广东三水盆地天然气非烃组分同位素地球化学

根据广东省三水盆地天然气中氦、氩、二氧化碳和氮等非烃组分的稳定同位素地球化学特征,探讨了该区天然气的来源以及大地热流。测得天然气中3He/4He（R）值为（1.60-6.36）×10-6,比大气的3Ne/4He（Ra）值(1.4×10-6)大:氩的稳定同位素组成(40Ar/36Ar=450-841)较大气氩富40Ar;二氧化碳的δ13C（PDB）值在-20-2‰的范围内,δ13N（Air）值在-57-+95‰之间:根据（?）He,4He值求得研究区的大地热流值（Q）为72-82mWm-2。大地热流和非烃组分同位素组成的高值以及研究区特别发育的火山岩等地质资料表明三水盆地有较强的地球深部流体（物质的和热的）向上溢出。一些油气藏中相当一部分氦、氩和氮来自地幔,各种天然气中均混有地壳来源的非烃气体。贫13C的二氧化碳气主要为地层中有机质分解的产物;富13C的二氧化碳则主要来自岩石化学反应的产物,并混有深部来源的二氧化碳。相当一部分大地热流源于上地幔。     

渝东南地区五峰组—龙马溪组页岩气地球化学特征及其成因分析

在对渝东南地区五峰组—龙马溪组页岩现场解吸气样的气体组分和稳定碳同位素分析的基础上,对页岩气的成因类型和烷烃碳同位素倒转原因进行了探讨。渝东南地区五峰组—龙马溪组页岩气的甲烷含量高(94.33%~98.96%),非烃组分(主要包括N_2、CO_2)含量较少,干燥系数大于0.98,为典型的干气。甲烷、乙烷碳同位素值的范围分别为-49‰~-24.4‰、-39.4‰~-29‰,含气性较好的武隆地区Y1井气样烷烃气体呈现δ~(13)C_1δ~(13)C_2δ~(13)C_3的碳同位素"完全倒转"特征,含气性较差的酉阳地区Y2井气样烷烃气体基本具正碳同位素系列特征。天然气成因类型判识标志和图版分析表明,渝东南地区五峰组—龙马溪组页岩气为有机质高温裂解的油型气,是早期生成的干酪根裂解气和后期原油裂解气的混合气,这也是引起武隆地区Y1井气样碳同位素倒转的主要原因,同时这也可能与页岩气高产有关。     

柴达木盆地天然气地球化学特征与成因

本文系统采集了柴达木盆地不同构造分区19个油气田的65个天然气样品,测试了其组分和碳同位素值,综合研究了天然气的地球化学特征及成因。柴达木盆地天然气可分为生物气、腐泥型油型气、混合型油型气、煤型气和混合气。生物气δ~(13)C_1非常轻,C_2+含量极低,分别位于-68.2‰～-61.8‰和0.06％～0.20％范围;δD和δ~(13)C_(CO_2)较重,显示了     

东胜铀矿砂岩中方解石富集及铀矿成因

东胜铀矿区方解石富集特征、无机碳氧同位素以及邻近气藏包裹体捕获压力、有机碳同位素和~3He/~4He的相关研究表明,东胜铀成矿与深层天然气存在密切关系。方解石的δ~(13)C值-19.6‰~-1.11‰,δ~(18)O值-17.13‰~-9.00‰,δ~(13)C值的变化范围较宽,可能是地表水和深层天然气影响程度不同所致。鄂尔多斯盆地北部气藏储层包裹体捕获压力从深部向浅部和从盆地西南向东北方向逐渐降低的变化趋势表明,天然气为铀的转化提供了充足的还原剂,为大型东胜铀矿形成提供了必要条件。天然气中~3He/~4He比值证明东胜直罗组铀矿砂岩中没有有意义的幔源流体贡献。这些证据表明东胜铀矿砂岩中的方解石是地表水和深部天然气共同作用的结果,这暗示了东胜大型铀矿床是由低温混合成矿作用形成的。     

新疆喀喇昆仑多宝山铅锌矿床矿物学、地球化学及成因

新疆喀喇昆仑多宝山铅锌矿床赋存于上白垩统铁隆滩组灰岩段中,明显受构造控制,矿体形态呈不规则囊状、脉状、透镜状等。成矿阶段可分为3期:早期硫化物成矿阶段(方铅矿、闪锌矿、方解石)、中期交代成矿阶段(菱锌矿、铁氧化物、白铅矿、石膏)与晚期氧化阶段(水锌矿)。硫化物阶段方铅矿的δ34S为-14‰～-0.6‰,表明S可能来源于海相硫酸盐岩的还原。Pb同位素组成集中,具有地壳来源特征,二叠系—白垩系可能提供了金属成矿物质。方解石的δ~(18)C_(PDB)为3.5‰～5.7‰,δ~(18) O_(SMOW)为22.1‰～27.1‰,来源于碳酸盐岩地层的溶解作用。交代成矿阶段菱锌矿的δ~(18)C_(PDB)为2.9‰～3.8‰,δ~(18) O_(SMOW)为16.9‰～20.3‰;白铅矿的δ~(18) C_(PDB)为2.7‰～4.4‰,δ~(18) O_(SMOW)为15.8‰～20.3‰,C、O同位素漂移可能是与大气降水的混入有关。硫化物成矿阶段方解石流体包裹体的3 He/4 He值为0.72～0.93R/Ra,~(40)Ar/~(36) Ar值为302.1～350.7,方铅矿流体包裹体的3 He/4 He值为1.17R/Ra,~(40)Ar/~(36) Ar值为298.1,交代成矿阶段菱锌矿流体包裹体的3 He/4 He值为0.22～0.46R/Ra,~(40)Ar/~(36) Ar值为292.6～295.8,白铅矿流体包裹体的3 He/4 He值为0.40～0.59R/Ra,~(40)Ar/~(36) Ar值为292.9～295.4,两个阶段成矿流体均为地壳流体与大气降水混合流体。综上所述,多宝山铅锌矿床是盆地边缘褶皱逆冲+构造流体+次生交代成矿系统的产物,硫化物成矿阶段为构造热液成因,交代成矿阶段为直接交代成因,后期发生叠加氧化作用。     

中国东北新生代火山区CO_2释放规模与成因

板片俯冲过程将地表碳带入地球内部,火山作用将深部碳输送至地球外部圈层,两者构成了地球深部碳循环的主要方式,进而影响了地史时期的气候变化。我国东北新生代火山活动被认为是太平洋板片深俯冲作用的产物,板片俯冲导致岩浆源区强烈的碳酸盐组分交代作用,进而使东北亚上地幔成为一个新生代时期的巨型深部碳库,它的活动和释放将会对全球的气候与环境变化造成重要影响。然而,有关该深部碳库向当今大气圈输送CO_2气体的规模及其演化过程尚不清楚,从而影响了进一步定量评估该碳库在全球变化研究中的地位和作用。针对上述科学问题,本文对我国东北长白山、五大连池和阿尔山火山释放CO_2气体的规模与成因进行了研究。结果表明,东北新生代火山区的土壤CO_2释放通量介于9.6～41.2g·m~(-2)·d~(-1)之间,每年向当今大气圈释放CO_2气体约为2.1Mt(其中,长白山火山区为0.94Mt,五大连池火山区为1.2Mt)。气体地球化学研究证实,长白山与五大连池火山气体均起源于太平洋板片深俯冲环境;但是,与长白山相比,五大连池火山气体具有较高比例壳源组分贡献。阿尔山火山气体的成分与长白山和五大连池火山区存在着明显的差异,它们以N_2为主( 95%),并且其δ~(15)N_(N_2)值高于空气值(1.3‰～1.9‰),~3He/~4He比值较低(0.14～0.18R_A),δ~(13)C_(CO_2)较轻(-13.7‰～-6.2‰),表明壳源富氮有机沉积物的贡献占比较大的比例。上述特征进一步表明,阿尔山火山气体在上升经过地下水时可能滞留了较长时间,混染了大量的陆壳组分,其源区并未受到太平洋板片俯冲物质的显著影响。     

江西相山沙洲铀矿床He、Ar同位素特征及其地质意义

江西相山沙洲铀矿床位于中国华南赣杭铀成矿带南西段、华南中生代陆相火山岩带西缘。本次工作系统采集了矿区内成矿期黄铁矿、方解石,开展了稳定同位素和稀有气体同位素研究。研究表明方解石的δ13CV-PDB和δ18OV-SMOW值分别为-3.2‰~-7.4‰,8.5‰~15.2‰,成矿流体中的碳主要源自地幔;黄铁矿样品流体包裹体的n(40Ar)/n(36Ar)值为303~326,n(3He)/n(4He)值为0.193~2.946 Ra;成矿流体的He—Ar同位素组成是地壳流体[n(3He)/n(4He)值较低,n(40Ar)/n(36Ar)值与大气近似]和地幔流体[高n(3He)/n(4He)和n(40Ar)/n(36Ar)值]两端元的不同比例混合产物。     

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.     

黄龙CO_2成因质疑

在“不同岩溶动力系统的碳稳定同位素和地球化学特征及其意义”一文中,笔者提出黄龙系统的CO_2可能是深部岩浆起源及灰岩遇高温分解产生的CO_2的混合物,初步计算结果,来自岩浆的CO_2占77％。据现有文献资料,这是首次提出的黄龙CO_2来自地球内部属深源CO_2的看法,它不仅对黄龙钙华的成因开创了一种全新的认识,而且也为岩溶作用与碳循环的关系提供了新的信息。但是,在分析了该文所列资料后又产生了一些疑问。 (1)黄龙沟从上游到下游8个水点的δ~(13)C值有两个特点,一是分布区间窄,集中在2.0‰～3.7‰之间,另一是数值大,全部大于0。表明碳同位素非常重。这一测试结果,显然与目前公认的幔源CO_2的δ~(13)C值不在一个级别上。幔源碳的δ~(13)C值主要是通过金刚石、岩浆碳酸岩及幔源岩石的气液包裹体的研究获得的,目前公认的幔源碳的δ~(13)C值变化在-4.7‰～-8.0‰之间,平均值约为-5‰,云南腾冲热水中的碳同位素,在总计48个δ~(13)C数据中,-2.4‰～-8.0‰之间的有32个,占数据总数的66％,平均值为     

松辽盆地庆深气田异常氢同位素组成成因研究

对松辽盆地徐家围子断陷庆深气田天然气组分、碳氢同位素和稀有气体同位素的分析表明,天然气以烷烃气为主,烷烃气碳同位素组成随着碳数增加呈变轻趋势,且δ13C1＆gt;-30‰, R/Ra一般大于1.0,δ13CCO2值介于-16.5‰~-5.1‰之间;氢同位素组成δD1=-205‰~-197‰,平均值为-203‰,δD2=-247‰~-160‰,平均值为-195‰,δD3=-237‰~-126‰,平均值为-163‰,且存在氢同位素组成倒转现象,即δD1＆gt;δD2＆lt;δD3。根据对庆深气田天然气不同地球化学特征分析,认为该气田烷烃气中重烃主要为有机成因,而 CH4有相当无机成因混入。庆深气田烷烃气氢同位素组成具有 CH4变化小,而重烃（δD2,δD3）变化大的特点。根据与朝阳沟地区天然气烷烃气氢同位素组成对比分析,认为 CH4主要表现为无机成因,而重烃气（δD2,δD3）主要为有机成因,且无机成因CH4氢同位素组成重于有机成因CH4。     

塔里木盆地前陆区和台盆区天然气的地球化学特征及成因

通过对塔里木盆地天然气碳氢同位素分析,主要存在两种类型天然气,即油型气与煤型气。油型气烷烃气碳同位素组成较轻（δ13C2＜-28‰,δ13C3＜-25‰）,氢同位素组成偏重,成烃母质主要为海相沉积环境形成的寒武系—下奥陶统或中下奥陶统烃源岩,分布区域主要为台盆区;而煤型气烷烃气碳同位素组成较重（δ13C2＞-28‰,δ13C3＞-25‰）,氢同位素组成偏轻,成烃母质主要为陆相沉积环境形成的三叠系—侏罗系烃源岩,分布区域主要为前陆区。在塔里木盆地,烷烃气同位素组成局部倒转主要与烃源岩热演化程度差异有关;同时,在局部地区硫酸盐热还原（TSR）也可引起碳同位素组成的局部倒转。塔里木盆地天然气中3He/4He值偏高可能与残留在岩石中的少量深部气体混入气藏有关。     

东胜铀矿流体包裹体同位素组成与成矿流体来源研究

东胜铀矿与典型的层间氧化带砂岩型铀矿床特征明显不同。矿物流体包裹体分析表明东胜铀矿成矿流体温度主要为150～160℃。流体包裹体的3He/4He值为0.02～1.00R/Ra,是地壳比值的5～40倍,其40Ar/36Ar同位素比值高达584～1243,明显偏离大气氩的同位素组成(40Ar/36Ar=295.5)。流体包裹体的δ18OH2O在-3.0‰～-8.75‰之间,δD在-55.8‰～-71.3‰之间,具有大气降水与岩浆水混合流体的特点。铀矿底板高岭石δ18OH2O为6.1‰,δD为-77‰,具有岩浆水的特点。铀矿方解石脉的δ13CV-PDB为-8.0‰,δ18OH2O为5.76‰,显示出地幔来源的特征。东胜铀矿成矿流体He-Ar同位素和碳、氢和氧同位素组成特征一致表明,成矿流体具有地壳与深部混合流体的特征。结合区域地质分析认为,侏罗—白垩纪鄂尔多斯盆地北部隆起区大面积分布的富铀变质岩和花岗岩遭受风化剥蚀,被大气降水搬运到当时地貌较低的东胜地区沉积。中生代鄂尔多斯盆地构造热事件和岩浆活动,促使地下深部流体和浅部油气沿断裂带和活化的裂隙上涌,充注到含铀碎屑砂岩中,为铀的活化和成矿作用提供了重要的能量。     

内蒙古商都地区CO2气成因及其意义

为了认识商都地区CO2气的成因、指导CO2气勘查,分析了气体组分、碳同位素、氦同位素、氢同位素等地球化学特征。结果表明:商都地区CO2气体积分数为97.23%~97.85%,δ13C值为-6.5‰~-5.2‰;伴生气体He同位素3He/4He为(1.69~3.35)×10-6,δD(H2)值为-760‰~-860‰,计算幔源氦的份额可达69.7%~84.8%。以上特征显示,CO2气具有明显的无机成因特征。同时,该区深大断裂发育、岩浆活动强烈及汉诺坝组玄武岩包裹体中CO2广泛分布的地质特点,表明该区具有幔源CO2形成、运聚的地质条件和过程。商都地区幔源岩浆成因的CO2气为无机成因气。商都地区地质条件及已有勘探成果,预示本地区具有良好的CO2气勘探前景。     

天然气中非碳氢化合物的稳定同位素地球化学

<正> 从天然气的勘探实践和有关天然气成因的地球化学研究来看。天然气中的非碳氢化合物的组成对解释天然气成因、迁移和蚀变过程的机理十分有益。自然界中稳定同位素丰度的变更主要是由于放射性衰变和质量分馏作用造成的。近年来,非碳氢化合物的稳定同位素丰度数据丰富了天然气本身的地球化学资料。现将天然气中的稀有气体、CO_2,N_2,硫化物和H_2O 的同位素地球化学特征简述如下。Ⅱ稀有气体稀有气体的同位素丰度随放射性衰变和其他物理过程而变更。稀有气体~3He/~4He 值     

辽宁白云金矿床成矿流体特征、成矿物质来源及成因研究

辽宁白云金矿是辽东-吉南裂谷带内典型的大型金矿床,其成矿作用复杂,为了深入揭示其成矿流体、成矿物质来源及成矿模式特征,针对白云金矿石进行流体包裹体、H,O,S及与成矿有关的岩体的研究,结果显示:5块金矿石流体包裹体的均一温度范围为152℃~370℃,主要分布在240℃~310℃,激光拉曼成分主要为CO_2和CH_4,有少量H_2O,极少数有N_2;5块金矿石δ~(34)S值为-8.5‰~+1.6‰(平均为-4.85‰),赋矿围岩(黑云片岩、变粒岩)中δ~(34)S值为+10.0‰~+17.0‰(平均为+14.57‰),地层大理岩的δ~(34)S值为-0.5‰~+13.2‰(平均为+7.17‰);5块金矿石石英中δ~(18)O为8.0‰~15.5‰,δD为-96.3‰~-73.6‰;与成矿有关的新岭岩体SHRIMP U-Pb年龄为217.6Ma±2.2Ma。流体包裹体特征表明:成矿流体为中温低盐度低密度的水盐流体,属于含N_2的H_2O-CO_2-CH_4-NaCl体系。流体中CO_2及CH_4形成与大理岩有关,极少数的N_2含量可能与大气水有关。氢氧同位素结果显示,成矿热液主要来源于深部岩浆水,后期混有部分大气降水。硫同位素特征表明,成矿物质可能主要来自岩浆热液。综上,白云金矿床的主成矿期为印支期,白云金矿床属于岩浆热液型金矿。     

五大连池火山区气体地球化学特征

根据泉(池)水中气体的组分和同位素组成,讨论了我国黑龙江省五大连池火山区气体的来源和运移。1997年8月从五大连池火山区泉(池)中采集了9个气、水样品,同年9月测定了游离气和水溶气的气体组分,氦同位素比值和二氧化碳的δ~(13)C值。气体以CO_2为主,多数样品的CO_2浓度大于80％。He和CH_4的浓度变比范围大,分别为(0.7～380)×10~(-6)和(4～180)×10~(-6)。~3He/~4He值分布在(1.05～3.2)Ra(Ra=1.4×10~(-6))。~4He/~(20)Ne值均大于大气中的值,分布在0.45～1011之间。CO_2的δ~(13)C值与地幔或岩浆CO_2的值一致,为-9.6％～-4.2％(PDB)。这些地球化学资料表明泉水为渗入地下的大     

内蒙天皮山伟晶岩的碳、氢、氧稳定同位素组成及成因分析

本文着重对天皮山伟晶岩的氧、氢、碳同位素的组成和成因进行了研究。经测定,伟晶岩中石英的氧同位素值域为12—14.4‰;平均值为13.8‰;白云母的氧同位素值域为11.5—12.2‰,平均值为11.9‰。这些数值与其围岩的氧同位素值一致,表明伟晶岩导源于周围的变质岩。白云母的氢同位素值域为-30.3——59.4‰,平均值为-48.9‰;石英中流体包裹体中水的氢同位素值域为-32——73.4‰,平均值为-59.1‰。δ~(13)O_(H_2O)和δD_(H_2O)值域表明本区伟晶岩中的水主要来自岩浆水,少部分来自地表水。石英包裹体中的碳同位素值有-5.5‰和-19.6‰两组,重碳可能来自地壳深部的原生碳,轻碳可能来自围岩中的有机碳。     

新疆喀喇昆仑火烧云超大型铅锌矿床矿物学、地球化学及成因

近年来,青藏高原北缘喀喇昆仑铅锌找矿取得重大突破,新发现的火烧云超大型铅锌矿床已成为中国最大的铅锌矿床,矿石矿物以菱锌矿、白铅矿、水锌矿为主,也是世界第二大非硫化物铅锌矿床。矿体呈似层状产出,埋藏浅,主要为褐色块状矿石,Pb+Zn平均品位近30%。可分为3个成矿阶段。早期铅锌硫化物成矿阶段(方铅矿、闪锌矿、方解石)、中期铅锌非硫化物成矿阶段(菱锌矿、锰氧化物→菱锌矿、白铅矿、石膏)与晚期表生氧化阶段(水锌矿)。硫化物阶段方铅矿的δ34S为-18.9‰～-4.2‰,非硫化物阶段热液石膏的δ34S为-20.6‰～-7.5‰,继承了硫化物阶段矿物的硫同位素特征。Pb同位素组成集中,具有地壳来源特征,二叠系—白垩系可能提供了金属成矿物质。方解石的δ18CPDB为0.6‰～3.1‰,δ18 OSMOW为15.3‰～24.6‰,菱锌矿的δ18 CPDB为-2.7‰～4.5‰,δ18 OSMOW为10.4‰～26.1‰,来源于碳酸盐岩的溶解作用;白铅矿的δ18 CPDB为-7.7‰～4.3‰,δ18 OSMOW为9.3‰～24.3‰,同位素发生漂移,可能是与大气降水的混入有关。硫化物成矿阶段方解石中流体包裹体的3 He/4 He值为0.05～0.39 R/Ra,40 Ar/36 Ar值为296.2～428.9,方铅矿中流体包裹体的3 He/4 He值为0.03 R/Ra,40 Ar/36 Ar值为290.0,成矿流体可能为中温、低盐度、中低密度的还原性壳源流体;非硫化物成矿阶段菱锌矿中流体包裹体的3 He/4 He值为0.10～0.43 R/Ra,40 Ar/36 Ar值为290.6～295.3;白铅矿中流体包裹体的3 He/4 He值为0.08R/Ra,40 Ar/36 Ar值为293.5,成矿流体可能为中低温、低盐度、中密度的壳源流体与大气降水混合流体。综上所述,火烧云超大型铅锌矿床是盆地边缘褶皱逆冲+构造流体+次生交代成矿系统的产物,硫化物成矿阶段为构造热液成因,非硫化物成矿阶段为围岩交代成因,后期发生叠加氧化作用,形成大量水锌矿。     

济阳坳陷高青—平南断裂带CO_2气藏中稀有气体地球化学特征

济阳坳陷高青-平南发育多个CO_2气藏,对气藏组分、同位素以及组分同位索相关组合进行分析,认为气藏中CO_2主要是幔源-岩浆成因.气藏同时具有高~(40)Ar/~(36)Ar和高~3He/~4He值表明:气藏中稀有气体主要来自幔源,同时有部分壳源混入;气藏中~4He/~(40)Ar~*平均值为2.15,说明该地区气藏形成主要以岩浆缓慢脱气为主,大规模CO_2及稀有气体是岩浆冷却结晶阶段所释放.其形成机理为:在随岩浆上升的过程中,随着压力和温度不断下降以及岩浆成分的变化,岩浆中CO_2及稀有气体溶解度也随之降低并析出,产生的大量CO_2及稀有气体沿着深大断裂及一些二、三级断裂交汇处输送至地层的各类圈闭中,并在适当的位置聚集成藏.     

西南三江兰坪盆地金满铜矿床成因研究:来自铜和硫同位素的联合约束

三江地区兰坪盆地中-新生代砂岩和板岩中赋存有脉状铜矿床,其成因一直存在争议。本文选取金满矿床作为实例进行了详细的铜和硫同位素研究。解析了该矿床成矿物质来源及其富集机理。研究表明金满矿床具有多期性、成矿物质多来源性。硫同位素数据显示,大部分分布在-5.0‰~+3.4‰之间,个别富集硫的轻同位素,δ~(34)S值达-10.1‰、-11.4‰、-11.6‰,认为硫主要来源于盆地蒸发岩硫酸盐,通过有机质热分解作用还原成H_2S,同时有少量生物成因硫及深部来源硫。铜同位素研究表明,成矿早阶段铜同位素δ~(65)Cu值在零附近,铜主要来源于深部地壳或上地幔,晚阶段硫化物富集铜的轻同位素,δ~(65)Cu值达-1.10‰、-1.02‰,铜主要来自盆地内成矿流体流经的地层。结合研究区成矿物质来源、流体性质及地质背景,认为不同性质流体混合发生氧化还原作用促使金属硫化物沉淀是金满矿床主要形成机制。另外,成矿流体沿断裂上涌,外界条件突变,压力下降,气体逸出等过程对硫化物沉淀也起到一定作用。