塔里木盆地深层碳酸盐岩中稀有气体同位素组成

通过分步加热法，对塔参1井的深层碳酸盐岩中不同赋存形式的稀有气体（He,Ne,Ar,Kr)丰度和同位素特征进行了研究，从稀有气体的分布模式看，富集重稀有气体而20Ne相对亏损，该分布模式属I型，与常见的地下水，天然气和沉积岩的模式一致，深层碳酸盐岩中低温步（300－700℃）和大部分样品高温步（1100－1500℃）的3He/4He比值与该区域同层位天然气中稀有气体的比值相近，表明它们可能有同一来源，都几乎不含有幔源挥发分，反映出陆地壳源放射性同位素的特点，这反映出塔中古隆起的相对稳定性，而中，晚奥陶世碳酸盐岩高温步（1100℃）的He-Ar同位素的特征，表明有幔源挥发经入，这可能与沉积成岩过程中有火山物质的输入有关，寒武系源岩中40Ar/36Ar比值略高于奥陶系，反映出40Ar的年代积累效应；源岩中不同赋存诉Ar同位素比值差别较大，38Ar/36Ar和40Ar/36Ar比值都表现 温步明显高于低温步。     

我国东北部幔源包体中稀有气体丰度和同位素组成

报道了辽宁宽甸、吉林辉南和河北汉诺坝新生代玄武岩中幔源包体的稀有气体丰度和同位素组成。与大洋中脊玄武岩（MORB）和其他地区相比，我国东北部幔源包体具有较低的稀有气体丰度、类似或低于MORB的^3He/^4He比值、低于MORB的^40Ar/^36Ar比值、类似大气的^38Ar/^36Ar和Ne-Kr-Xe同位素组成等特征。这些结果表明我国东北部岩石圈地幔的不均一性，即存在类似于宽甸的亏损地幔和类似于辉南地区的富集地幔。3个地区低^40Ar/^36Ar比值可能暗示着岩石圈地幔中随板志消减而加入了大气稀有气体成分。     

山东昌乐玄武岩内刚玉巨晶稀有气体同位素组成

玄武岩内刚玉巨晶中的稀有气体同位素组成, 国内外文献均未有报道. 对山东昌乐新生代玄武岩内刚玉巨晶研究显示, 其³He/⁴He为1.13~7.37 Ra, 介于大气比值和MORB比值之间; ²⁰Ne/²²Ne为9.67~10.75, ²¹Ne/²²Ne为0.0280~0.0372, 在²⁰Ne/²²Ne-²¹Ne/²²Ne图解中投影点沿MFL线和大气比值至MORB比值线分布; ³⁸Ar/³⁶Ar为0.177~0.194, 总体高于大气比值, ⁴⁰Ar/³⁶Ar为280.9~404.2, 近大气比值但略高; ^128~136Xe/¹³²Xe普遍高于大气比值, 其中¹²⁹Xe明显较大气过剩. 总体看, 刚玉与该区地幔包体、辉石及歪长石巨晶矿物内的稀有气体同位素组成基本一致, 与中国东部许多地区发育的幔源包体和巨晶矿物的He和Ar同位素组成也很相似. 个别刚玉较其他样品具有异常稀有气体同位素比值, 认为它曾长期暴露地表受宇宙射线作用所致. 刚玉中的稀有气体继承自其形成环境中的流体, 这种流体代表着俯冲板块脱出的流体与地幔发生混染/交代作用后的一种“地幔流体”. 刚玉中稀有气体同位素组成不具壳源比值特征, 刚玉矿物氧同位素组成也未反映出有壳源物质加入, 因此, 研究区刚玉巨晶可能是从幔源岩浆演化出的碱性熔体中直接结晶形成, 壳源物质的贡献不明显.     

我国煤层甲烷异常重碳同位素组成的发现及成因研究

天然气的稳定碳同位素δ~(13)C_(1-n)对于研究气体类型、演化规律、气/气和气源对比有着极为重要的意义。人们业已发现煤层气与油田气在碳同位素组成上存在着较大差异,这表现在煤层气很“干”以及δ~(13)C_1偏负(—40——80‰)两大特征上。近两年我们在重庆南桐煤田龙潭煤系的煤层气体中测得异常重的δ~(13)C_1值,其原因和意义为天然气地质学界所关注。     

运用稳定碳同位素比值评价气源岩理论潜在生气率

根据瑞利分馏过程导出动力学分馏因子和干酪根剩余分数,从而运用气体碳同位素比值直接计算动力学分馏因子和对气源岩理论潜在生气率进行评价,并介绍一应用实例.1 原理有关天然气生气机理和碳同位素分馏机理,前人已有广泛而深入的讨论.为简单起见,本文仅讨论干酪根热解直接生气过程的碳同位素效应.     

鄂尔多斯盆地中部大气田的气源判识

1989年6月在鄂尔多斯盆地北部靖边县发现了我国目前面积最大的气田,现已探明含气面积达4000km~2,天然气主要储存于下奥陶统马家沟组上部的白云岩孔隙(O_1m_5~4)及其上面的古风化溶蚀带(O_1m_5~(1～2))中。上覆为晚石炭世滨海沼泽相地层,也含气。这里发育有两套气源岩:(1)下奥陶统上部马家沟组(O_1m)为碳酸盐岩,折算及。值高达2.0％～5.0％,属腐泥型过成熟气源岩;(2)上石炭统太原组(C_3t)～下二叠统山西组(P_1s)含煤地层,R_0值为1.5％～2.5％,属腐植型高成熟气源岩。由于对中部气田天然气碳同位素资料认识上的不同及混源现象的存在等,使人们对该气田的主力气源层和天然气成因类型的判识上发生了分歧。     

中国东部盆地天然气中氙同位素过剩

在大陆环境中,相对于大气的~(129)Xe过剩在美国的Harding County和澳大利亚Caroline的二氧化碳气井,以及美国Navajo和印度Gujarat的烃类气中发现.这些~(129)Xe过剩,是地球早期形成现已灭绝的放射性核素~(129)I的衰变产物,它代表着地壳中地球原始组成的加入.中国东部由于拉张,沿北东～南西向断裂构造带分布着一系列中.新生代沉积盆地,其中普遍存在着幔源氦和氖.本文继续以前的工作,试图探讨天然气中氙的来源及其地质意义.1 样品及实验本项研究采集了中国东部的松辽、渤海湾、苏北和三水等4个沉积盆地共30个天然气样品.气体类型包括有二氧化碳、烃类和二氧化碳-甲烷-氮气混合气.天然气藏储层,松辽盆地为白垩系,其余3个盆地以第三系为主.利用全金属稀有气体净化系统和VG5400静态真空质谱计,测定氙同位素组成.制备系统和质谱计的氙本底变化为(5～8)×10~(-15)Cm~3(STP),对样品测量的影响可忽略不计.以大气作为标准,测定结果以既非放射性衰变成因核素也非裂变产物的~(130)Xe归一化绘于图1,同位素比值误差为1б.     

岩石解析气实验新方法对气源对比研究的突破

经多年反复实验和改进,建立了高真空条件下、球磨机碎样、不经水介质直接收集解析气的装置和方法,从而最大限度地排除大气污染、粉碎热解以及经水介质集气等各种干扰因素,使所获解析气中的烃类气体体积百分含量大幅度提高,最高可达80%以上,碳同位素系列可实测至δ13C1~δ13C5.利用新建立的装置进行初步研究,结果表明:(1)利用烃源岩解析气的乙烷碳同位素组成判识烃源岩类型,与应用烃源岩有机地球化学参数判识结果完全一致,说明利用天然气的乙烷碳同位素组成作为判识母质类型的参数是可行的;(2)利用烃源岩解析气甲烷碳同位素组成计算的烃源岩热演化程度Ro值与烃源岩实测镜质体反射率吻合极好,证实了利用统计学方法得到的天然气甲烷碳同位素组成与热演化程度的对应关系是可靠的;(3)首次建立了天然气气-源直接对比方法,运用自然源岩样品解析气的实测δ13C1和实测Ro值建立的lgRovsδ13C1表达式,为油气勘探区进行精细油气源对比创造了条件.     

岩石解析气实验新方法对气源对比研究的突破

经多年反复实验和改进, 建立了高真空条件下、球磨机碎样、不经水介质直接收集解析气的装置和方法, 从而最大限度地排除大气污染、粉碎热解以及经水介质集气等各种干扰因素, 使所获解析气中的烃类气体体积百分含量大幅度提高, 最高可达80%以上, 碳同位素系列可实测至δ¹³C₁~δ¹³C₅. 利用新建立的装置进行初步研究, 结果表明: (1) 利用烃源岩解析气的乙烷碳同位素组成判识烃源岩类型, 与应用烃源岩有机地球化学参数判识结果完全一致, 说明利用天然气的乙烷碳同位素组成作为判识母质类型的参数是可行的; (2) 利用烃源岩解析气甲烷碳同位素组成计算的烃源岩热演化程度R_o值与烃源岩实测镜质体反射率吻合极好, 证实了利用统计学方法得到的天然气甲烷碳同位素组成与热演化程度的对应关系是可靠的; (3) 首次建立了天然气气-源直接对比方法, 运用自然源岩样品解析气的实测δ¹³C₁和实测R_o值建立的lgR_o vs δ¹³C₁表达式, 为油气勘探区进行精细油气源对比创造了条件.     

中国中西部盆地若干天然气藏中稀有气候同位素组成

稀有气体作为一类化学惰性元素,在地质作用过程中彼此间的化学组成和同位素组成的变化几乎不受复杂的化学反应过程的影响,而主要取决于诸如溶解、吸附、吸着和核反应等物理过程。因而,稀有气体地球化学的研究,对于探讨包括天然气成因等地质过程具有非常重要的意义。     

四川盆地川东北部飞仙关组高含硫化氢大型气田群气源探讨

近年来四川盆地川东北地区下三叠统飞仙关组发现了多个高含硫化氢的大型鲕粒岩气藏，天然气探明储量已超过5000×10^8m^3．由于该区烃源岩层数多且演化程度高，受到TSR的蚀变改造，因此气源一直难以确定．在天然气样品分析的基础上，综合分析油气地质、烃源岩的分布与演化、成藏充注与调整、以及天然气混合作用与次生蚀变等因素，认为飞仙关组气藏的主力气源是二叠系龙潭组烃源岩，其次是志留系龙马溪组烃源岩．由于圈闭形态与不同烃源岩生排烃时期的匹配差异，造成各气藏天然气成因的差异，其中，普光气田主要捕获了龙潭组烃源岩生成的天然气，混有志留系生成的原油裂解气，而渡口河、铁山坡、罗家寨等以志留系生成的原油裂解气为主，并混有龙潭组烃源岩生成的天然气．     

天然气碳同位素在气体运移研究中的应用——以辽河盆地为例

油气藏形成过程中,普遍发生初次和二次运移.对于多产层、多源岩、构造复杂和断裂发育的含油气盆地,利用天然气碳同位素组成确定源岩及天然气运移距离是最有效手段之一.在天然气形成演化过程中,其同位素组成变化主要与母质类型和演化程度(成熟度)有关,而气体运移聚集过程中甲烷同位素分馏效应甚微.因此,可以利用天然气碳同位素组成特征追索源岩和计算天然气运移距离.本文以辽河盆地为例,探讨天然气碳同位素组成在气体运移研究中的应用.     

天然气中氦氩同位素组成的意义

确定油气源岩是油气勘探的重要任务,而天然气中氦氩同位素组成是追索源岩最重要手段之一。等首先开始了天然气中氩同位素的测定。近年来对天然气氦氩同位素组成的研究,我国学者依据放射性成因氩(~(40)Ar~*)随油气源岩时代变老而增大的事实,提出放射性成因氩的年代积累效应,并结合源岩中钾含量,提出估算气源岩年龄公式。这些研究,无疑推动了氦氩同位素的研究进程。     

天然气中的硫化氢

天然气是埋藏在地层中,以碳氢化合物为主的气体。当然自然界中一切现存的气体,都可以称为天然气。所以对天然气的命名,即不严格也不科学,然而人们一直沿用下来。天然气的来源有两种:一种是油田气;另外一种是气田气。油田气,在一个完整的油气藏地质构造中,顶部为天然气,中部为石油,底部为水。这是在油气藏地质构造中油,气,水,的分布规律。在油气藏顶部打的井为气井,开采天然气。当然在油层中打的油井开采石油,也能从石油中分离出来一部分伴生气,这部分伴生气,也称之为天然气。当然这部分气量是很少的。另一种气田气,在一个气藏地质构造中,主…     

运移、扩散、水洗对鄂尔多斯盆地中部上古生界煤成气影响的模拟研究

对鄂尔多斯盆地中部上古生界煤成气特征进行了动力学模拟．通过与中部苏里格庙气田区上古生界储层中现存天然气特征对比发现，二者在干燥系数上存在明显差别，分析认为主要原因在于运移作用．同时对包括扩散作用在内的各种次生作用进行了数字模拟，从而认识到穿过盖层由扩散作用影响的天然气，富含甲烷，湿气组分含量变小；甲烷的碳同位素组成变轻，乙烷等湿气组分的碳同位素基本不变；残留天然气受之影响，特征变化一般不大，可忽略．具体到本盆地，由于扩散作用的影响，上古生界煤成天然气碳同位素特征(δ^13C1=-33．46‰，δ^13C2=-23．1‰，C1／C1-4=85．6％)变为残余天然气特征(δ^13C1=-32．78‰，δ^13C2=-23．1‰，C1／C1-4=83％)；水洗作用使8％的煤成气损失，但对天然气特征影响不明显；天然气从煤系源岩排出过程中，各组分的碳同位素值变化较小，但对于干燥系数的影响比较大．     

中国东部盆地天然气中氖同位素组成及其地质意义

在自然界中,氖有3个稳定同位素:~(20)Ne,~(21)Ne和~(22)Ne.其中,由于放射性核反应,如~(18)O(n,a)~(21)Ne和~(19)F(n,a)~(22)Ne等引起相对于大气组成~(21)Ne和~(22)Ne的富集.在大洋中脊玄武岩(MORB)和洋岛玄武岩(OIB)等幔源物质中,发现的~(20)Ne过剩被认为是地幔中太阳风型氖的存在,代表着地球原始组成.由于上、下地幔脱气程度的差异,而导致其He/U和Ne/U比值的不同.然而,对于大陆地幔的稀有气体特征尚没有得到清楚的认识.近来,Dunai和Baur观测到欧洲次大陆地幔相对于海洋地幔富集放射性成因~4He,并将此归因于欧洲次大陆地幔的富集.中国东部由于中新生代拉张,沿郯庐断裂带喷发了大量新生代火山岩和幔源包体,其微量元素、稀土同位素组成的研究表明,东部地幔具有EMⅠ和EMⅡ特征.本文试图以天然气中氖同位素组成作为示踪剂对东部富集地幔作进一步探讨.1 样品及实验本文中30个天然气样品采集于东部5个沉积盆地(松辽、辽河、渤海湾、苏北和三水)气体类型包括二氧化碳、烃类和二氧化碳-甲烷-氮气混合气等.天然气藏储层为松辽盆地的白垩系,其他盆地的以第三系为主,深度从近地表到5000m深.在实验室内,利用全金属高真空系统,首先将氖与活性气体(如烃类、二氧化碳和氮气等)和其他稀有气体进行分离,然后将其导入V     

中国海相沉积盆地富气机理与天然气的成因探讨

中国海相盆地蕴含有丰富的天然气资源，特别是古生界海相层系成为近年来中国天然气勘探的热点，并相继有大型气田发现．研究认为中国古生界烃源岩的高．过成熟或煤系烃源岩以倾气为主及TSR作用是导致海相层系富气的主要原因．古生界海相发育优质的泥质烃源岩和煤系烃源岩，其中前者热演化程度高且沉积组合富含硫酸盐类，导致原油裂解成气；后者以成气为主且演化程度已进入高成熟，因而海相盆地以富气为主，特别是四川盆地和鄂尔多斯盆地的海相层系几乎没有发现油藏，且以干气为主．海相天然气主要属于煤成气和原油裂解气或二者的混合，其中在原油裂解气中往往富含硫化氢和二氧化碳，烃类碳同位素组成较为复杂且存在倒转现象，这主要是受热演化和TSR次生蚀变或不同成因类型天然气的混合所致．煤成气是中国海相天然气的主要构成部分，四川盆地上二叠统和鄂尔多斯盆地石炭系-二叠系煤系烃源岩具有较大的生烃潜力，是今后海相天然气勘探的重点，塔里木盆地海相层系不发育煤系烃源岩，因此以寻找原油裂解气为主．     

中国主要含油气盆地天然气的C_(5-8)轻烃单体系列碳同位素研究

中国含油气盆地天然气的烷烃气(C_(1-4))碳同位素已有较多的研究成果.由于C_(1-4)烷烃气的分子种类有限而结构简单,及其碳同位素提供的信息有局限性.在湿气中C_(5-8)轻烃可见率大,并且其分子比C_(1-4)分子的结构复杂和种类多,研究其碳同位素,可取得更大量和丰富的科学信息,对探索和研究天然气的成因、鉴别气的类型和气源对比有重要意义.但天然气中C_(5-8)轻烃单体系列碳同位素研究,在国内、外都还很薄弱,在我国也仅有简单的研究报道.     

南海表层沉积中有孔虫壳体的碳同位素研究及其意义

对南海40个站位表层沉积中112个有孔虫样品的稳定同位素分析结果表明, δ¹³C值和不同属种间的同位素差值在东北和南部存在的两个低值区, 与研究区及周边的营养分布格局相关, 可能反映东北季风和西南季风对南海水流以及海水化学成分的影响. 季风一方面为南海上层水体带来丰富的营养, 另一方面也减少了上下水层之间的差异. 这种影响在南北两端最为明显, 向中部逐渐减弱. 碳同位素在南海表层沉积中的分布格局是东亚季风的反映.     

山东昌乐-临朐玄武岩中单斜辉石巨晶及地幔捕掳体的He-Ar同位素地球化学

对华北东部昌乐-临朐新生代玄武岩中的单斜辉石巨晶及其所携带的橄榄岩-辉石岩捕掳体进行了系统的岩石地球化学和稀有气体同位素研究, 旨在为华北东部岩石圈地幔的演化提供制约. 稀有气体同位素研究结果显示, 与寄主玄武岩有成因联系的单斜辉石巨晶、二辉石岩和纯橄岩都具有比MORB略低的He同位素比值（分别为7.0~7.7, 7.4和7.0~7.7 Ra）和接近大气特征的Ar同位素比值; 来自岩石圈地幔碎片的二辉橄榄岩和异剥橄榄岩的橄榄石也具有同样特征的He （7.0~7.6 Ra）和Ar同位素比值, 并且与其部分熔融程度无关, 指示这个地区的岩石圈地幔受到过来自地壳衍生熔体的交代. 二辉橄榄岩和异剥橄榄岩中单斜辉石和斜方辉石具有较低的He含量、³He/⁴He比值（2.3~7.1 Ra）, 结合样品岩石学及前人地球化学研究成果, 推测交代华北克拉通之下新生代岩石圈地幔的熔体可能来自于太平洋板块的俯冲.