碳同位素在油气地质研究中的应用和进展

稳定同位素地球化学是发展较快的学科之一,七十年代起被广泛应用于油气地球化学研究中。本文综述了碳稳定同位素在油气地质研究中的应用和进展,同些应用主要包括确定源油的形成环境与形成时代;进行油／油、油／源对比;判别天然气的成因类型关进行对比;判断天然气的成熟度。     

乙烷稳定碳同位素动力学模拟及地质应用

详细介绍了限定体系下乙烷稳定碳同位素动力学模拟过程及煤成乙烷的同位素演化规律。地质模拟结果展示,煤成天然气乙烷演化规律与甲烷类似,低熟阶段存在一个下降的趋势,其最轻同位素值为-27.8‰,与我国常用的煤成气判别标准基本一致,对应有机质成熟度(Easy%Ro)为1.0。随后,乙烷稳定碳同位素逐渐变重,与Ro之间呈良好的线性关系。     

全油正烷烃和类异戊二烯碳中同位素的变化

油样和源岩中沥青的碳同位素分析，主要是根据馏分法或全馏分法（即饱和烃、芳烃和ＮＳＯ化合物）完成的。量到最近，前人对单个碳氢化合物中碳同位素组成的研究受到了下列两个问题的限制：（１）使单个化合物分辨率平衡；（２）为获得完善的分析结果而取得足够的分析原料。前人对单个碳氢化合物中碳同位素组成变化的研究，是利用填充柱气相色谱法收集用于分析的足够量的单个化合物；或者在最近，联合利用填充柱气相色谱仪和质谱仪，     

哈得逊与轮南地区原油碳同位素特征及影响因素

轮南地区与哈得逊地区20个原油的全油碳同位素和正构烷烃单体烃碳同位素的分析结果表明:轮南地区原油的全油碳同位素均大于-32‰,而哈得逊地区原油的全油碳同位素一般小于-32‰;原油正构烷烃单体烃碳同位素也表现出轮南地区重于哈得逊地区的特征。两地区原油碳同位素的这种特征是由于两地区油气成藏过程的差异造成的,轮南地区原油碳同位素比哈得逊地区的原油碳同位素重的主要原因是由于来源于寒武系降解原油的混入,而非油源不同造成的。     

稳定同位素在石油天然气地质中的应用与进展

分析总结了稳定同位素资料在判敢成因类型、确定干酪根母质来源、进行油／气／源对比、同气二次运移路线、探讨有机质的热演化规律、分析油气的次生变化以及油气混层开采中所起的重要作用,并介绍了稳定同位素的应用于理论研究和生产实践的最新进展。     

油气化探中甲烷碳同位素应用、存在问题与对策研究

阐述了在地表油气化探实践当中甲烷碳同位素对地表土壤烃气成因判别的有效性，但有时也会遇到判断错误的情况。通过对应用实例的分析，指出因忽略了土壤中异常甲烷是一种混合成因甲烷，从而导致判断失误。为全面解决这一问题，提出了同时选送数量相当的背景土壤样品和异常样品进行甲烷同位素测定，然后通过教学方法计算出真实反映来源于油气藏中的甲烷的碳同位素值的对策方案。     

研究了地下水中HCO^—3来源的稳定碳同位素法

自然界中ＣＯ２主要来自有机质、大气和碳酸盐岩石，因同位素分馏作用，其稳定碳同位素组成在这三种物质中的分配不尽相同。本文根据地下水实测ＨＣＯ＾－３的δ＾１３Ｃ＾②值，利用热力学及同位素平衡计算与之相平衡的ＣＯ２气体的δ＾１３Ｃ值，确定了ＣＯ２气体来源，进而确定了ＨＣＯ＾－３的有机来源。     

有机碳同位素分析及其在金矿地质研究中的应用

本文简单介绍了岩石中有机碳同位素的分析方法，并给出了其在金矿地质研究中的一个应用实例。     

石油轻烃单体和正构烷烃系列分子碳同位素分析与研究

80年代后期,随着国际上GC/C/MS在线(Online)碳同位素分析技术的建立,稳定同位素地球化学开拓了新的研究领域——液态烃及其他有机化合物单分子碳同位素地球化学,从而使液态烃等的碳同位素研究进入了分子级水平。我们在完成GC—delta S气体同位素质谱仪性能和各种分析条件试验后,率先建立了原油(凝析油)和天然气中轻烃单体、原油和沥青“A”饱和烃中正烷烃系列分子等的GC/C/MS在线碳同位素分析方法。条件方法试验如在线分析与常规双进样质谱分析的对比等,以及平行分析表明,GC/C/MS在线碳同位素分析可获良好的精度和精确度,具良好分离的质谱峰(单个化合物)的平行分析误差一般小于±0.5‰。其最大特点是实现了气相色谱分     

川东地区早三叠世碳、锶同位素演化及地质意义

早三叠世作为地球发展史上一个高度的反常时期,人们对其关注程度远不及二叠纪/三叠纪界线。海相碳酸盐的碳、锶同位素组成与演化是了解重大突变期的生态环境事件和地球过程的重要切入点。根据前人公布的川东地区早三叠世锶、碳同位素数据,绘制同位素演化散点图,根据曲线的演化特征以及不同地区的对比,分析其控制因素和地质过程。研究表明,川东地区早三叠世锶同位素演化曲线单调上升,具有很高的全球一致性,由河流注入到海水的高放射成因的锶含量增加是加剧87Sr/86Sr比值单调上升的主要原因。碳同位素演化曲线在短时间内发生的一系列高频率、大幅度波动,大量的磷酸盐注入海洋使菌藻类大量繁殖,海洋的初级生产力增强,有机碳埋藏量增大,使δ13C偏高。甲烷水合物吸收与释放等暂时性效应不是引起曲线来回波动的主要因素,海洋水体倒转等持续性效应可以很好地解释曲线异常,但对其驱动机制有待进一步研究。此外δ13Ccarb和δ13Corg的同步研究并参考早寒武世是下一步研究的重点。     

岩石中碳同位素比值的EA—MS测定及其地球化学应用

将元素分析仪与气体质谱仪连接起来,能够进行硅酸盐岩石微量碳的含量和同位素比值测定。本文介绍了笔者建立这－ＥＡ－ＭＳ连续技术对天然岩石样品方法中全碳的含量和同位素组成,结果发现这些岩石普遍含有较高的轻碳。     

天然气甲烷碳同位素动力学模型与地质应用新进展

天然气甲烷碳同位素动力学模拟是在热模拟实验的基础上对甲烷碳同位素值进行数字模拟的一种研究方法。它在石油、天然气地球化学中具有广阔的应用前景：模拟甲烷碳同位素的整个演化趋势，模拟天然气成藏，进行精确的气源对比。分析了国外几个典型的甲烷碳同位素动力学模型，对各模型的特点和优缺点进行了简要的评述，并认识到Cramer 3是目前对实验数据模拟效果最好、适用范围最宽的一个模型。在此基础上，结合一些研究实例，探讨了天然气甲烷碳同位素动力学研究的发展方向。     

辽河油田生物降解原油沥青质热解产物中单体化合物碳同位素组成

生物降解原同在我国分布广泛并且在重油资源中占有一定的比例。本文通过采用单体化合物碳同位素分析技术对取自辽河油田西部凹陷的重油以及它们沥青质组分的热解产物进行单体碳同位素测定,来研究原油沥青质热解产物中正构烷烃单体碳同位素的组成及其一物降解油的指示意义。研究结果表明,沥青质热解产物中正构烷烃组分的单体碳同位素组成可用于生物降解较严重的重油样品进行油／油相比,并且与原油中的正构烷烃单体碳同位素组成的对     

大别山北麓侏罗系大理岩砾石的碳—氧同位素组成及地质意义

在大别山北麓、合肥盆地南缘侏罗系三尖铺组和凤凰台组地层中含有大理岩砾石, 属山麓冲积扇环境沉积。它们的δ１３ Ｃ数值范围为－ １．７‰～１．３‰, 大多数近于零值, 它们的δ１８Ｏ数值从６．５‰～２３．０‰。大别地块佛子岭群大理岩的δ１３Ｃ数值为－ ２．０‰～－ ２．５‰, δ１８Ｏ数值范围从６．３‰～１３．１‰。大别地块高压和超高压变质岩带的大理岩的δ１３ Ｃ数值为１‰～６‰,δ１８Ｏ数值为５‰～２３‰。碳同位素组成的明显差别表明现今大别地块佛子岭群和高压、超高压变质岩不是合肥盆地南缘侏罗系大理岩砾石的来源区。由于δ１３Ｃ的数值不随δ１８Ｏ值的降低而变化, 且分布在一个狭窄的范围, 合肥盆地南缘侏罗系大理岩砾石的碳同位素组成代表了它的原岩在沉积时海水的同位素记录。     

高灵敏度元素分析仪-连续流同位素质谱法对硅酸盐岩中碳及碳同位素组成的精确测定

硅酸盐岩中含有微量的碳,对其精确地分析可以示踪流体的来源和形成过程。元素分析仪-同位素质谱方法(EA-IRMS)是一种使用样品量小、快速的分析方法,本文将EA-IRMS技术应用于硅酸盐岩中微量碳同位素组成的测定,基于一系列条件实验,确认了硅酸盐岩中微量碳分析的EA-IRMS连续流方法的关键条件参数。标准物质选择和归一化处理使用以下方法:(1)选择较宽碳同位素组成范围且合理的碳同位素分布的标准物质,以高纯石英粉末与之混合来模拟天然样品中的基质。(2)利用与样品类似含量的3个标准物质的测量值和标准真值建立校准曲线,对天然样品的测量值进行标准化,从而实现了对硅酸盐岩中低至600!g/g微量碳含量和同位素组成的精确测定。用国家标准物质GBW04416作为未知样品检验了不同含量下拟合的线性方程,在碳含量不低于600!g/g时,标准偏差分别约为0.02‰、0.04‰、0.05‰、-0.07‰、0.11‰;在MERCK+USGS24混合物中,测量的δ13C值在标准误差范围内与理论值是一致的。因此,对于碳含量不低于600!g/g的30 mg硅酸盐岩样品,本方法能够获得高精准度的碳同位素分析结果。根据不同碳含量的标准混合物的峰面积(峰强度)和相对应的含量所建立的线性曲线获得样品的碳含量,碳含量的分析误差在10%以内。     

海相干酪根与原油裂解气甲烷生成及碳同位素分馏的差异研究

利用封闭金管高压釜体系对海相原油和成熟干酪根进行了热解生气实验,获取了两类裂解气的组分和甲烷碳同位素数据,对比研究了两类母质在生气机理上的差异,并借助碳同位素分馏动力学参数讨论了甲烷碳同位素分馏的异同点.结果表明,原油裂解气富含C2-5重烃,其后期裂解是甲烷的重要来源;而干酪根裂解气中C2-5的含量较低,其后期裂解对干酪根甲烷气的贡献较小.这是两类甲烷气体生成的最大差异之一.两类裂解气甲烷碳同位素都有随着热解温度增高,碳同位素值先变轻再变重的特点,但原油裂解气甲烷碳同位素的最小值对应的温度较高;在相同热解温度下,干酪根裂解气甲烷碳同位素值要重于原油裂解气甲烷碳同位素值,这与后者前系物经过多次碳同位素分馏有关.因此,生气机理的差异是造成同位素分馏差异的根本原因,两类甲烷气体碳同位素分馏动力学参数的差异也是有成因意义的.     

塔里木盆地顺北地区中—晚奥陶世稳定碳同位素特征及意义

本研究对塔里木盆地顺北地区3口典型钻井岩屑样品的稳定碳同位素组成进行分析,揭示盆地腹地中—晚奥陶世碳同位素变化特征,并与世界其他地区进行对比,探讨碳同位素作为井下奥陶系精细划分和对比标志的可行性。除少量样品因受后期成岩作用改造具有明显偏负的δ¹³C值外,绝大多数样品保持较好的碳氧同位素值纪录。整体而言,在达瑞威尔期之前,δ¹³C值分布较为稳定,略有偏负,大致在-1.0‰附近变化;此后,δ¹³C值逐渐增大至+2‰并呈现出振荡性变化的特征。本研究识别出两次正漂移事件,分别对应国际上的达瑞威尔期中期碳同位素正漂移(MDICE)和凯迪早期的碳同位素正漂移(GICE)。其中,顺北地区井下的MDICE正漂移幅度较世界其他地区报道的略微偏低,GICE正漂移事件与其他地区发现的特征基本一致,可作为塔里木盆地井下中—晚奥陶世地层精细划分和对比的识别标志。     

贵州省黔西县官坝地区二叠系—三叠系地质界面碳、氧同位素特征及意义

研究了贵州省黔西县官坝地区二叠系—三叠系界线附近岩石样品的碳、氧同位素,结果表明,δ13C具有一个明显的负漂移,δ180也具有明显降低特点.在界线附近发现的3层凝灰岩表明,在晚二叠世—早三叠世该区发生过火山活动.火山活动导致了沉积环境突变,致使二叠纪末发生了生物集群灭绝事件.