塔中地区古生界热化学硫酸盐还原作用与原油中硫的成因

用氧气燃烧弹将原油和干酪根氧化后,分析了δ34S值,并与伴生的H2S、自生黄铁矿、硬石膏和重晶石脉δ34S值进行了对比。结果显示,奥陶系原油相对贫硫,δ34S值为13.6‰~19.9‰,接近于伴生的H2S和黄铁矿的δ34S值15‰~18.5‰;石炭系-志留系原油相对富硫,δ34S值为20‰~25.8‰,伴生黄铁矿的δ34S值为9.5‰~34‰。有意义的是,奥陶系溶扩缝的硬石膏和重晶石脉δ34S值为44.2‰~46.6‰,远高于显生宙的海水,被认为是热化学硫酸盐还原作用(TSR)的残余。研究还表明,原油中硫含量的增高可能与后期无机硫并入有关,而奥陶系低硫原油δ34S值比寒武系源岩低2.5‰~7.5‰,可能来自寒武系干酪根的裂解作用。因而,低硫原油δ34S值可用于油-源对比。     

塔里木盆地哈拉哈塘凹陷天然气地球化学特征

哈拉哈塘凹陷位于塔里木盆地塔北隆起中部,具有良好的石油地质条件,是近期油气勘探的重点区带。天然气地球化学特征研究表明,该区天然气干燥系数较低,表现出典型湿气的特征,普遍含有微量的H2S;烷烃气δ13C1和δ13C2值分别为-50.5‰~-42.6‰和-40.2‰~-35.5‰,δD1值介于-262‰~-156‰之间,碳氢同位素系列表现出典型正序特征; C7轻烃组成具有正庚烷优势分布, C5~7轻烃组成以正构和异构烷烃为主。哈拉哈塘凹陷及周缘奥陶系天然气均为海相油型气,既有干酪根裂解气,也有原油裂解气,其中哈拉哈塘天然气中混入了相当比例的原油裂解初期形成的湿气,主要来自于南部阿满过渡带地区的中上奥陶统烃源岩,天然气中具有高δ13C值特征的CO2主要来自碳酸盐岩储层在酸性地层水作用下发生的溶蚀, H2S主要源自含硫化合物的热裂解。其中天然气发生的同位素部分倒转主要源自原油伴生气与原油裂解气的混合。     

塔里木盆地和田河气田天然气的特殊来源及非烃组分的成因

本文主要讨论和田河气田天然气的地球化学特征和来源以及非烃气体的可能成因，和田河气田天然气以烃类气体为主，但含有较高的非烃气体，含量一般为10％－25％，乙烷碳同位素值为－37．8‰－34．9‰，说明形成该天然气的母质属于腐泥型，烃类组分，非烃组分分布以及天然气δ13C1值在和田河气田的东、西部存在明显的差异，和田河气田天然气源自寒武系烃源岩，但表现为具有原油二次裂解气的特殊来源特征，东部的玛4井区天然气以原油裂解气为主，西部的玛3、玛8井区则为干酪根裂解气与原油裂解气的混合气，初步分析N2，CO2和H2S的成因，，认为和田河气田天然气的特殊来源是天然气中非烃气体高含量的重要原因。     

川东北飞仙关组鲕滩天然气地球化学特征与成因

四川盆地东北部下三叠统飞仙关组鲕滩气藏天然气烃类气体以甲烷为主,含量主要分布在75%～90%之间,C2 含量很少,为0%～0.15%,干燥系数为0.997 0～0.999 8,是典型的干气;非烃气体以H2S和CO2为主,含量分别为4.21%～16.24%和0.97%～10.41%.天然气δ13C1值为-29.0‰～-31.5‰,δ13C2值为-29.4‰～-32.4‰.多参数表明鲕滩气藏天然气是以腐泥型为主的高过成熟天然气.高含H2S的天然气分布区域与含石膏地层分布基本一致,这些H2S为飞仙关组气藏附近的石膏经热化学硫酸盐还原作用(TSR)而生成,CO2是其主要的副产物.在TSR过程中,C2 重烃气体比甲烷更容易与硫酸盐发生反应,也就是C2 重烃气体的消耗速率大于甲烷,从而导致发生TSR反应的天然气C2 含量低、H2S和CO2含量高.天然气δ13C1值与甲烷含量之间具有很好的负相关关系,而与天然气酸性系数[H2S/(H2S CnH2n 2)]具有正相关关系.根据同位素动力学的分馏效应,随着TSR的进行,烃类分子中的12C损耗速率大于13C,残留下来的烃类分子中则更加富集13C,也就是TSR反应使天然气碳同位素变重.     

川东宣汉地区天然气地球化学特征及成因

依据10余口探井60多个气样的化学成份和碳同位素组成数据,结合烃源岩和储层沥青分析资料,系统剖析了四川盆地东部宣汉地区普光、毛坝场等构造带天然气地球化学特征,并探讨了其成因及来源。研究结果表明:这些构造带中飞仙关组—长兴组天然气为高含硫化氢的干气,天然气化学成份表现出古油藏原油裂解气的特点。其烃类气体中以甲烷为主(高于99.5%);富含非烃气体,CO2和H2S平均含量分别达5.32%和11.95%。甲烷碳同位素较重(-33‰～-29‰),表征高热演化性质;乙烷δ13C值主要分布在-33‰至-28‰范围,属油型气。这些天然气与川东邻近气田的同层位天然气具有同源性,而与石炭系气藏天然气在化学成份、碳同位素组成上有所不同,意味着有不同的气源。硫化物硫同位素和沥青元素组成证实高含量的H2S是气藏发生TSR作用所致。δ34S值表征层状沉积成因的硬石膏是TSR作用的反应物,而脉状硬石膏则是其残余物。储层的孔隙类型可能与TSR作用强度和H2S含量高低有联系,裂缝型气层中H2S少,孔洞型储层中H2S丰富。乙烷、沥青和各层系烃源岩干酪根碳同位素对比表明研究区飞仙关组—长兴组气藏天然气主要来自二叠系烃源层。     

四川盆地高石梯—磨溪地区震旦系—寒武系天然气TSR效应及气源启示

综合分析四川盆地高石梯—磨溪地区(高-磨地区)震旦系—寒武系天然气、储层沥青及膏盐分布等,发现高-磨地区天然气发生过不同程度硫酸盐热化学还原作用(TSR)反应。主要基于:①天然气中含一定丰度H_2S,震旦系灯影组H_2S含量为0.6%～3%,寒武系龙王庙组为0.2%～0.8%;其δ~(34)S值普遍较重(21‰～23‰),为TSR反应产物;②储层沥青S/C原子比介于0.06～0.4之间,远远超过有机质裂解生成沥青中S/C比的最高上限(0.034),峰值甚至超过了TSR反应强烈的川东北普光气田飞仙关组储层沥青的比值(0.06～0.12),为TSR过程无机S加入所致;③四川盆地寒武系底部发育膏盐类沉积,为TSR反应提供了SO_4~(2-)和Mg~(2+)等物质,灯影组发育富Ca~(2+)/Mg~(2+)、贫Na~+/K~+型地层水,证明盐、膏类溶解的普遍性。地层水中相对缺乏SO_4~(2-),应为TSR反应消耗所致。TSR反应明显氧化乙烷,导致天然气干燥系数增加、δ~(13)C_2变重;TSR反应程度不同造成了龙王庙组和灯影组天然气特征的差异,龙王庙组TSR反应程度相对较弱,天然气甲乙烷碳同位素明显倒转;而灯影组TSR反应程度相对要强,甲乙烷同位素正序分布。考虑TSR效应,恢复原始组成,高-磨地区寒武系—震旦系天然气应有明显的甲烷、乙烷碳同位素倒转现象,这种倒转跟该盆地及世界高—过成熟页岩气特征高度一致,暗示高-磨地区主力气源可能为源岩晚期所成天然气。这一认识可以很好诠释甲烷δ~(13)C_1值较重、普遍低于储层沥青这一为现在主流认识(高-磨地区主体为原油裂解气)所不好解释的现象。对于重新认识天然气成藏聚集规律具有重要意义。     

塔河地区中下奥陶统储层硫化物成因分析

研究表明塔河地区中下奥陶统碳酸盐岩储层后期受到了大气淡水和深部热卤水的成岩改造作用。这些储层天然气中含有高达8.3%H2S气体,裂缝与孔洞充填方解石流体包裹体中气相组分含有高达11%的H2S。这些方解石的均一化温度以110.2～198.9℃为主,而且,H2S气体、原油和黄铁矿集合体δ34S值主要介于18‰～22‰,这些特征显示,硫化物形成于相对高温条件下热化学硫酸盐还原-有机质氧化作用(TSR)。有机质被氧化的证据包括高温方解石具有轻δ13C特征(δ13C为-4.3‰～-8.3‰)以及现今地层水具有轻δ13CHCO3-值(-6.0‰～-13.8‰)。现今油气藏中TSR成因H2S浓度低于流体包裹体,应该与H2S沉淀为黄铁矿、合并入原油中而导致富硫原油产生有关。一些黄铁矿具有很轻的δ34S值,可轻达-26‰,为微生物硫酸盐还原成因,但是其分布比较局限。     

塔里木盆地部分来自寒武系烃源岩贡献的原油富集~(13)C同位素的成因探讨

<正>近年来发现塔里木盆地典型来自于寒武系-下奥陶统烃源岩的原油具有富集13C的特征,其稳定碳同位素比值基本上集中在-28‰左右。比如:塔东2井寒武系储层中的原油明显具有寒武系-下奥陶统烃源岩成因原油的生标分布特征,被认为是寒武系自生自储的一个古油藏,其全油稳定碳同位素比值为-28.283‰,但相应的烃源岩干酪根同位素比值在-31‰左右;塔中62井志留系储层的原油被认为是一典型来自于寒武系烃源岩的透镜体油藏,其全油稳定碳同位素比值为-28.606‰;另外被认为来自于寒武系-     

塔中奥陶系储层硫化氢成因及主控因素

塔中奥陶系储层内硫化氢广泛分布,由于其剧毒、易溶于油水中、腐蚀性强,给勘探开发工作带来一定难度。为了弄清奥陶系储层的硫化氢成因及分布规律,在分析现有关储层中H₂S来源研究成果的基础上,结合塔中地区奥陶系碳酸盐岩中的矿物组分、H₂S及其硫碳同位素分析来探讨其H₂S原因。结果表明：三期方解石交代硫酸盐矿物,且硫酸盐未被TSR还原;奥陶系内硫化氢硫同位素普遍比寒武系内硫化氢硫同位素低;奥陶系内硫化氢硫同位素和地层水硫酸根硫同位素具有伴生关系,TSR发生在烃水过渡带;TSR反应物与硫化氢含量无相关关系,并出现了沥青质碳同位素值的负偏;甲烷碳同位素值与硫化氢含量无相关关系,甲烷并未参与TSR。奥陶系与寒武系内硫化氢为不同阶段各自的产物;硫化氢生成时期为奥陶系良里塔格组（O₃l）和鹰山组（O_1-2y）内TSR发生在晚燕山期-喜山期,寒武系内TSR发生在晚海西期和晚燕山期-喜山期。总体上,奥陶系内硫化氢为原地TSR成因,受控于走滑断裂注入寒武系高矿化度、富镁地层水和油气,以及沿I号断裂运移的贫硫化氢干气稀释作用。     

四川盆地不同区块龙马溪组页岩气地球化学特征对比

基于龙马溪组页岩气样品的气体组分、稳定碳氢同位素资料分析,对比研究了四川盆地不同区块(威远、长宁和涪陵区块)龙马溪组页岩气地球化学特征,探讨了页岩气成因和碳同位素倒转原因。结果表明:1威远、长宁和涪陵3个区块龙马溪组页岩气甲烷含量高(95.52%~99.45%),非烃含量低(主要为CO2、N2,各占0.01%~1.07%、0.01%~2.95%),均属于典型的干气;甲烷、乙烷碳同位素(δ13C1、δ13C2)值分别为-37.3‰~-26.7‰、-42.8‰~-31.6‰,且烷烃气(C1-C3)碳同位素呈现完全倒转现象。2威远区块龙马溪组页岩气主要为油型裂解气,长宁和涪陵区块龙马溪组页岩气主要是由油型裂解气和干酪根裂解气的混合气;四川盆地龙马溪组页岩气碳同位素倒转的原因主要是同源不同期气体的混合、原油裂解气和干酪根裂解气的混合。     

松辽盆地徐深1井气藏气源的氢、碳同位素特征

选取松辽盆地内泥岩样品和煤样进行热模拟实验,建屯了两个样品成甲烷的氢、碳同位素分馏动力学模型并标定了动力学参数.分别以徐深1井区、沉降中心地质资料为例进行研究,表明两处源岩均有短期内大量生气的特点,气源岩生气期分别为距今95.5～73 Ma和距今0～73 Ma.计算得到两处源岩沙河子组暗色泥岩和煤、火石岭组暗色泥岩和煤所生天然气单独运聚成藏（自开始生烃到现今累积成藏）所对应的δDCH4 和δ13C1,进而定量计算出徐深1井区源岩所生甲烷的δDCH4 为-237.3‰,δ13C1为-28.8‰,沉降中心气源岩所生甲烷的δDCH4 为-2.5‰,δ13C1为-24.8‰.以各区域天然气混合后的δDCH4 作为来源气体的端元同位素值,根据物质平衡原理计算得到：徐深1井区源岩对该区气藏的贡献比例约占72%,沉降中心源岩的贡献比例约为28%.同理以δ13C1.方法得到徐深1井区源岩对该区气藏的贡献比例约占66%,沉降中心源岩的贡献比例约为34%.氢、碳同位素分馏的化学动力学地质应用结果存在的差异与同位素分馏模型标定所用热模拟实验为不加水实验有关.     

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.     

四川盆地宣汉渡口和重庆北碚下三叠统海相碳酸盐碳同位素组成与演化

早三叠世海水的碳同位素组成与演化是二叠纪-三叠纪生物群体灭绝事件之后全球生态萧条与重建时期地球碳循环的重要记录,为地学界长期高度关注。文中测试了四川盆地宣汉渡口和重庆北碚下三叠统及相邻地层258个海相碳酸盐样品的碳、氧同位素组成,以便探讨早三叠世海水的碳同位素组成与演化。这些样品对海水碳同位素组成具有不同的保存性,飞仙关组及嘉陵江组第一、三段保存较好,而嘉陵江组第二、四段保存较差。基于氧同位素可以更为敏感地反映海相碳酸盐成岩蚀变性的原理,在碳、氧同位素相关性分析的基础上,以δ¹⁸O<-7.5‰为剔除标准,筛选出近200个有效数据建立了碳同位素演化曲线,该曲线与前人在贵州建立的同期曲线具有很好的可对比性。曲线显示出海水碳同位素组成的巨大波动,变化幅度达8.55‰,包括2个完整的上升-下降旋回,第1个旋回由飞仙关组和嘉陵江组第一段组成,第2个旋回由嘉陵江组第二段、第三段和部分第四段组成,同时还包括若干短周期的次级旋回。利用曲线形态与前人建立的同期曲线进行了岩石地层与年代地层单位的对比,飞仙关组可大致与Induan阶对应,嘉一段可大致与Smithian亚阶对应,嘉二段、嘉三段和嘉四段下部可大致Spathian亚阶对应;绿豆岩作为下-中三叠统界线其位置可能偏高,下-中三叠统界线应该位于绿豆岩之下的嘉四段内部。早三叠世海水碳同位素组成高频率大幅度的波动指示了生物大灭绝后环境的不稳定性,其中菌藻类等微生物灾后过度繁盛,可能导致了有机碳在短时间内的快速埋藏和海水碳同位素的正漂移;而碳同位素大规模的负漂移可能与甲烷水合物释放带来的轻碳有关。研究认为,白云岩所在的地层段往往具有更高的δ¹³C值,这可能说明微生物活动、白云岩形成和海水δ¹³C值升高之间的有机联系。下三叠统的白云岩、尤其是嘉二段和嘉四段的白云岩可能是微生物成因的,嘉陵江组有机碳的生产和埋藏可能主要是与白云岩形成有关的微生物的贡献,具最高δ¹³C值的嘉二段的烃类在一定程度上可能具有自生自储的特点。     

新疆伊宁县塔北铅锌矿床地质特征和S、Pb、C、O同位素组成

塔北铅锌矿床是西天山吐拉苏盆地中新近勘查成功的一个重要热液型铅锌矿床。矿体赋存于晚泥盆世-早石炭世大哈拉军山组第五岩性段酸性凝灰岩中,受断裂构造控制。矿石硫化物的δ³⁴S值介于0.5‰~7.3‰,估算获得成矿流体的总硫同位素值δ³⁴S_∑S约2.7‰,具岩浆硫的特征。晚期石膏的δ³⁴S值为4.7‰~5.3‰,表明石膏可能是火山热液中的SO₂发生歧化反应或火山喷发带出的H₂S挥发分在近地表的氧化环境中反应生成的。矿石铅同位素组成十分稳定,并与大哈拉军山组火山岩的铅同位素组成相似,指示成矿物质来源于赋矿火山岩。碳、氧同位素组成指示成矿流体中碳主要来源于深部岩浆。塔北铅锌矿床可能属于矿化较深的浅成低温热液型矿床。     

花垣铅锌矿床包裹体气相组份研究--MVT矿床有机成矿作用研究(Ⅱ)

矿床包裹体中气液相组份,是矿床成因的重要的直接物质证据,它直接参与了成矿作用,与矿床的沉淀机制密切有关。本文研究了湖南花垣地区,产于下寒武统清虚洞组藻灰岩和鲕粒灰岩中的密西西比河谷型(MVT)铅锌矿床中,18个矿物包裹体的气相组份、气态烃组份以及气相组份的碳同位素特征。这些包裹体由水和大量的CO₂(平均5.0mol%),气态烃(平均1.1mol%)和少量的CO、H₂组成,气态烃中CH₂的含量为89.54%,而δ13C_CH4=-27.08‰,δ13C_CO2=-17.28‰(PDB)。包体气相组份的这些特征表明:包体气相组份中,确有烃类存在,包体中气态烃和CO₂是有机成因的;气态烃可能有多个来源层,而矿床的沉淀机制可能与流体在矿床就位位置上和早已存在的古油气藏的混合作用有关。     

云南早泥盆世植物稳定碳同位素特征及其古气候意义*

受到植物化石材料局限性与时代久远性的限制,目前用古生代植物化石δ¹³C值来反演古环境的研究程度较低。文中通过对云南省曲靖市下泥盆统徐家冲组和文山州下泥盆统坡松冲组的部分植物化石进行稳定碳同位素测试,分析了早泥盆世植物的光合作用途径以及古环境。结果表明: 徐家冲组镰蕨属(Drepanophycus)δ¹³C值为-29.0‰~-22.8‰,平均值为-24.5‰,其中镰蕨属茎轴的δ¹³C值高于叶片0.1‰~0.3‰;坡松冲组工蕨属(Zosterophyllum)和始叶蕨属(Eophyllophyton)δ¹³C值分别为-24.8‰~-22.1‰和-23.0‰~-22.6‰,平均值分别为-23.2‰和-22.7‰;三者的δ¹³C值分布范围都与现代C3植物一致。自徐家冲组第57至第79沉积旋回,δ¹³C值总体呈上升趋势,达到2‰左右,推测可能与早泥盆世大气CO₂浓度下降和气候变冷相关。镰蕨属和工蕨属的C_i/C_a值较为稳定,说明这2种植物可能对大气CO₂浓度变化较为敏感,曲靖市古气候可能为当今的热带疏林草原气候或热带季风气候。     

河北省邢台白涧铁矿床成矿作用研究

白涧铁矿床赋存于燕山期闪长岩和中奥陶统灰岩接触带中,空间上与矽卡岩密切相关; SIMS锆石U-Pb定年结果表明,含矿闪长岩加权平均年龄为128.47±1.2 Ma(MSWD=0.65, 95%置信度),代表白涧铁矿床形成的上限年龄;闪长岩Fe同位素组成的变化范围为δ⁵⁶Fe=+0.043‰~+0.166‰,平均值为0.0915‰±0.019(2SD, n=8);矽卡岩Fe同位素的变化范围为δ⁵⁶Fe=+0.058‰~+0.083‰,平均值为0.0707‰±0.019(2SD, n=3);灰岩Fe同位素的变化范围为δ⁵⁶Fe=-0.157‰~+0.042‰,平均值为-0.0575‰±0.019(2SD, n=2);磁铁矿Fe同位素的变化范围为δ⁵⁶Fe=+0.114‰~+0.146‰,平均值为0.1334‰±0.019(2SD, n=5);黄铁矿-磁黄铁矿Fe同位素的变化范围为δ⁵⁶Fe=+0.242‰~+0.270‰,平均值为0.2617‰±0.023(2SD, n=3)。闪长岩、矿石和矽卡岩Fe同位素组成的时空演化特征表明它们为同一流体体系演化的产物,具有相同的物质来源,来自于岩浆流体;白涧铁矿矽卡岩型矿体为燕山期华北克拉通破坏过程中岩浆流体成矿作用的产物。     

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.     

早三叠世海相碳酸盐碳同位素研究进展

早三叠世是地球发展史上的特殊时期,代表了古、中生代过渡时期的生态重建与复苏.随着各种“异常环境事件”信息在近年陆续被揭示,早三叠世地质学研究成为地学界新的热点领域.海相碳酸盐碳同位素组成记录了碳循环的变化,是理解重大突变期的生态环境事件和地球过程的重要切入点.最近10年的研究表明,过去集中在二叠纪/三叠纪界线附近发现的“负漂移”现象只能代表海洋化学持续了约5 Ma的动荡局面的开始,直到中三叠世才趋于平稳,高频率、大幅度的整体演变型式已很难用过去提出的机制进行解释.全球范围内缺乏可精确对比性以及高达+8‰的正向极值的成因等,都是值得深入思考的问题.     

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。