气体水合物的晶体结构和成因动力学

气体水合物是一种新近发现的新型能源矿产,因其巨大的潜在价值正日益受到各国政府和学者们的重视。基于理论分析、实验研究和计算机模拟的成果,学者们对其晶体结构和成因动力学已有较深入的认识。本文着重探讨I型结构和Ⅱ型结构的气体水合物及其成因动力学问题,并分析了它们的形成过程和形成速率。     

气体水合物的基本特征,形成条件及成因初探

气体水合物为冰雪状笼形包合物,由甲烷（乙烷,二氧化碳等）和水在低温高压下形成。主要有两种结构（结构Ｉ型和结构Ⅱ型）两种成因类型（生物成因和热解成因）。分布于极地永冻层和海底沉积层中,海底温度和压力,地热梯度,气体成分,同生水盐度等控制着水合物稳定带基底的深度和厚度,原地细菌生成模式和流体孔隙扩散模式是两种主要的成因模式。     

准噶尔盆地东南缘煤矿硫化氢气体成因研究

位于准噶尔盆地东南缘与北天山北麓、博格达山的盆-山结合部位的煤矿主要发育有下—中侏罗统西山窑组和八道湾组低变质烟煤。区内诸多矿井(区)煤岩层、井下水、采空区及出露温泉(井)水体中硫化氢富集异常,且硫化氢往往与二氧化碳共存。煤层瓦斯气体组分以N2、CH4为主,伴有H2S、CO2及C2H6、C3H8等重烃组分,瓦斯气体组分中硫化氢最高可达2.11%,对煤矿工人的职业健康和安全生产造成严重的影响。区域煤层埋藏深度大多处于200~900m,地层温度小于40℃,SRB繁衍激烈,样品中检测值平均为791个/g样品。沿径流方向,地下水矿化度逐渐增高,pH值也逐渐上升,Ca2+浓度逐渐下降,水体富含SO2-4,在充足的有机质及还原环境中,容易发生BSR作用,形成硫化氢。区域各煤层硫化氢丰度普遍小于3.0%,煤的镜质体反射率普遍介于0.50%~0.75%,表明成煤岩阶段的古地温范围介于80.0~110.0℃,小于120℃,目前煤层埋藏深度普遍处于200~900 m,其地温小于40℃。大部分煤层甲烷碳同位素值小于-50‰,总体偏轻,CH4具有生物甲烷成因特征。煤层气中的δ13 CCO值普遍介于2-18.2‰~-11.7‰,表现出有机成因的特征。综合判断区域各煤矿H2S气体主要以BSR成因为主,不排除部分由于煤层火烧烘烤作用,由TDS或TSR成因产生。     

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。      

青海祁连山冻土区天然气水合物的气体成因研究

在祁连山冻土区发现天然气水合物之后,其气体成因或来源便成为一个重要的科学问题。开展了气体组成和同位素特征及δ13C1-1/n、C1/(C2+C3)-δ13C1、δDCH4-δ13CCH4、(δ13C2-δ13C3)-ln(C2/C3)、ln(C2/C3)-ln(C1/C2)等关系图解的综合研究,结果显示:祁连山冻土区天然气水合物的气体以轻烃为主,具湿气特征,其同位素表现为正碳同位素系列特征。研究区天然气水合物的气体为有机成因,且以热解成因为主,夹少量微生物成因(醋酸根发酵),其中,热解成因气主要与原油裂解气、原油伴生气有关,少部分与凝析油伴生气、煤成气、干酪根裂解气有关。这一分析结果可能意味着研究区天然气水合物的气体来源与油型气密切相关,而与煤型气关系不大。     

马鞍坪温泉气体成因地球化学研究

从赣中马鞍坪地区采集了 11个水样分析了温泉及冷泉的氢、氧同位素组成 ,得出温泉水起源于大气降水补给。在此基础上 ,对 4个温泉采集了气样 ,测定了气体组成的含量和氦同位素组成 ,以及二氧化碳的碳同位素 ,结果表明 :马鞍坪地区地热气体为二氧化碳型 ,温泉气的二氧化碳含量很高 ,占总体积的 97%以上 ,二氧化碳气体的δ1 3C值变化于 -4 18‰～ -7 0‰ ,平均为 -5 .63‰ ,为变质无机成因和幔源无机成因的混合物 ;其3He/4He比值变化于 (1.72± 0 .15 )×10 7～ (2 .5 5± 0 .19)× 10 - 7之间 ,R/Ra值均小于 1,属壳源成因     

南海北部天然气水合物钻探区烃类气体成因类型研究

南海北部天然气水合物钻探区水合物气、顶空气样品和沉积物样品烃类气体组分和甲烷同位素特征测试结果表明,气体样品中烃类气体以甲烷为主,含微量乙烷和丙烷,C1/(C2+C3)值均大于或接近1 000。甲烷的碳同位素值为-54.1‰~-62.2‰,氢同位素值为-180‰~-255‰,属于微生物气或是以微生物气为主的混合气,甲烷由CO2还原生成,由原地提供或侧向运移而来。沉积物样品酸解烃分析显示多数样品甲烷丰度大于90%,含一定量的乙烷、丙烷及少量的丁烷,C1/(C2+C3)值均小于50。甲烷的碳同位素值为-29.8‰~-48.2‰,呈现典型的热解气特征,显示由深部运移而来。     

关于沥青成因的讨论

以英国北威尔士和我国黔东湘西、新疆乌尔禾和塔里木的沥青为例,讨论了沥青的 Pb、Sr、Nd 同位素地球化学特征。结果表明:(1)沥青(前身物石油)的形成可能有多种途径,如壳源有机物生成(北威尔士、黔东湘西)和深源无机合成,后者的地质环境为地幔俯冲带(乌尔禾沥青)或下地壳麻粒岩相(塔里木);(2)沥青生成的时代比习惯认为的要古老得多。Pb、Sr、Nd 同位素还可给出原油运移、沥青沉淀的年龄。深入研究沥青的成因,对油气资源评价、勘探目标选择有重要意义。     

祁连山冻土区天然气水合物烃类气体组分的特征和成因

祁连山冻土区天然气水合物DK-2科学钻探试验孔水合物储集层岩心气样的烃类气体组分和c同位素分析测试结果表明,祁连山冻土区天然气水合物烃类气体组分复杂,除甲烷外,还含有较高的乙烷和丙烷;δ13C。均大于-50‰,R值普遍小于100,显示出明显的热解气特征。结合钻探区的地质背景和岩性特征,初步判断气体大多来源于深部迁移上来的油型气,并有部分原地煤成气的混合。     

祁连山冻土区天然气水合物烃类气体组分 的特征和成因

祁连山冻土区天然气水合物DK-2科学钻探试验孔水合物储集层岩心气样的烃类气体组分和C同位素分析测试结果表明,祁连山冻土区天然气水合物烃类气体组分复杂,除甲烷外,还含有较高的乙烷和丙烷;δ13C1均大于-50‰,R值普遍小于100,显示出明显的热解气特征。结合钻探区的地质背景和岩性特征,初步判断气体大多来源于深部迁移上来的油型气,并有部分原地煤成气的混合。     

祁连山冻土区天然气水合物烃类气体成因及其意义

对祁连山冻土区天然气水合物钻井岩心游离气样品开展研究,测试烃类气体的组分和碳氢同位素,判断天然气水合物的气体成因类型及成藏模式。结果显示烃类气体组分复杂,除甲烷外,还含有较高的乙烷、丙烷等重烃组分。甲烷碳同位素分布范围最广,气体成因来源相对简单,没有明显受到次生改造作用的影响。该区天然气水合物属于热解成因,判断来自深部的三叠统尕勒得寺组烃源岩。本研究可为我国高原冻土天然气水合物勘探和开发提供理论依据。     

胜利油区花沟气田非烃类气体成因研究

胜利油区花沟气田所含的气体中以 CO2 气体为主要组成 ,CO2 体积分数 φ(CO2 )高达 70 %以上 ,个别井中含有丰富的氮气和氦气 ;在气田的东部和北部为烃类气藏 ,显然这与东邻博兴生烃洼陷、西部火山活动强烈有着成因联系。对气田中 CO2 气体和稀有气体的同位素研究表明 ,δ(13 CCO2 )为 -8.3 0‰～ -3 .41‰ ,φ(He)大于 1% ,φ(3 He) /φ(4He)在 4.45× 10 -6～ 4.49× 10 -6间 ,证明其为岩浆—幔源成因 ;有利于形成 CO2 气藏的大地构造环境是地幔隆起和超壳断裂—岩浆活动带 ;该区 CO2 气藏正位于上新世 -中新世玄武岩分布区内 ,每一期岩浆的侵入和喷出就是一次成气期和可能的成藏期 ,上新世是该区最主要的非烃类气体的成藏期。     

鉴别生物成因气体主要地化指标的再认识

最近,俄罗斯地球化学工作者在汇总近25年来美国、欧洲和独联体等国家同行利用碳、氢同位素鉴别烃流体成因的资料时,对原来认为油气藏中甲烷碳、氢同位素及其不同埋深之间的变化规律有了一个新的认识。即：甲烷碳同位素较轻（δ13C（CH4）=-60‰～-70‰）的甲烷,不仅在地下浅部生成,也可在深部（达-4．5km）由烃流体决生变化而成。同时,这些气体的氢同位素也很轻（δD（CH4）＜-200‰）。他们认为深部成因的烃类气体和烃流体的分布比原来预计的要广泛得多,相应地,以前利用同位素资料确定天然气成因,以及据此结果进行的含油气性预测评价,均应进行适当的修正和补充。     

蠕英石的成因

蠕英石常见于中酸性侵入岩和片麻岩中。蠕英石石英含量与蠕英石斜长石An值或岩石中Ca含量呈正比关系。条纹钠长石、甚至钾长石的残余体出现在蠕英石中,说明蠕英石是含钙的销质气液对钾长石发生交代作用的产物。尽管有多种形态和产状的蠕英石,其成因却都是相同的。岩石受变动后形成的蠕英石应晚于未变动时形成的蠕英石。     

铀矿床的工业成因类型

本文从比较实用的角度对铀矿床的工业用成因类型进行了新的分类，分为外生和内生两类。首次列出了各类矿床的规模，矿石质量，等方面的资料，作为实例不仅有国外的矿床，而且也包含了俄罗斯和独联体各国所有重要的成矿床，可以帮助我们分析成矿作用出现的种种上具体环境并预见发现新的非传统工业成因类型的工业铀矿化的可能性。