不同地质环境下原油裂解生气条件

烃源岩生成的油主要有3种赋存形式:源内分散液态烃、源外分散液态烃和源外聚集液态烃.3种赋存状态液态烃由于所处温压环境不同,周围介质的条件不同,有机无机的相互作用导致原油发生裂解条件有差异.原油与不同介质配样的生气动力学实验表明,不同介质条件下甲烷的生成活化能分布差异较大,碳酸盐岩对油裂解条件影响最大,可大大降低其活化能,导致原油裂解热学条件降低,体现在油裂解温度的降低;泥岩次之,砂岩影响最小.碳酸盐岩、泥岩和砂岩对油的催化裂解作用依次减弱,不同介质条件下主生气期对应的Ro值:纯原油1.5%～3.8%;碳酸盐岩中的分散原油1.2%～3.2%;泥岩中的分散原油1.3%～3.4%;砂岩中的分散原油1.4%～3.6%.压力对原油裂解作用的影响较为复杂,在慢速升温条件下,压力对油裂解生气有抑制作用,而在快速升温条件下,压力对油裂解生气作用影响不显著;压力的大小在原油裂解的不同演化阶段作用效果也不同.以塔里木盆地中下寒武统为例研究油裂解生气量,原始生油量2232.24×108t,剩余油量806.21×108t,油裂解气量106.95×1012m3.     

原油裂解气和干酪根裂解气的地球化学研究(Ⅰ)——模拟实验和产物分析

采用高温模拟技术,对原油、氯仿沥青"A"、原油族组分(饱和烃馏分、芳烃馏分、非烃馏分和沥青质馏分)、烃源岩和干酪根样品进行模拟实验并对其产物进行系统地球化学研究.结果表明不同类型样品模拟实验的气态烃产率特征存在着明显差异,尤其是原油组分中各馏分由于化学结构上的不同,这种差异性更加明显.此外,不同类型样品裂解气体组分中C2/C3值不仅与C2/iC4值而且与模拟温度具有较好的对应关系,模拟温度在500~550℃时,C2/C3值约为2,对应的C2/iC4值约为10.当模拟温度大于500℃以后,烃源岩和干酪根裂解气的C1/C2,C1/C3明显高于原油和氯仿沥青"A"的裂解气.在同样的模拟温度下,烃源岩和干酪根裂解气的干燥系数明显高于原油和氯仿沥青"A"裂解气,当模拟温度在500~800℃范围内,两者的差值总体上在10%以上.这些特征为原油裂解气和干酪根裂解气的区分提供了重要理论依据和地球化学参数.     

中国部分盆地原油氮同位素地球化学特征

测定了中国部分盆地不同性质原油的氮同位素组成, 结合分子有机地球化学的部分方法, 对中国不同盆地原油的氮同位素地球化学进行了初步研究. 所测定中国不同性质原油氮同位素组成分布在−6‰~20‰之间. 不同类型盆地原油的氮同位素组成有不同分布, 淡水沉积环境原油的δ¹⁵N较低, 大致在1‰~5‰左右; 咸水和半咸水沉积环境形成的干酪根和原油δ¹⁵N较高, 通常在10‰以上, 有些甚至超过17‰. 塔里木塔中地区奥陶系原油δ¹⁵N最低, 大多在0以下, 反映出可能以海相碳酸盐岩有机质为主要来源的特点. 分馏作用影响氮同位素的分布范围. 微生物的降解作用往往会引起δ¹⁵N明显增加. 油气运移过程导致同位素比值下降, 但近距离的运移对同位素组成分布影响不大.     

海原断裂带东南段土壤气体地球化学特征

在海原断裂带东南段4个地点跨断层测量了土壤气中He、H2、N2、O2、CH4、C2 H6、Rn和Hg 的浓度及He、H2、CH4、Rn和Hg的通量.测量结果表明,N2/O2、Hg和Rn的背景值分别是4.2、50.4ng/m3和5.8k Bq/m3;土壤气中He和CH4在海原断裂带东南段端部有强烈异常,并且脱气强烈,通量...     

昭通地区流体观测井地下水地球化学特征

对昭通地区12口流体观测井及其周边5个地表水体进行取样测试,分析其水化学组分和氢氧同位素,确定该地区流体观测井的地球化学背景特征,为该区流体测项的跟踪分析提供基础支撑。水岩平衡结果显示:相较于其它观测井,昭阳一中井地下水水岩平衡状态更接近于部分成熟水,表现为地下水补给过程缓慢,水岩作用程度较高;其余观测井均处在未成熟水阶段,表现出补给路径较短,水岩相互作用较弱等特点。氢氧同位素组成显示:研究区内大多数流体观测井补给源均为大气降水,但补给方式略有差异。水化学组分演化过程显示:自2014年以来,大多数井含水层水体未发生新的水岩作用过程,并且与其附近的河流水力联系密切。     

青藏高原雪冰中正构烷烃的组成特征及其环境意义

研究了青藏高原的祁连山七一冰川、东昆仑山玉珠峰冰川、唐古拉山小冬克玛底冰川以及念青唐古拉山羊八井地区古仁河口冰川雪冰样品中自然来源和人类活动排放产生正构烷烃的含量变化及其分子组合特征。结果表明,正构烷烃的含量从青藏高原东北部到南部依次减小,与高原南部的达索普冰川、阿尔泰山的Belukha冰川和Sofiyskiy冰川没有数量级上的差别,但是都高于格陵兰冰芯记录,表明亚洲大陆冰川雪冰中人为来源和自然来源的正构烷烃具有比格陵兰冰芯较高的负载量。正构烷烃的分布特征表明,它们主要来自高等植物蜡和化石燃料燃烧的产物,低等生物贡献很小。生物来源的正构烷烃在总正构烷烃中的百份含量低于人类活动排放产生,表明快速的工业化发展已经影响到青藏高原冰川中有机污染物的组成变化。从青藏高原中南部到东北部,∑nC21^-／∑nC22^＋和（nC15＋nC17＋nC19）／（nC27＋nC29＋nC31）的比值依次降低,正构烷烃的碳优势指数（Carbon Preference Index,CPI）值逐渐升高（玉珠峰受人为影响严重除外）,说明从高原中南到东北部,高等植物和陆生植物的贡献增大,海洋中的菌藻类低等生物和水生生物贡献减小。     

延怀盆地地下热水与稀有气体的地球化学特征

对在延怀盆地采集的 14组 (次 )地下热、冷水和气体样品的分析结果表明 ,地下热水主要是大气降水成因的 ,其循环深度为 16 0 0～ 380 0m ,深部最高温度为 57～ 112℃ ,滞留时间为 50～30 32 0a ;热水中的稀有气体为大气、壳源和幔源成因 ;热水与气体在地震前的异常变化与热水所处的断裂构造及其活动性密切相关。关于该区地下热水的年龄和幔源气体的发现为首次报道 ,它对该区的断裂活动性、地震危险性研究和热水合理利用具有重要的意义     

松辽盆地主要发震构造土壤氢气地球化学特征

松辽盆地中部地质构造发育、断裂纵横交错,历史上曾发生多次强烈地震,其中扶余—肇东断裂、呼兰河断裂是松辽盆地内部主要发震构造。气体地球化学对地下物理化学条件改变响应灵敏,是指示地震和构造活动的有效指标,在地震短临预测、地震前兆研究以及构造活动分析中占据着重要的地位。通过在扶余—肇东断裂、呼兰河断裂的次级断裂——绥化—蒙古山断裂开展土壤氢气测量,发现活动断裂破碎带附近土壤氢气出现显著变化特征。结果表明：(1)扶余—肇东断裂各测线氢气异常阈值浓度比为1.8～2.3,异常峰值浓度比为3.0～6.4。(2)绥化—蒙古山断裂各测线氢气异常阈值浓度比为1.8～2.5,异常峰值浓度比为3.5～5.7。(3)对比异常衬度曲线发现,扶余—肇东断裂背景浓度、异常阈值、峰值浓度均明显高于绥化—蒙古山断裂,这与扶余—肇东断裂近年来地震活动显著活跃有关,可能包含了地震前构造活动增强的信息。(4)活动断裂破碎带附近土壤氢气显著变化,可能与两条断裂性质、地质构造单元、局部应力环境和断裂构造活动强弱等有关。     

470铀矿床地球化学特征及成矿机理探讨

470火山岩型铀矿床主要有两种铀矿化类型,即铁-铀型和铀-钼型.含矿主岩主要为粗面岩,具有独特的“麻子构造”;通过对矿床岩石化学、共生及伴生元素、稀土元素、稳定同素、成矿温度、成矿年龄等地球化学特征研究,分析了矿床的成矿机理,建立了铀成矿地球化学模式.     

生物地球物理:地球物理方法在研究生物地球化学过程中的应用和发展

微生物广泛参与了其所处地质环境的物理和化学性质改造过程.监控微生物与地质介质之间相互作用的过程并了解其机制对近地面环境工程中土壤及地下水污染整治等实际应用有着至关重要的作用.地球物理勘测成像技术不仅能够在传统应用中测量和表征地表以下的物理特性变化, 大量直接有效的证据表明这些方法还可以捕获孔隙介质中的生物地球化学变化的动态过程, 包括监测微生物、微生物活动以及它们与矿物之间的相互作用.生物地球物理(Biogeophysics)作为勘探地球物理的一个新兴分支学科, 包含了微生物学、生物地球科学以及地球物理勘测等多个学科, 侧重于研究微生物与地质介质相互作用对地球物理场的影响.过去十几年在生物地球物理领域的研究充分表明和验证了地球物理勘测方法的独特优点(最小化侵入、时空连续及跨尺度运用), 并为将传统勘测方法用于探索跨时间空间各尺度的地下生物地球化学动态过程提供了理论及实验依据.本篇综述将系统介绍生物地球物理学科的理论背景、发展和研究前沿.首先讨论微生物及其活动引起的孔隙介质中物理化学性质的变化.其次, 将侧重于探讨微生物活动对包括地电法、电磁法、探地雷达以及地震法等不同地球物理场的响应.最后将讨论生物地球物理领域的机遇、挑战和潜在应用.     

大兴安岭四方山天池全新世以来沉积物正构烷烃分布、单体碳同位素特征及古环境意义

对位于大兴安岭中北段四方山天池全新世以来湖泊沉积物中正构烷烃的分布特征及其单体碳同位素组成进行了讨论分析.结果表明,正构烷烃碳数分布范围为nC_(17)~nC_(33),绝大多数样品具有单峰型的分布特征,少数样品呈现双峰型分布特征,单峰型以nC_(27)为主峰,双峰型分布中前峰群以nC_(21)为主峰、后峰群以nC_(27)为主峰;短链正构烷烃(nC_(21))奇偶优势不明显,中链(n C23~n C25)和长链正构烷烃(nC_(27))具有明显的奇碳优势;正构烷烃的分布特征揭示四方山天池湖泊沉积物中的有机质来源于陆生植物和水生植物的共同输入,并以陆生植物贡献为主.全新世以来,四方山天池湖泊沉积物中长链正构烷烃单体碳同位素值(δ~(13)C_(27~31))逐渐偏负,与太阳辐射的变化表现出明显的一致性,表明在轨道尺度上该区域的有效湿度的逐渐增加主要受太阳辐射的控制,湖泊水位的变化则既受到西太平洋副热带高压和鄂霍次克海高压相对位置的影响,又受到东南季风和东北季风势力强弱的制约.根据多种气候代用指标的变化,全新世以来四方山天池湖泊环境及其区域气候演化可以划分为5个阶段:(1)11.2-8.0 ka BP:区域有效湿度较低,陆生C_3植物中木本植物比例略有增加,湖泊水位频繁波动,湖泊初级生产力下降,湖泊营养状态发生贫化;(2)8.0-6.4 ka BP:区域有效湿度增加,陆生C_3植物中草本植物比例略有增大,湖泊水面收缩、水位下降,湖泊初级生产力变化不大,湖泊营养状态较为稳定;(3)6.4-3.4 ka BP:区域有效湿度比上一阶段更高,陆生C_3植物中木本植物扩张,草本植物比例相对收缩,湖泊水位上升、水面扩大,湖泊初级生产力增加,湖泊营养状态发生好转;(4)3.4-2.4 ka BP:区域有效降水量继续增加,陆生C_3植物中草本植物比例升高,湖泊水位下降、水面收缩,湖泊初级生产力下降,湖泊营养状态发生贫化;(5)2.4-0.9 ka BP:区域有效湿度较高,陆生C_3植物中木本植物逐渐增加,湖泊水位上升、水面扩张,湖泊初级生产力增加,湖泊营养状态有所好转.四方山天池湖泊沉积物所记录的全新世以来区域气候环境演化历史,既与中国东北地区其他高分辨率气候记录有较好的一致性,也存在着差异性,表现出独有的区域气候特征.     

氯仿沥青“A”、原油及其族组分裂解气轻烃地球化学特征

对原油、氯仿沥青"A"、饱和烃馏分、芳烃馏分和沥青质馏分在裂解过程中轻烃化合物的组成特征系统研究显示,随着模拟温度的增高,样品中轻烃化合物正构烷烃、支链烷烃和环烷烃逐渐减少,最终消耗殆尽;而甲烷、苯及其同系物的丰度明显增加,成为主要产物.不仅提出了苯/正己烷与甲苯/正庚烷比值可作为原油裂解程度的指标;而且发现不同类型样品在裂解过程中,轻烃常用的成熟度参数iC4/nC4,iC5/nC5,异庚烷值、2,2-二甲基丁烷/正己烷与(2-甲基己烷+3-甲基己烷)/正庚烷比值,随着模拟温度的增加其变化规律与油气藏中发现的现象一致,揭示这些参数可能是油气演化过程中有效的成熟度指标.     

北大别饶拔寨退变质榴辉岩的地球化学特征

北大别饶拔寨退变质榴辉岩贫Na2O，K2O。微量元素MORB标准化图中富集部分大离子亲石元素(Rb，Ba)，其它元素分馏小，无明显的Nb，Ta等负异常。稀土总量低，轻稀土亏损到轻度富集，无明显的Eu异常。这些特征反映其原岩为大洋拉斑玄武岩。北大别可能是扬子俯冲板块的北缘。     

北祁连大岔大坂蛇绿岩的地球化学特征及其成因

在大岔大坂蛇绿岩中存在 3组火山岩 :第 1组为典型的玻安岩 ,以富Si,Mg ,贫Ti,HREE和HFSE为特征 ;第 2组Ti,HREE和HFSE丰度略高 ,Mg′值变化大 ,指示经历了分离结晶作用 ,是玻安岩岩浆演化的产物 ;第 3组为具MORB特征的拉斑玄武岩 .根据MORB与玻安岩的存在 ,推测大岔大坂蛇绿岩产于岛弧和弧后盆地环境     

原油作为金运移的载体:可能的岩石学和地球化学证据

有机质与黔西南烂泥沟金矿床关系密切 .在区域上 ,有机碳与金在断裂带内共同富集 .有机岩石学和PIXE分析研究表明 ,与矿化关系密切的焦沥青粘附在石英脉壁上或充填微细石英脉 .焦沥青富含金 ,并与载金矿物黄铁矿和毒砂等紧密共生 .热模拟实验表明 ,在水 油 岩共存体系中 ,成矿流体中的金 99%将在原油相中富集 .原油在金矿成矿过程中的作用是 :原油作为金的载体携带金进入三叠系浊积岩 ,与氧化性的流体相遇发生热分解和热化学还原作用 ,金从原油中释放并被还原沉淀 ,富集成矿 .     

西藏纳木错表层沉积物中正构烷烃的来源与空间分布特征

通过测定纳木错现代植物和表层沉积物样品中的正构烷烃,结合主成分分析方法,明确了表层沉积物中烷烃的主要来源,并初步分析了它们在湖泊中的空间分布特征.研究结果显示,沉水植物所含烷烃以n-C21-C25为主,具有n-C23的峰值;陆生植物主要含n-C27-C33烷烃,具有n-C29或n-C31的峰值;但垫状点地梅(Androsace tapete)和香柏(Sabina pingii)的主峰碳却是n-C33烷烃,这在以往研究中鲜有报道.在纳木错表层沉积物中,正构烷烃具有典型的n-C31和n-C23双峰分布形式,来源于低等菌藻类、沉水植物以及陆生植物,其中碳数小于C20的短链烷烃主要来源于低等菌藻类,其空间分布均一,由低等菌藻类的浮游生活型所决定;长链烷烃主要来源于高等植物,含量从滨岸到湖中心逐渐减少,这与其在运移和沉积过程中受微生物的持续降解作用有关,此外,来源于陆生植物的n-C27-C33烷烃因河流汇水面积和流量不同而存在空间差异,这值得重视和进一步研究.     

地球化学数据库管理平台的建设与思考

为更好地发挥地球化学数据及方法在异常分析及震情跟踪研判中的作用,提高地球化学数据获取的便利性及数据存储的可靠性,规范异常核实及流动观测等地球化学样品的采集及检测流程,实现地球化学数据的自动分析及相关图件的自动绘制,中国地震台网中心建立了基于Linux系统的地球化学数据库管理平台,该平台应用数据库、地理信息系统(GIS)、WebGIS等技术,集成了样品送检、实验室检测、报告产出、数据存储筛选下载分析、图件绘制等功能,利用Piper图、Na-K-Mg三角图、同位素分析等方法,分析不同样品的地球化学特征,并给出相关图件。平台自推广以来,收集了大量的地球化学数据,提升了数据的可利用性,降低了地球化学数据分析的技术门槛,在异常性质分析及震情跟踪研判中发挥了作用。