东北漠河盆地甲烷碳氢稳定同位素异常及形成机制

东北漠河盆地是我国陆域多年冻土区天然气水合物聚集成藏及勘探的潜在区域。近几年,在漠河盆地实施天然气水合物钻探实验井和气源探井的过程中发现,该区甲烷碳、氢同位素δ^13 CCH4、δDCH4值明显偏低,负向偏移特征明显:碳同位素δ^13 CCH4 值多数小于-60‰,最低达-82.9‰;氢同位素δDCH4 值绝大多数低于-350‰,最低达-450‰。通常,埋深小于1 500m的范围,甲烷碳同位素δ^13 CCH4 值随深度增大,氢同位素δDCH4 值随深度减小;深度大于1 500m,甲烷碳、氢同位素δ^13CCH4 、δDCH4 值随深度同步增大。研究表明:漠河盆地的甲烷碳稳定同位素负向偏移,主要与甲烷的微生物成因有关;甲烷氢稳定同位素负向偏移,则是盆地所处较高纬度独特气候引起的地表水蒸发或大气冷凝降水过程的瑞利蒸馏和乙酸发酵的甲烷生成方式共同作用的结果。     

中国活动火山区甲烷的碳同位素研究

中国长白山天池、腾冲、五大连池等主要活动火山区逸出气体中甲烷的碳同位素组成测试结果显示,腾冲、长白山（不包括天池火山口内湖滨）火山区岩浆来源气体中甲烷的δ^13C值的变化范围与国际上地热区甲烷大致相同,平均值分别为-19．0‰,-32．6‰;五大连池火山区与天池火山口内湖滨强气体释放带逸出甲烷的δ^13C值较低,平均值分别为-45．8‰和-47．9‰,类似于东非裂谷带基伍（Kivu）湖的甲烷。研究认为,这些低δ^13C值甲烷可能直接来自上地幔;岩浆来源甲烷在火山喷发过程中的动力学分馏导致了其δ^13C值的降低,岩浆源区越深,其δ^13C值越低;岩浆源区深度（d）与甲烷δ^13C值有如下关系：d（km）=0．0107（δ^13C1）^2＋1.14。岩浆来源CO2和CH4之间的碳同位素分馏温度可指示气体最后源区的深度。     

煤成甲烷、乙烷碳同位素动力学研究和应用--以鄂尔多斯盆地上古生界煤成气为例

同位素动力学模型的发展和应用使天然气的研究工作进入了一个动态的研究阶段。迄今为止,大多数研究工作集中在甲烷的碳同位素动力学模拟。而少有地球化学家对乙烷及其他重烃气组分的碳同位素组成的动力学模拟加以重视。本文在甲烷碳同位素动力学模型基础上,编制了限定体系下乙烷的同位素动力学模拟软件。并在热解模拟实验的基础上对鄂尔多斯盆地上古生界煤成气甲烷、乙烷的同位素演化进行了模拟,获得长期累积甲烷、乙烷的同位素值分别为δ^1C1=-33．46‰3、δ^13C2=-23．1‰,与上古生界储层中天然气的组分特征（δ^13C1=-32．95％。、δ^13C2=-23．41‰）基本一致,与下古生界天然气的同位素组成存在着明显的差别,说明上古生界煤与上古生界天然气存在着源—气的对应关系;而对下古生界天然气来说,上古生界煤系不是主要的气源岩。     

景谷盆地低演化油气的同位素地球化学特征

对云南景谷盆地第三系原油及其伴生气的研究，共采集了油样6个，气样4个，进行了原油及其族组成、气体甲烷及其同系物的碳同位素测定，结果表明景谷盆地大牛圈原油富集轻碳同位素，其δ^13C1值为－32.2‰-31.0‰，族组成碳同位素也偏轻，并具有δ^13C饱＜δ^13C芳＜δ^13C非＞δ^13C沥异常分布的类型曲线，各组成之间同位素组成的相对差值较小。这些都反映出原油主要来自湖相烃源岩，形成于低演化阶段的未熟－低熟原油。原油伴生气甲烷明显富集δ^12C,δ^13C1值－57.8‰～-53.8‰，用低演化阶段油型气δ^13C1与R0模式计算景谷盆地烃源岩的成熟度约为R0＝0.3%-0.5%，与景谷盆地地质背景基本一致。伴生气乙烷碳同位素偏重，甲烷同系物碳同位素出现反序列现象，可能有煤成气贡献的多源复合。上述特征表明，它是与盆地原油同型、同阶段的产物，即油为湖相烃源岩形成的未熟－低熟原油，气为同一演化阶段形成的油型气，其阶段和地球化学特征与天然气的“过渡带”气相当，因此主源为低演化阶段形成的油型气。     

长岭断陷深层天然气成藏期研究

利用榆深1井营城组未熟样品的热模拟实验、碳同位素分馏实验以及长深1等井的流体包裹体测试结果,在热史恢复的基础上,根据化学动力学和碳同位素分馏动力学理论,从烃源岩生烃史、甲烷碳同位素分馏效应以及包裹体均一温度等方面,对长岭断陷天然气成藏期加以判断。长岭断陷甲烷碳同位素均值为-33.11‰,碳同位素分馏效应显示天然气为116 Ma以来累积聚集成藏;生烃史表明营城组源岩在100～67.7 Ma大量生气,沙河子组在125～74 Ma达到生气高峰;同时包裹体证据表明查干花次洼的烃类气主要在110～78 Ma聚集成藏,伏龙泉次洼主要在110～1 Ma成藏。成藏期的判断结果说明:长岭断陷沙河子组早期生成的天然气未聚集成藏,仅116 Ma以后生成的天然气才具有成藏贡献,损失约14%左右;而营城组烃源岩生烃较晚,有利于成藏,包裹体证据也印证这一观点。     

川西坳陷侏罗系天然气气源对比研究

川西坳陷侏罗系天然气具有δ13C1<δ13C2<δ13C3 的正常系列分布特征,为典型的热催化成因的煤型气,天然气母质类型主要为腐殖型。通过岩石组合特征分析,认为侏罗系天然气大部分来源于上三叠统须五段源岩,须四段和侏罗系本身源岩（如自流井组暗色泥岩）可能也有一定贡献;轻烃特征研究也说明了须五段源岩对侏罗系天然气有较大的贡献;δ13C1-Ro关系更进一步说明了侏罗系天然气主要来源于须五段烃源岩,而孝-新-合地区须四段和自流井组源岩可能有一定程度的贡献。     

内蒙古西部额济纳旗地区X井油气显示特征与油气源探讨

根据内蒙古额济纳旗地区X井白垩系额济纳旗组、侏罗系麻木乌苏组、古生界顶面风化壳等不同层段的油气显示特征和钻井泥浆烃类气体组分、甲烷C同位素的分析结果,认为侏罗系和白垩系油气显示特征相同,为油与气显示,气体样品的干燥系数(C1/C总)为0.80~0.87,甲烷C同位素δ13C1为-48.19‰~-50.87‰,表现了低成熟热解气的特征;古生界风化壳为气显示,天然气干燥系数(C1/C总)为0.91~0.92,甲烷C同位素δ13C1为-21.56‰~-30.91‰,表现了高成熟热解气的特征。该井及邻区的中生界、古生界烃源岩干酪根类型及其演化程度具有显著的差别,中生界烃源岩以低成熟混合型干酪根为主,古生界烃源岩为成熟—高成熟(或过成熟)的混合型-腐泥型干酪根。表明该区存在以中生界侏罗系—白垩系低成熟烃源岩为油气源的油气系统和古生界高成熟(或过成熟)烃源岩为气源的油气系统,指示了古生界油气资源前景。     

内蒙古西部额济纳旗地区X井油气显示特征与油气源探讨

根据内蒙古额济纳旗地区X井白垩系额济纳旗组、侏罗系麻木乌苏组、古生界顶面风化壳等不同层段的油气显示特征和钻井泥浆烃类气体组分、甲烷C同位素的分析结果,认为侏罗系和白垩系油气显示特征相同,为油与气显示,气体样品的干燥系数(C1/C总)为0.80~0.87,甲烷C同位素δ13C1为-48.19‰~-50.87‰,表现了低成熟热解气的特征;古生界风化壳为气显示,天然气干燥系数(C1/C总)为0.91~0.92,甲烷C同位素δ13C1为-21.56‰~-30.91‰,表现了高成熟热解气的特征。该井及邻区的中生界、古生界烃源岩干酪根类型及其演化程度具有显著的差别,中生界烃源岩以低成熟混合型干酪根为主,古生界烃源岩为成熟—高成熟(或过成熟)的混合型-腐泥型干酪根。表明该区存在以中生界侏罗系—白垩系低成熟烃源岩为油气源的油气系统和古生界高成熟(或过成熟)烃源岩为气源的油气系统,指示了古生界油气资源前景。     

川中-川南地区须家河组天然气同位素组成特征

川中-川南地区须家河组天然气烃类组成以甲烷为主,主要分布在80%～96%之间;天然气干燥系数(C1/C1-5)以小于0.95为主,为典型的湿气.天然气同位素组成包括C1-c4碳、氢同位素等.总体特征是碳、氢同位素值主要受成熟度的影响,均表现出较轻的特点, δ13C1,值介于-43‰～-37‰之间,δ13C2值介于-30‰～-24‰之间;δDCH4值介于-190‰～-150‰之间,δDC2H6值介于-150‰～-110‰之间,δD2与δD1的差值大于15‰,明显轻于海相层系的天然气,具有煤型气特征,表明须家河组天然气主要来源于上三叠统煤系烃源岩.天然气甲烷碳同位素值与干燥系数之间有很好的正相关关系,同时,甲、乙烷氢同位素值也呈正相关关系.     

鄂尔多斯盆地奥陶系海相碳酸盐岩生烃性能与中部长庆气田气源成因研究

用激光 -荧光显微镜等有机岩石学方法 ,挑选样品中有明显生、排烃现象的碳酸盐岩 ,再以测定的这类碳酸盐岩的有机碳含量为依据 ,确定本区高成熟碳酸盐气源岩残余有机碳的下限指标用 0 .13%～ 0 .14 %比较合理。根据碳酸盐岩储层孔隙中充填沥青和皮膜状残余沥青的分布和含量 ,论证了陕参 1井等奥陶系碳酸盐岩地层在地质历史中 ,存在若干油气有效储层。采用连续升温 ,步进取样的热模拟实验方法 ,揭示了本区煤与碳酸盐岩干酪根随热演化作用增强 ,烃类气体产物的干燥系数增大 ,δ1 3C1 、δ1 3C2 明显变重的规律 ,并根据样品实验结果推算 ,本区石炭系—二叠系煤最大生气阶段的δ1 3C1 应为 - 2 7‰～ - 2 8‰ ,碳酸盐岩最大生气阶段的δ1 3C1 应为- 31.7‰～ - 33‰。在气源成因判识中 ,根据主生气期阶段对天然气成藏储聚的贡献最大、甲烷碳同位素较重以及长庆气田风化壳气藏天然气δ1 3C1 重值区并不与石炭系—二叠系煤的镜质组反射率高值区匹配的现象等进行气源判识 ,认为长庆奥陶系风化壳气藏 ,具有下古生界海相碳酸盐岩气与上古生界石炭系—二叠系煤成气的混源成因     

塔中地区奥陶系喜马拉雅山期S干气充注的证据

塔中地区奥陶系天然气成因多样;Ⅰ号坡折带中东部奥陶系天然气以高干燥系数、 甲烷同位素值重为特征;与塔深1井寒武系原油裂解气接近;应主要来自寒武系原油裂解气成因。寒武系贫H2S、 高成熟原油裂解气在喜马拉雅山期时;气侵奥陶系油气藏;得到了以下主要证据的支持: 1）天然气甲烷δ13C值大多比Chung et al.（1988）天然气模式甲烷δ13C值计算值高3‰以上;2）干燥系数与甲烷δ13C值大体上具有正相关关系;3）天然气干燥系数与H2S含量大体上具有负相关关系。这些特征表明;存在贫H2S、 相对富13C甲烷为主的干气与富H2S、 相对贫13C甲烷的湿气混合作用。奥陶系中H2S-δ34S 值为14‰～20‰;远低于中深1井寒武系原地热化学硫酸盐还原作用（TSR）成因的H2S（33‰）;支持了奥陶系中H2S并不是来源于寒武系古油气藏。于是提出;来自寒武系贫H2S的干气在喜马拉雅山期对良里塔格组和鹰山组油气藏发生了气洗;油气藏的气/油比值增大、 导致了原油蜡含量增高、 甲烷δ13C值发生正偏移。     

伊犁盆地南缘有机-无机流体耦合铀成矿作用

伊犁盆地是中国西北部重要的产铀盆地,虽然前人对其成矿流体进行过较为系统的研究,但成矿流体的组分、来源等依然存在较大分歧,尤其是该区成矿流体与蚀变特征、铀成矿的内在联系研究较少。利用偏光显微镜、扫描电镜、电子探针等手段对含矿层砂岩蚀变特征进行系统分析,并通过分析流体包裹体特征、流体-围岩相互作用形成的蚀变矿物中稳定同位素的组成特征及该区构造演化特征,对有机-无机流体耦合铀成矿作用进行示踪。研究表明：该区流体包裹体主要含有气烃包裹体、液烃包裹体和盐水包裹体;与砂岩型铀矿有关的蚀变类型主要有黏土化、碳酸盐化、硅化及金属矿化,其中黏土化以高岭石化为主;高岭石δ¹⁸O_V-SMOW 为11.8‰～13.7‰,δD_V-SMOW 为-93‰～-48.3‰,与高岭石平衡流体的δ¹⁸O_{（水）V-SMOW}为-10.3‰ ～-5.1‰ ; 方解石胶结物δ¹³C^V-PDB 为-18.2‰ ～-7.2‰ , δ¹⁸O_V-PDB 为-14.5‰ ～-5.8‰ ,δ¹⁸O_V-SMOW 为15.9‰～24.9‰;黄铁矿δ³⁴S_V-CDT为-32.21‰～1.2‰。上述特征揭示,伊犁盆地南缘砂岩型铀矿成矿流体是由大气降水性质的地表水（无机）和煤系地层有机质热演化脱羧基作用产生的有机酸及伴生的CH₄ 等还原性气体（有机）两部分组成,铀矿体与蚀变矿物皆是有机-无机流体混合及其与周围砂岩相互作用的结果,且此过程伴有微生物的参与。     

窑街煤田碳酸盐与突出气体的同位素组成特征

为探讨窑街煤矿突出CO₂气的成因与来源,对煤田中方解石、菱铁矿和水中溶解HCO₃-及沉淀碳酸盐的碳、氧同位素组成进行测试研究,并对“5.24”突出点涌出气的13C_CO2值和3He/4He值进行了测定.结果表明,煤田中CO₂气的碳同位素组成发生了复杂的分馏效应而和各种可能母质的碳同位素组成难以进行简单的对比;突出点气体的3He/4e值表明其为典型的壳源气;煤田中烧变岩可能为突出气的气源.     

辽河盆地烃类气体组分及同位素组成

辽河盆地是一新生代断陷盆地,盆地内天然气资源丰富,天然气成因复杂.本文通过对该盆地80个天然气样中烃类气体组分组成及同位素组成的分析研究,探讨了该盆地烃类气体的成因,为盆地天然气勘探提供了地球化学方面的信息.     

南堡凹陷2号构造带天然气成因分析

南堡凹陷2号构造带天然气成因研究薄弱,采用地质地球化学途径对深、浅层天然气特征及其形成机制进行了研究。分析表明,该构造带天然气以烃类气体为主,非烃组分以CO₂、N₂和H₂S为主,且主要集中在深部潜山天然气中;天然气的干燥系数(C₁/C_1-5)为0.68~0.94,具有典型的湿气特征,其中南堡280断块天然气相对偏干;天然气碳同位素整体上具有正碳同位素系列趋势,少量样品出现碳同位素部分倒转。依据母质类型和成熟度的分析,将该构造带天然气划分为3种类型：成熟阶段早期形成的混合气(东一段、馆陶组)、成熟阶段晚期形成的混合气(老堡南1断块)、高成熟阶段形成的煤型热解气(南堡280断块)。综合分析认为,第三系浅层东一段和馆陶组天然气来自于东三+沙一段烃源岩,潜山天然气主要来源于沙三段偏腐殖型烃源岩,沿断层和不整合运移到储集层中。这个研究对南堡油田深浅层天然气勘探具有重要参考价值。     

内蒙古白乃庙铜矿床稳定同位素地球化学特征及其地质意义

内蒙古白乃庙铜矿床位于中亚造山带温都尔庙加里东增生带铜多金属成矿带,矿床包括南、北两个矿带,南矿带矿体产于白乃庙组绿片岩中,北矿带矿体主要产于加里东期花岗闪长斑岩体内。成矿作用大致分为早、中、晚3个阶段,分别以石英－黄铁矿,石英－黄铜矿、辉钼矿,石英、方解石－方铅矿、闪锌矿组合为标志。同位素测试结果显示：石英流体包裹体中的δ¹⁸O_H2O值在-3.2‰~5.5‰之间,δD变化范围为-94.2‰~-69‰,随着成矿作用的进行,δD基本不变,δ¹⁸O_H2O逐渐降低;热液方解石的δ¹³C_PDB为-5.4‰~-2.4‰,δ¹⁸O_SMOW为-3.1‰~10.9‰,随着成矿作用的进行,δ¹³C_PDB基本不变,δ¹⁸O_SMOW逐渐降低;硫化物的δ³⁴S值变化范围为-0.6‰~-6‰,显示出幔源硫的特征。碳、氢、氧、硫同位素显示南、北矿带不同成矿阶段流体主要来自岩浆系统,且南、北矿带间没有明显差异,但南矿带流体显示有更多大气降水和壳源物质的加入。结合矿床地质特征分析,认为在加里东期古洋壳经俯冲作用发生部分熔融形成花岗闪长岩岩浆,并沿着裂隙上升到浅部,带来成矿物质,对原始矿源层的成矿物质进行活化富集,在白乃庙岛弧带形成白乃庙斑岩铜矿床。     

安徽省铜陵桂山铜铅锌矿C-H-O-S-Pb 同位素地球化学特征及其意义

安徽铜陵桂山铜铅锌矿床是铜陵矿集区沙滩脚矿田内近年来新发现的以铜矿为主,伴生铅锌矿的中小型多金属矿床,该矿床的矿体主要赋存于三叠系南陵湖组灰岩与青山花岗闪长斑岩体接触带附近及花岗闪长斑岩体内。本文在对该矿床地质特征的研究基础上,对代表性（岩）矿石进行碳、氢、氧、硫、铅同位素研究分析,据此约束该矿床的成矿流体和成矿物质来源。研究成果显示, 桂山铜铅锌矿床中方解石样品中δ¹³C_V-PDB 值为−3.2‰～2.0‰ 间,δ¹⁸O_V-SMOW 为8.3‰～15.2‰ 间,石英流体包裹体水的δD_V-SMOW 为−112.6‰～−6.8‰,δ¹⁸O_V-SMOW 为10.5‰～14.7‰,矿石中硫化物δ³⁴S值变化范围为−0.9‰～4.1‰,具塔式分布特征,矿石铅中的²⁰⁶Pb /²⁰⁴Pb 比值为18.409～18.585,²⁰⁷Pb /²⁰⁴Pb 比值为15.588～15.703,²⁰⁸Pb /²⁰⁴Pb 比值为38.483～38.843,以上指示了桂山铜铅锌矿床的成矿流体主要来源于岩浆水,并有大气降水的加入。分异成矿流体的岩浆可能来源于地幔,且伴有上地壳物质混入的特点。岩浆-地幔的溶解作用,伴有地层中碳质的混入。     

辽河盆地天然气中重烃异常富集重碳同位素的成因探讨

近年来大量的研究结果表明天然气碳、氢同位素组成特征是判识天然气成因类型、进行气源对比、估算天然气的成熟度和确定天然气是否被次生改造等的有效地球化学手段。通常认为甲烷的碳同位素组成主要受源岩的母质类型和热演化程度的影响,乙烷、丙烷等重烃碳同位素组成主要决定于源岩有机母质的碳同位素组成,同时也明显地受热演化程度的影响。在辽河盆地发现一类碳同位素组成异常的天然气。这类天然气是分布于辽河盆地东部凹陷桃园地区和黄金带地区的部分浅层天然气,其甲烷的碳同位素组成δ13C₁值为-44‰～-40‰,乙烷δ13C₂值为-13‰～-6.6‰,丙烷δ13C₃值-6.1‰～+3.3‰,该类天然气的乙、丙烷异常富集重碳同位素,到目前为止在天然气藏中还是首次发现。根据地球化学资料和地质背景分析认为这天然气应是未成熟阶段的生物气或低成熟阶段的生物-热催化过度带气经过细菌氧化后形成的。     

表生环境中镁同位素的地球化学循环

近些年表生环境中镁同位素分馏取得了一系列重要研究进展,这些新认识为深入理解表生环境中镁同位素地球化学循环奠定了基础。表生环境中镁同位素的地球化学循环主要涉及风化、河流搬运、碳酸盐沉淀、水岩反应等重要地质过程。风化过程中镁同位素发生显著分馏,硅酸盐风化产物中富集重的镁同位素,轻的镁同位素易进入水体。河流搬运过程中,镁同位素不发生分馏,但外源输入可能影响水体的镁同位素组成。河水汇入海洋后,碳酸盐沉淀过程可导致轻的镁同位素以碳酸盐的形式从海水中移出。在海底高温水岩反应过程中,海水中绝大多数的镁(80%~87%)都进入岩石,循环后的热液可能富集轻的镁同位素。海底低温水岩反应过程中海水的镁可以进入岩石并形成次生矿物,此过程的镁同位素分馏主要与次生矿物的形成有关。此外,海水中的镁易与黏土矿物发生交换反应,此过程黏土矿物倾向于吸附轻的镁同位素。总之,在表生环境中上地壳的镁(δ26Mg约为-0.22‰)经历风化作用、河流搬运、海洋贮存,最终以碳酸盐岩(δ26Mg一般小于-1‰)或与玄武岩发生反应的形式重新回到岩石圈。     

中国煤型气区的构造环境、典型气藏及勘探方向Ⅱ--中、新生界煤型气

本篇论述中、新生界煤型气的有关问题。中生界煤型气资源集中分布在北方,气源岩以侏罗纪煤系为主,以西北区资源前景最好。其中吐-哈盆地最具代表性,构造环境反转是本区煤层气形成并富集的特殊构造条件。新生界煤型气资源则集中分布于大陆架裂谷系,第三纪煤系为主力气源岩,裂谷高温构造环境是源岩热演化生烃的有利条件,而背斜-断层圈闭是最有利成藏的构造类型。崖13-1气田为本区典型代表并具自生自储的特点。