淮南煤田张集煤矿煤层中稳定有机碳同位素分布特征

通过对淮南煤田张集煤矿9个煤层的33个煤样稳定有机碳同位素的分析,研究了碳同位素值(δ13C)在煤层中的分布特征和变化趋势.研究表明:张集煤矿煤的δ13C值范围为-23.44‰-25.37‰,平均-24.18‰,不同煤层的δ13C值范围不同,为煤层识别和对比提供了新的依据;自下而上由4-1煤至11-2煤层碳同位素均值呈波动变化,在6煤和9-1煤处分别达到极小值和极大值,这种差异反应了不同煤层的成煤植物生长时期古环境的变化,特别是大气中CO2和温度的变化,与沉积环境也存在着相关性.     

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。      

淮北煤田祁东煤矿煤和瓦斯中稳定碳同位素分布特征及其地质成因

对淮北煤田祁东煤矿6个煤层的24个煤样和12个气样的稳定有机碳同位素分析,分别研究了煤和瓦斯中碳同位素的分布特征和变化趋势,为不同煤层及瓦斯源分析提供理论依据。研究表明:祁东煤矿煤的δ13C为-25.11‰~-22.76‰,6-1煤层至9煤层碳同位素均值呈波动变化,可能受当时成煤时期沉积环境的影响;瓦斯的δ13C₁为-63.65‰~-52.51‰,表现出次生生物成因气的变化特征,二氧化碳碳同位素特征（-22.61‰~-17.96‰）表明其均是煤热解而来。      

麦盖提斜坡奥陶系碳酸盐岩碳氧同位素特征及其意义

依据实测的塔里木盆地麦盖提斜坡玉北地区41个碳酸盐岩碳氧同位素数据,结合岩石学方法,研究了碳氧同位素的组成、演化及其地质意义。数据显示,δ~(13) C值主要分布在-2.6‰~0.7‰,均值为-1.0‰;δ~(18) O值分布在-9.4‰~-3.5‰,均值为-6.9‰。玉北地区古盐度为118.39~126.34,平均为121.94。奥陶系碳酸盐岩淡水改造作用明显。碳氧同位素的组成和演化不但可以指示沉积环境,而且还与生物生产率以及古海平面变化呈正相关性:δ~(13) C的低值对应于局限台地台内滩亚相沉积环境;δ~(13) C的高值对应于开阔台地滩间海、台内滩亚相沉积环境。碳氧同位素组成还对成岩环境有明显响应:鹰山组δ~(13) C与δ~(18) O均向高负值偏移,表明经历过强烈的表生岩溶作用;蓬莱坝组δ~(13) C低—中负值,δ~(18) O表现为高负值,在白云岩储层中可见鞍状白云石及燧石,主要为深埋藏成岩环境;良里塔格组同位素特征为δ~(18) O高负值,δ~(13) C低正值,并且在进入埋藏岩溶阶段之前还经历过风化壳岩溶作用。     

古生代海洋碳同位素演化

本文给出对中国古生代海相碳酸盐岩地层的系统的碳同位素研究结果。对密集地采自寒武纪、奥陶纪、泥盆纪、石炭纪和二叠纪5个海相碳酸盐岩地层剖面的681个样品作了碳同位素研究。所得到的古生代海相碳酸盐岩地层δ¹³C值长趋势演化的模式表明,从寒武纪(δ¹³C平均为-0.3‰)到石炭纪(3‰)和二叠纪(3.4‰)逐渐富集¹³C.此变化模式与古生代有机碳的埋藏数量有关,或许与大洋中脊体系的体积变化有关。     

浙江江山石炭-二叠系碳酸盐岩碳氧同位素特征研究

对浙江江山石头山剖面船山组、栖霞组碳酸盐岩进行了 C、O同位素测定. Mn/Sr比值、δ18O值和δ18O-δ13C散点图检验表明,所得同位素数据反映了碳酸盐岩的原始沉积特征.δ13C和δ18O值变化范围分别为- 5.4‰～ 4.4‰和- 12.2‰～- 5.6‰,平均值分别为 0.5‰和- 8.4‰ .在石炭纪-二叠纪分界线附近没有发生明显的同位素漂移现象.本区碳同位素地层曲线与根据沉积微相推断的海平面变化曲线十分吻合,表现为δ13C高值区海水变深.海水在剖面上的变化规律是浅-中等-较深-中等,相应的δ13C演化曲线表现为波谷段-具次级起伏的相对平缓段-波峰段-平缓段.栖霞组台坪相δ13C值大于船山组台坪相,而且曲线较平直,反映海水较深且环境较稳定.研究区地层记录中的海平面从早到晚逐渐增高,与全球海平面变化曲线不一致,可能与浙皖海盆发生过整体沉降有关.这一区域性差异也在碳同位素记录中得到印证,本区晚石炭世晚期-早二叠世早期δ13C值从老到新慢慢增大,最后再略为下降,演化趋势与 Veizer et al.的碳同位素年代演化曲线相反,说明碳同位素演化在一定程度上能反映区域地壳演变状况.     

我国煤层甲烷碳同位素分布特征与瓦斯成因类型划分探讨

以170余组煤层甲烷碳同位素测定结果为依据,分析了我国煤层瓦斯的δ13C,值分布特征,探讨了瓦斯成因类型划分,研究结果显示：δ13C,值分布范围为～73．3％0—27．3‰,δ13C,值随煤的变质程度的增加总体增大,无烟煤阶段以后,δ13C。的变化趋于平稳,在-35‰上下波动;根据煤层甲烷碳同位素与煤级之间的变化关系,以煤的最大镜质体反射率作为指标,将我国煤层瓦斯成因分为次生生物成因气、混合成因气和热成因气三大类,并指出了我国部分煤矿区的瓦斯成因类型。     

黄陵矿区煤层底板异常涌出气体成因类型

黄陵矿区属于煤油气共生矿区,区内多个工作面发生底板气异常涌出。为探明底板异常涌出气体的成因类型,采集煤层底板气样44个、2号煤层气样12个,进行甲烷碳同位素(δ13C₁)、乙烷碳同位素(δ13C₂)及甲烷氢同位素(δD_CH4)等地球化学参数测试。测试分析结果表明,煤层底板异常涌出气不是来源于2号煤层,其甲烷碳同位素(δ13C₁)测值为-52.20‰~-42.80‰,乙烷碳同位素(δ13C₂)值为-37.20‰~-29.01‰,成因类型属油型气。通过对区域烃源岩分布及地层裂隙系统的分析,认为黄陵矿区底板异常涌出气可能来源于三叠系延长组烃源岩。      

老挝帕奔金矿床同位素地球化学特征

对矿床热液成矿期含金方解石中H、O、C稳定同位素测定,探讨主成矿期成矿流体和成矿物质来源,为深入研究帕奔金矿成矿机制、成矿作用提供了新的地球化学资料。含金方解石碳氧同位素~(13)C_(V-PDB)值分布在-4.5‰~-5.2‰之间,~(18)O_(V-SMOW)值分布于20.0‰~20.8‰之间,含金的方解石矿物来源为流体与二叠纪海相碳酸盐岩相互作用产物;含金方解石矿物中包裹体水的δD值在-49‰~-92‰之间,δ~(18)O-H_2O的范围为8.32‰~13.42‰,成矿流体来源与岩浆活动存在密切关系。     

湘西黔东地区铅锌矿床C、O同位素地球化学特征及其对成矿过程的指示

近年来湘西黔东地区铅锌矿产勘查成果显著,已发现矿床(点)200余处,铅锌矿主要产于寒武系—奥陶系碳酸盐岩地层中。通过对该地区典型铅锌矿床碳酸盐围岩和成矿期方解石的C、O同位素组成分析,结果表明:碳酸盐围岩的δ13CPDB值(-1.16‰~1.70‰,均值0.51‰)和δ18OSMOW值(18.56‰~22.42‰,均值21.04‰)变化范围较小,组成相对均一,在δ13CPDB-δ18OSMOW图上投影点位于海相碳酸盐岩区;而成矿期方解石的δ13CPDB值(-5.80‰~0.42‰,均值-1.18‰)比围岩略低,δ18OSMOW值(12.96‰~23.05‰,均值18.36‰)有明显的下降,在δ13CPDB-δ18OSMOW图上投影点主要位于上地幔区和海相碳酸盐岩之间。根据C、O同位素组成特征并结合前人研究成果,认为成矿流体中的C主要来源于碳酸盐围岩,S来源于地层中的膏盐层,Pb、Zn主要来源于下寒武统牛蹄塘组地层,成矿流体是一种高盐度的低温热卤水,它与碳酸盐围岩的水-岩反应和降温的耦合作用是该地区成矿期方解石和矿石矿物沉淀的主要机制。     

中国南部睦化剖面泥盆纪/石炭纪界线处δ~(13)C异常的意义

中国南部贵州省的睦化剖面是国际泥盆纪/石炭纪三个界线层型候选剖面之一。虽然地层和古生物的资料已有发表,但稳定同位素的研究尚未做过。睦化剖面详细的δ~(13)C和δ~(18)O的分析结果揭示,在Siphonodella crenulata牙形石带底部存在一个有意义的短暂δ~(13)C负异常,其值为—8～9‰。这是首次在泥盆纪与石炭纪界线处发现的δ~(13)C负异常,这类似于二叠纪/三叠纪界线、白垩纪/第三纪界线 前寒武纪/寒武纪界线报导的δ~(13)C异常。因     

塔里木中央隆起区奥陶纪碳同位素特征及其地层意义

对塔里木板块中央隆起区3口钻井及巴楚露头区南一沟剖面采集的139个碳同位素样品进行分析对比,查明中上奥陶统碳同位素组成及演化特征。鹰山组δ13 CPDB值均0,分布范围在-2.50‰~-0.5‰之间,平均值约-1.5‰;一间房组δ13 CPDB值均接近0‰,分布范围在-0.40‰~0.6‰之间,平均值约为0;恰尔巴克组—良里塔格组δ13 CPDB值均0,分布范围在0.40‰~2.9‰之间,一般在1‰上下,平均值不低于1.2‰。三者δ13 CPDB值差异明显,可作为该区地层划分对比依据。中央隆起区中上奥陶世发生过2次大的δ13 C正漂移,第一次正漂移发生于中奥陶世大坪期(O12)末到达瑞威尔期(O22)初期,δ13 CPDB变化幅度在1‰以上;第二次正漂移发生于中奥陶世达瑞威尔期(O22)末到晚奥陶世桑比期(O13)初期,δ13 CPDB变化幅度接近2‰。2次正漂移导致鹰山组、一间房组、恰尔巴克组以及良里塔格组碳同位素值出现明显差异,这一变化特征与达坂塔格一间房露头区相应层位一致,与贵州桐梓红花园剖面也很相似,与柯坪露头区大致相似。     

烷烃碳同位素对页岩含气性的指示意义——以四川盆地及周缘龙马溪组为例

以四川盆地及周缘龙马溪组为例,分析了烷烃碳同位素平面分布特征以及倒转情况,定量研究了烷烃碳同位素值与热演化程度、埋藏深度及含气量之间的关系,并探讨了造成不同区块烷烃碳同位素倒转程度差异的主要原因。结果表明:(1)龙马溪组页岩气组分具有典型的干气特征:CH4含量介于95.32%～99.59%,平均为98.44%;C2H6含量较少,介于0.09%～0.74%,平均为0.52%;C3H8含量普遍很低。(2)烷烃碳同位素表现为自盆地边缘向盆地中心逐渐变轻的特征,δ13C1值介于-36.9‰～-26.7‰,平均为-30.27‰;δ13C2值介于-42.8‰～-31‰,平均为-34.9‰;δ13C3值介于-50.5‰～-33.1‰,平均为-37.28‰。(3)整体上,四川盆地及周缘龙马溪组页岩气烷烃碳同位素具有完全倒转(δ13C1δ13C2δ13C3)的特征,页岩气成藏过程中干酪根裂解气与滞留烃裂解气的混合可能是导致烷烃碳同位素发生倒转的主要原因。(4)同位素定量分馏模型显示滞留烃裂解气在页岩气中的占比多大于60%,指示两种裂解气混合比不同是造成烷烃碳同位素倒转程度差异的主要原因;整体上,随滞留烃裂解气含量的增多,δ13C2值减小,烷烃碳同位素倒转程度增大,页岩的含气量也逐渐增加。     

塔里木盆地原油轻烃单体烃碳同位素组成特征

为探讨塔里木盆地原油类型和油源问题,运用色谱-同位素质谱分析技术,分析了该盆地塔中、塔北、塔东与库车地区的典型原油轻烃单体烃碳同位素组成。结果表明,不同结构轻烃化合物中,支链烷烃与环己烷系列比环戊烷系列更具明显的成因判识意义。2-甲基环戊烷2 mC_5、3-甲基环戊烷3 mC_5、3-甲基环己烷3 mC_6、环己烷CYC6与甲基环己烷mCYC_6等化合物的δ~(13)C在煤成油最高,δ~(13)C大于-21‰;湖相油次之,δ~(13)C位于-25‰~-22‰之间;再次之为寒武系-下奥陶统海相原油,δ~(13)C位于-27‰~-21‰之间,最轻的为上奥陶统海相原油,δ~(13)C小于-28‰。其碳同位素值可以较好的判别该盆地寒武系-下奥陶统海相油、上奥陶统海相油、湖相油与煤成油。优选的8个特征化合物碳同位素可以作为原油成因类型的划分标志,尤其是2-甲基环戊烷2 mC_5、3-甲基环戊烷3 mC_5、3-甲基环己烷3 mC_6、环己烷CYC6与甲基环己烷mCYC_6等化合物。特征轻烃化合物的碳同位素组成可成为不同成因原油的划分标志。     

桂江流域河流有机碳特征

通过对桂江流域内植物、土壤碳同位素、河流有机碳含量及同位素进行系统取样测试分析发现,桂江流域C3植物的δ13C范围为-37.89‰~-23.27‰,C4植物δ13 C范围为-14.49‰~-12.00‰。土壤碳库的δ13 C范围为-30.43‰~-11.56‰,平均值为-24.32‰。土壤碳库主要受C3途径植物控制,C4途径植物对土壤碳库的δ13 C影响有限,植物残体转化成土壤有机质的过程中产生有机碳同位素分馏效应,造成土壤有机碳同位素比植物碳库偏重4.42‰。桂江河流DOC分布范围0.68~2.16mg/L,平均值为1.39mg/L。ρ(POC)分布范围0.11~1.14mg/L,平均值为0.37mg/L,DOC/POC的范围1.31~9.04,ρ(DOC)ρ(POC),成为水体有机碳的主要形式。流域水体中δ13CDOC值的范围为-29.682‰~-15.377‰,平均值为-24.810‰;δ13CPOC值的范围为-27.886‰~-24.271‰,平均值为-25.868‰;两者均位于土壤有机碳库同位素范围内,说明河流有机碳主要来源于土壤的机械侵蚀和土壤有机质的降解,受人类生产生活有机废弃物和河流自生浮游植物的代谢分泌物影响小。     

滇东北巧家茂租铅锌矿成矿流体中的碳来源及矿床成因浅析

巧家茂租铅锌矿是滇东北赋存于上震旦统灯影组白云岩地层中的代表性铅锌矿床之一,通过对5件不同产状矿体中与成矿有关的热液成因碳酸盐矿物白云石和方解石样品的C-O同位素示踪分析,发现成矿流体中的碳主要有3种来源:(1)白云石的δ~(13)C_(V-PDB)值介于0.6‰～3.5‰,δ~(18)O_(V-SMOW)值介于17.9‰～18.5‰,具有明显的海相碳酸盐岩去碳酸盐化来源特征;(2)方解石的δ~(13)C_(V-PDB)值主要集中于-5.7‰～-1.95‰,δ~(18)O_(V-SMOW)值介于13.80‰～17.5‰,来自碳酸盐岩的溶解作用;(3)下层矿的方解石δ~(13)C_(V-PDB)值出现了较大负值(δ~(13)C_(V-PDB)=-28.9‰),同时较高的氧同位素值(δ~(18)O_(V-SMOW)=17.6‰)显示有机物氧化来源的有机碳同位素组成特征。综合前人的研究成果,认为茂租铅锌矿的形成与二叠纪峨眉山玄武岩浆热液无关,成矿物质除了前人认为的来源于基底地层和赋矿地层,区域上泥盆系碳酸盐岩也是重要的铅锌源。     

大别-苏鲁造山带大理岩碳氧同位素地球化学研究

大别-苏鲁造山带的大理岩分布非常广泛,在三叠纪的陆-陆碰撞中,经受了不同程度的变质作用。本文对分布在大别地区北淮阳、苏家河、桐柏、宿松和苏鲁地区张八岭、五莲和坪上等地区的浅变质大理岩进行了碳氧同位素分析。结果发现,除了张八岭大理岩δ~(13)C值出现明显正异常(1‰～8‰)外,其他地区大理岩的δ~(13)C值均处于0±2‰(PDB)范围之内。所有地区大理岩的δ~(18)O值都有不同程度的降低,最低的δ~(18)O值达到4.5‰(SMOW)。与前人对大别-苏鲁超高压大理岩碳氧同位素研究结果相对比,我们发现大理岩δ~(13)C值分布与岩石是否经过超高压没有联系,而主要反映了其原岩沉积的时代和环境,并且其特征可以与发生在新元古代的冰川事件相关联。区域性的δ~(18)O值降低则说明,大部分岩石都经过了流体交换,并且流体的主要成分是水,含碳很少或者不舍碳,因此流体的来源是大气降水,可能与新元古代冰川溶融有关。     

胶北地体荆山群大理岩碳氧同位素地球化学特征及其对Lomagundi-Jatuli事件的指示

古元古代大气圈快速大量充氧,地球表生系统发生一系列重要变化,其中之一是23～206Ga碳酸盐岩碳同位素正异常现象,称Lomagundi-Jatuli事件,颇受瞩目,成为当前国际研究前沿。胶北地体荆山群普遍经历高角闪岩相-麻粒岩相变质作用,其下部禄格庄组碳酸盐地层发育。本文研究了山后地区荆山群禄格庄组26件大理岩和7件白云质石英岩样品,获得δ~(13)C_(carb)值在-08～+34‰(V-PDB),平均+14‰,其中大理岩δ~(13)C平均值为+16‰,白云质石英岩δ~(13)C平均值为+09‰。氧同位素值变化于93‰～202‰(V-SMOW),平均140‰。样品碳-氧同位素值之间具有很好的正相关性,且有13件样品Mn/Sr比值大于6,说明高角闪岩相的变质作用可能使δ~(13)C_(carb)下降了3‰～5‰,原始沉积碳酸盐的δ~(13)C_(carb)值高达+84‰,明显正异常,是全球性Lomagundi-Jatuli事件的响应。     

吐哈盆地煤成油的同位素地球化学证据

分析了吐哈盆地原油和下侏罗统煤系源岩全烃、族组分和正构烷烃分子碳同位素 ,并与国内外已知煤成油进行了对比研究 ,旨在为吐哈盆地煤成油提供同位素地球化学证据。研究表明 :吐哈盆地原油 δ13C分布于 - 2 5.1‰～ - 2 7.8‰之间 ,平均值 - 2 6.6‰ ( 4 7) ;与中下侏罗统煤系源岩氯仿沥青“A”δ13C分布范围和平均值基本一致 ;与国内外已知煤成油 δ13C可以对比 ;原油 δ13C饱 分布于 - 2 5.2‰～ - 2 8.2‰之间 ,平均值 - 2 6.9‰ ( 2 8) ;δ13C芳 位于 - 2 4 .7‰～ - 2 7.1‰范围 ,平均值在- 2 5.9‰ ( 2 7) ;δ13C非 的分布范围为 - 2 5.1‰～ - 2 7.3‰ ,平均值 - 2 6.3‰ ( 2 6) ;δ13C沥 分布在- 2 5.2‰～ - 2 8.1‰范围 ,平均值 - 2 6.9‰ ( 2 1) ;与氯仿沥青“A”族组分 δ13C的分布范围与平均值基本相似 ;与我国已知煤成油 δ13C饱 和 δ13C芳 的分布范围和平均值也类似 ;原油正构烷烃分子碳同位素具有随碳数增大而变轻的特征 ;C7～ C2 7正构烷烃δ13C大致分布于 - 2 2‰至 - 32‰之间 ;氯仿沥青“A”正构烷烃分子碳同位素基本落在原油正构烷烃分子碳同位素的分布范围内 ;与我国已知煤成油类似 ,因此 ,吐哈盆地原油确系煤成油     

有机化学物质碳氮稳定同位素系列标准物质研制

实验室和研究人员所使用的碳、氮同位素标准物质一般由国际原子能机构(IAEA)获得,然而近年来,随着碳氮同位素在实验室质量监控、方法评价、仪器校准等方面的广泛应用,市场需求量不断增加, IAEA研制的碳、氮同位素标准物质的种类与数量逐渐不能满足科学研究快速发展的需求。我国急需研制适应当今分析技术水平的有机质碳氮同位素国家标准物质用以进行质量监控、方法评价、仪器校准。为保证量值传递精度,本文研制了4个有机化学物质的碳氮稳定同位素标准物质,其中3个为尿素样品,1个为L-谷氨酸。经检验4种标准物质的均匀性通过F值检验,标准物质的δ~(13)C和δ~(15)N值经过一年的稳定性检验,特征量值变化在测量方法允许的不确定度范围内,由此判定δ~(13)C和δ~(15)N值稳定性良好。由包括研制单位实验室在内的12家实验室协同定值,采用高温燃烧-气体同位素质谱法测定了δ~(13)C和δ~(15)N值,系列标准物质δ~(13)C和δ~(15)N认定值区间呈梯度分布,δ~(13)C值为-40‰～0‰,δ~(15)N值为-10‰～30‰,涵盖了我国天然样品中有机质碳氮稳定同位素组成范围;研制的系列标准物质δ~(13)C的定值扩展不确定度不大于0.08‰,δ~(15)N的定值扩展不确定度不大于0.09‰,定值水平与国际标准物质相当。该系列标准物质已被国家质检总局批准为国家一级标准物质,批准号为GBW04494～GBW04497。可被用于地质、生态、环境等多种样品δ~(13)C和δ~(15)N比值测定时的分析监控、仪器校准、方法评价、质量保证和质量监控。