 800 km and E‐W 100 to 300 km, bounded by 110°E ? 116°E longitudes and 22°N ? 31°N latitudes. The island occurs at the junction of three tectonic units and a NE‐trending crustal matching line implying a variety of magmatism occurred at the junction. The low trough zone coincides with a low ferric/ferrous ratio zone of Early Yanshanian granitoids, indicating their genetic relationship. Different genetic types of ore deposits show different histogram patterns suggesting different relationships to magmatic rocks and host strata. Granite/greisen/pegmatite type deposits are most closely associated with granitoids, with average ore sul‐fide δ³⁴S values for individual ore deposits ranging between ‐2. 0 and +4. 1%, and an average of +0. 5% (n = 15) close to type meteoric value of 0%. Porphyry‐type deposits have also narrow range of ?2.2 ? + 4.9‰, with an average value of +1. 1% (n = 18). Skarn‐type dominated ore deposits have a nearly normal distribution pattern with an average of +1. 6% (n = 62), ranging from ‐5. 3 to +11. 5%. Volcano‐subvolcanic ore deposits range between ‐3. 1 and +5. 9% with an average of +2. 3% (n = 19). Other types of hydrothermal ore deposits have averaged δ³⁴S values of individual ones from ‐9. 3 to +20. 6%, with average value of +1. 3% (n=43). Vertical and horizontal zonations of δ³⁴S values of ore deposits around their associated granitoid plutons are observed in several localities. Such zonations may be caused by interaction between magma and/or magmatic fluids and host sedimentary rocks, as well as the evolution of physico‐chemical conditions of ore‐forming fluids. Spatial distribution of ore sulfur isotope compositions is also clearly controlled by tectonics and deep faults. Ore sulfur isotope composition is sometimes strongly affected by host sedimentary rocks, especially by evaporite sulfur with much higher δ³⁴S value and partly by biogenic sulfur with low δ³⁴S value. The δ³⁴S values of Yanshanian granitoids are from ‐2. 5 to +13. 6% for both rock samples and pyrite/pyrrhotite separates from granitic rocks, with similar spatial distribution pattern to those of associated ore deposits. The ore deposits associated with ilmenite‐series granitoids have δ³⁴S values ranging between ‐7. 5 and +10. 4% with an average of +1. 0%, while the ore deposits associated with magnetite‐series granitoids ranging between ?8.0 ? +11.5‰ with an average of +1. 1%. δ³⁴S values of ore deposits tend to converge to +3% as the Fe₂O₃/FeO ratio of associated granitoids increases from 0. 45 to 8. 7.     

Characteristics of Hydrogen-rich Coals in Southern China: Implications from Organic Geochemistry and Carbon Isotopic Compositions

The organic geochemical characteristics of hydrogen-rich coal in southern China were investigated synthetically through organic geochemistry and carbon isotope analyses.The results showed that the hydrogen contents of the test samples were more than 5.0% and the H/C atomic ratios were between 0.76-1.06.Samples were found to be composed mostly of Type Ⅱ-Ⅲ℃ kerogen,consistent with good hydrocarbon-generation potential.The R_o(0.54-1.10%)and T_max(430-453℃)values imply that the hydrogen-rich coals were in low maturity to mature stages.Stable carbon isotopic ratios(δ¹³C_org)of the samples used varied from ?24.5‰ to ?23.4‰,the barkinite content ranging from 13.9% to 83.3%,indicating a predominantly terrestrial origin with marine influence during coal formation.Some organic geochemical parameters showed corresponding changes as the hydrogen content increased from 5.0% to 7.0%,however,the source inputs changed significantly when hydrogen content was greater than 6.0%.Terrestrial higher plants gradually become predominant within the coal-forming materials,whereas this dominant position is not apparent at lower hydrogen contents,which is attributable to the strong seawater effect during the hydrogen-rich coal formation process.