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利用天然气中He同位素组成探讨天然气的形成与运聚成藏机制。塔里木盆地古生代和中生代地层中天然气氦同位素分析表明，3He/ 4He分布在2.58×10-8～8.33×10-8范围，R/Ra为0.019～0.059，平均值为0.031，为典型的壳源He同位素组成特征。我国东部主要含油气盆地天然气的R/Ra平均比值则变化于1.21～2.30，说明在东部盆地天然气形成过程中有幔源He的加入。导致这种差异的原因除构造活动外，更重要的是成烃过程中热源不同。东部含油气盆地成烃作用过程中，携带有深部气体挥发分的幔源热流加热地层水形成地层中热水对流体系，同时幔源He进入热水流体。热水流体与烃源岩发生作用，可促使源岩中有机质转化成烃类并进入流体，烃源岩中壳源放射性成因He 也进入流体一起运移成藏，所以东部盆地天然气中的He同位素组成具有壳幔二元混合特征。塔里木盆地成烃热源来自于盆地沉积体埋深形成的壳内地热增温，天然气He同位素组成特征表现为壳源He同位素特征。     

萨克蒙托盆地天然气中的幔源氦

萨克蒙托盆地天然气中氦的同位素比值（3He/4He≈0.11RA～2.75R4）研究表明,该盆地所产天然气部分具有幔源的特征,即1～34％的氦是地幔来源的。同时,3He/4He比值与CH4/4He比值之间的回归方程,提供了地壳和岩浆末端层之间的二元组分混合的证据。将该回归方程外推,使CH4/4He=0,则可得到一个3.84RA的岩浆末端层的3He/4He比值,即相当于一半的典型地幔氦的同位素比值。这说明岩浆末端层实际可能代表的是一个地幔和地壳氦的混合层。由这种二元组分混合层来源的气体,可用纯甲烷、放射性成因的4He,或3He/4He≈06RA—1.0RA的高N2—He气体的加入所解释。岩浆末端层的CH4/3He比值变化很大（0～3×109）,且人类是无法改变的。因此,萨克蒙托盆地某些气田中相当一部分甲烷可能是地球深部来源的。然而,具有最高3He/4He比值（2.75RA）的气田（穆恩本德气田）是与潜伏的上新统-更新统侵入岩相关的,因为这些侵入体上拱沉积岩层而形成了烃类聚集的圈闭。这些气田中的甲烷可能是通过入侵岩体向沉积物迅速传递热能而使有机质热解形成的。此外,盆地西部气田中的甲烷表现出深源沉积物形成运移的特征,但局部地区甲烷可能是由微生物作用形成的。     

中国东部幔源CO

我国东部含油气盆地幔源CO₂气藏的CO₂/³He比率在10⁷-10¹³之间,与幔源气体脱离玄武岩浆时恒定的CO₂/³He比率(2×10⁹～7×10⁹)相比较发生了很大的变化。其中形成于中生代的万金塔CO₂气藏,具有10⁹～10¹³的高CO₂/³He比率,而新生代以来形成的黄骅、济阳、苏北、三水等地的幔源CO₂气藏,均以10⁷-10⁹的低CO₂/³He比率为特征。研究表明,幔源气藏CO₂/³He比率的形成受到了幔源气体的释放机制的控制。在玄武岩浆喷溢、侵入为幔源气藏的形成提供大量气源的同时,岩浆房中的幔源气体通过深切岩浆房的断裂通道直接释放,对幔源气藏的形成、幔源气体的补给以及气藏CO₂/³He比率等地球化学特征的塑造具有重要作用。同时,我国东部含油气盆地中无机成因CO₂气藏的CO₂/³He比率特征为气藏的幔源成因提供了新的证据。     

北部湾盆地福山凹陷CO2气成因探讨

北部湾盆地福山凹陷油气钻探中发现了高含CO₂气的天然气气藏。对CO₂气稳定碳同位素、伴生稀有气体氦和氩同位素进行了分析研究，结果显示，福山凹陷CO₂气稳定碳同位素偏重，(13C_CO2为-5.01～-10.08‰，绝大多数样品大于-7.0‰，为无机成因CO₂气特征；伴生稀有气体氦同位素³He/⁴He值为(4.74~5.03)×10^-6，R/Ra值为3.38～3.59；伴生稀有气体氩同位素⁴⁰Ar/³⁶Ar值为1881～2190，也显示出幔源或壳幔混合CO₂气的特征。综合判定认为，福山凹陷CO₂为壳幔混合成因。始新统流沙港组岩浆岩体分布特征与CO₂气藏分布范围基本一致，也表明幔源-岩浆可能是福山凹陷CO₂气的主要来源。与南海北部边缘盆地其它地区如珠江口盆地西部、琼东南盆地东部CO₂气成因一致，都为幔源-岩浆来源，或壳幔混合来源。     

地幔流体中稀有气体同位素组成与幔源气藏

地幔流体中稀有气体同位素组成与其所处的大地构造背景和深部地幔岩浆活动性质有关。大洋中脊玄武岩的3He/4He值为8~10R;热点型地幔源区的3He/4He值最高在30R。以上;弧后盆地玄武岩和地幔包体的He同位素组成为5~22 R。,变化范围较宽;大陆地幔包体的He同位素比值为3~10Ra;金刚石的氦组分既有原始捕获的,也有外界注入的。我国东部裂谷盆地中存在3He/He比值为2.7~6.4 R。的幔源气藏,幔源气的运移和聚集成藏与区域深大断裂有关。地幔源区4Ar/3*Ar值为350左右,并随陆壳物质的加入而增高。地幔中有太阳型Ne存在,多数样品中Ne、Xe同位素比值与大气值一致,同时也发现了Ne、Xe同位素组成相对于大气的过剩现象,认为是由核成因造成的。     

中国氦气资源分区特征与成藏模式

氦是目前已知的熔点、沸点最低的惰性气体元素,物理性质极为特殊,被广泛应用在诸多高精尖领域。中国的氦气资源主要依赖进口,但是近些年随着国内氦气需求量的持续增加、氦气进口价格的升高以及国外主要氦气生产国出口政策的收紧,中国面临严峻的氦气资源安全形势,急需对国内氦气资源的分布特征、成藏模式和控制因素开展深入研究。为此系统调研了中国10个含油气盆地的含氦情况,对氦气分布的地区特征、地层时代特征以及氦气成藏模式进行了总结,中国富氦盆地横向分布广泛且具有明显的分区特征,东部与中西部含氦盆地差异显著,东部含氦盆地有壳源氦和壳幔混合型氦并以后者为主,主要受构造因素和幔源流体的控制;中西部含氦盆地以壳源氦为主。纵向上氦气在各地层时代中均有分布,氦气含量具有“两头高、中间低”的特征。明确了氦源岩、构造因素、运移载体和封盖条件在氦气成藏中的控制作用,并据此总结出中国东部含氦盆地和中西部含氦盆地的氦气成藏模式,根据氦气成藏中存在的2组相互制约关系：气藏生成强弱的相互制约、构造活动性强弱的相互制约,指出“通量差”是氦气成藏的关键参数。对中国氦气资源勘探开发提出如下建议：围绕东部壳幔混合型氦气资源开展资源量评估工...     

济阳坳陷花沟-高青气田CO2气成因与成藏机制——兼对莺歌海盆地CO2气成因的质疑

花沟-高青气田是济阳坳陷唯一的纯气田, 存在着多种类型的天然气藏, 以CO2气藏为主.气藏围绕青城凸起分布, 天然气组成呈东西分区特点(烃类气藏分布于东部-北部, 西部以CO2气藏为主), 这与凸起东邻博兴生烃洼陷以及西部火山活动强烈有关.西部气藏中CO2含量高达70%以上, δ13CCO2值范围为-3.4‰～-4.5‰, He气含量大于1%, 3 He/*$4 He比值为3.55×10-6～4.49×10-6, 为岩浆-幔源成因; 花501井馆陶组气藏CO2含量大于30%, 而N2含量大于50%, 系幔源成因为主的CO2-N2气藏.有利于形成CO2气藏的大地构造环境是地幔隆起和超壳断裂-岩浆活动带.花沟-高青气田CO2气藏正处于上新世-中新世玄武岩分布区内, 每一期岩浆的侵入和喷出就是一次成气期和可能的成藏期.上新世是本区最主要的非烃类气体的成藏期.在岩浆活动以前形成并与气源断裂直接连通的构造为CO2气聚集的有利圈闭.与此相比, 莺歌海盆地CO2气不大可能是含钙砂泥岩的热解产物,其形成很可能与中新世岩浆热液活动有关.     

济阳坳陷花沟-高青气田CO_2气成因与成藏机制——兼对莺歌海盆地CO_2气成因的质疑

花沟 高青气田是济阳坳陷唯一的纯气田 ,存在着多种类型的天然气藏 ,以CO2 气藏为主。气藏围绕青城凸起分布 ,天然气组成呈东西分区特点 (烃类气藏分布于东部—北部 ,西部以CO2 气藏为主 ) ,这与凸起东邻博兴生烃洼陷以及西部火山活动强烈有关。西部气藏中CO2含量高达 70 %以上 ,δ13CCO2 值范围为 - 3 4‰～ - 4 5‰ ,He气含量大于 1% ,3He/ 4He比值为3 5 5× 10 - 6 ～ 4 4 9× 10 - 6 ,为岩浆 幔源成因 ;花 5 0 1井馆陶组气藏CO2 含量大于 30 % ,而N2 含量大于 5 0 % ,系幔源成因为主的CO2 N2 气藏。有利于形成CO2 气藏的大地构造环境是地幔隆起和超壳断裂 岩浆活动带。花沟 高青气田CO2 气藏正处于上新世—中新世玄武岩分布区内 ,每一期岩浆的侵入和喷出就是一次成气期和可能的成藏期。上新世是本区最主要的非烃类气体的成藏期。在岩浆活动以前形成并与气源断裂直接连通的构造为CO2 气聚集的有利圈闭。与此相比 ,莺歌海盆地CO2 气不大可能是含钙砂泥岩的热解产物 ,其形成很可能与中新世岩浆热液活动有关     

松辽盆地北部二氧化碳气藏成因地球化学研究

松辽盆地北部深层已发现的二氧化碳(CO₂)工业气藏主要处于徐家围子断陷带深层,火山岩储集层的岩石化学数据表明,徐家围子的火山岩以钙碱性为主,为幔源岩浆分异作用的产物。徐家围子断陷带昌德东气藏天然气中的CO₂ 含量高(89.73%~90.38%),CO₂的碳同位素值为-6.61‰~-4.06‰,落在无机成因区,3He/4He值为3.9×10-6和4.5×10-6,介于幔源与壳源之间,伴生甲烷同系物的碳同位素呈倒序排列,具有无机成因气负碳同位素系列的特征。CO₂/3He值为1.9×109,指示出气藏中CO₂是上地幔脱气成因。火山岩储集层岩石化学数据和气体化学成分判别的结果说明徐家围子断陷带昌德东气藏的形成和幔源岩浆有关,其CO₂是无机幔源成因。      

松辽盆地富氦气藏差异性富集规律及有利区预测

氦气是稀缺战略资源,在国家安全和高新技术等领域发挥着重要的作用。松辽盆地作为中国大型陆相含油气盆地之一,具有良好的氦气资源显示,但对氦气来源尚无统一的认识,尤其对其富集规律缺少系统总结。基于此,对松辽盆地氦气来源、分布等特征进行了归纳,结合构造演化和岩浆作用等对其运移及富集规律做出初步分析,并预测了富氦气藏勘探有利区。结果表明：松辽盆地主要为幔源氦及壳源氦的混合气,幔源氦贡献在南北呈现一定的差异;盆地基底及周缘花岗岩、深大断裂和有利的盖层,是氦气富集的最重要影响因素;盆地中南部为幔源氦聚集的有利区带,东南部是壳源氦的有利富集区带,中央坳陷及东南隆起带是壳幔混源氦气聚集的有利区域。研究结果对松辽盆地氦气的高效勘探开发具有指导意义。     

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我国五大莲池、云南腾冲、吉林长白等火山活动区温泉释放的幔源气体ＣＯ２／３Ｈｅ 比率受到幔源气体释放机制的控制,在深切岩浆房的断裂活动作用下,以断裂为通道直接自岩浆房中释放的幔源气体,以低于幔源气体脱离岩浆时的ＣＯ２／３Ｈｅ 比率为特征,其比率为１０７ ～１０９ 。同时,我国东部含油气盆地中受活动断裂控制的新生代形成的黄骅、济阳、苏北、三水等地的幔源ＣＯ２ 气藏,均以１０７ ～１０９ 的低ＣＯ２／３Ｈｅ 比率为特征,与火山区通过断裂通道释放的幔源气体的ＣＯ２／３Ｈｅ 特征完全一致。这表明,幔源气体以断裂为通道自岩浆房中直接释放的机制对于含油气盆地中幔源ＣＯ２ 气藏的形成、气源的补给和气体地球化学特征的塑造起着控制作用,同时也为ＣＯ２ 气藏的幔源成因提供了进一步的证据。     

阳信-花沟地区二氧化碳气藏成藏模式

讨论了阳信花沟地区二氧化碳气的成因、运移、聚集及成藏模式.对研究区地球化学、深部地质背景、深断裂发育及火山岩分布等资料分析表明,二氧化碳主要来自无机幔源岩浆成因气体,地壳内低速异常体可能是气体初始积聚区,与之沟通的断裂输导网络是垂向运移的通道;沉积盆地内气体的释放和聚集具有明显的分带性,区内2个剪切构造带以及2个早第三纪裂谷—火山岩构造带是二氧化碳气体释放、聚集及成藏的最有利地带,二氧化碳气藏、新生代火山岩以及源幔氦同位素异常主要沿剪切构造带和裂谷火山构造带的主干断裂呈“串珠状”分布;不同构造带发育不同的二氧化碳气聚集模式和气藏类型,其中剪切构造带主要发育深层古潜山中深层背斜或断块浅层披覆构造型气藏组合;裂谷火山岩构造带主要发育火成岩伴生的二氧化碳气藏.     

苏北盆地溪桥含氦天然气田地质特征及含氦天然气勘探前景

苏北盆地具有聚集含氦天然气的特殊地质条件,在盆地的若干气井或气田（ 藏） 中较普遍地发现了氦。溪桥气田为苏北盆地首次发现的含氦天然气田,含氦量为０．５８ ％ ～１ ．０６％ ,达到或超过氦工业品位（ 含氦量为０．３ ％ ）;气田地质时代较新,储集层为上第三系砂岩;气藏埋藏浅,气层埋深仅３８０ｍ 。气田中的氦以幔源为主,与氮及无机成因的ＣＯ２ 相伴生。含氦气田叠覆于以海相地层为储集层的大型ＣＯ２ 气田之上,两者具有一定的成生联系,该气田的发现表明苏北盆地具有良好的含氦天然气勘探前景。图４ 表２ 参３（ 郭念发摘）     

长岭断陷无机成因天然气的判别与分布特征

通过对松辽盆地长岭断陷烷烃气和CO2碳同位素资料的分析,认为该地区存在无机成因天然气。烃类气体中具有重碳同位素异常(δ13 C1>-30‰)和负碳同位素系序(δ13 C1>δ13 C2>δ13 C3>δ13 C4)的同位素分布特征,CO2碳同位素分布在-4.63‰～-16.7‰,部分天然气表现出无机成因烃类气体的特点。3 He/4 He值为0.88Ra,指示有幔源氦的存在,说明该区天然气可能是壳幔混源。长岭断陷天然气藏中不仅无机成因烷烃气由北向南逐渐减少,且幔源CO2也表现出从西北向东南含量明显减少,与区域构造、断裂走向和火山岩密切相关等与无机成因烷烃气相似的分布特征。     

南堡凹陷火山活动与裂陷旋回

南堡凹陷原生岩浆的Mg'值大部分分布在0.65～0.75之间;稀土和微量元素中不相容元素富集、相容元素亏损。由此说明该区火山岩受控于上地幔源岩的部分熔融作用。伸展裂谷型盆地的构造层序由下而上一般由底部粗粒层序组、下部含火山岩层序组、中部深水层序组和上部充填层序组组成,南堡凹陷据此可划分出6个构造层序,其中第三、四构造层序控制了南堡凹陷两期主要的含油气系统分布。南堡凹陷盆地形成机制主要与地幔上涌作用有关,受控于主动裂谷演化模式。     

北部湾盆地福山凹陷岩浆活动与CO2 成藏的关系

新生代以来,北部湾盆地福山凹陷曾发生多期火山-岩浆活动,早期火山-岩浆活动伴随珠琼运动,有玄武岩喷发与部分浅成侵入的辉绿岩(45 M a),中、晚期火山-岩浆活动先后伴随南海运动(30 M a)和东沙运动(10~5 M a以及1 M a),共发生4期玄武岩喷发;在福山凹陷油气钻探中发现了高CO₂含量的天然气藏,其CO₂稳定碳同位素、伴生稀有气体氦和氩同位素组成特征指示,福山凹陷天然气藏中的CO2主要为壳幔混合成因;壳幔混合成因CO₂气藏主要分布在花场次凸和南部斜坡的F8、F10井区,其分布范围与始新统流沙港组的岩浆岩体吻合很好,表明该期岩浆活动可能是壳幔混合成因CO₂气生成和聚集的主要原因;H _3-4井下部流沙港组三段和上部流沙港组一段CO₂聚集成藏的差异,反映了断裂活动对CO2气生成和聚集的控制作用。指出,在始新统流沙港组岩浆活动强烈的地区,由切割流沙港组三段及其以下地层的深大断裂所沟通的流沙港组三段是寻找具有经济价值纯CO₂气藏的有利勘探方向。 \r\n     

莺-琼盆地多源非生物CO2运聚成藏特征

南海北部莺-琼盆地壳源型、壳幔混合型及火山幔源型三类非生物（无机）成因二氧化碳资源丰富,据目前的勘探及研究成果,其二氧化碳资源量逾1×10¹²m³,勘探所获地质储量近3000×10⁸m³,居中国之首。该区非生物二氧化碳资源一方面既能广泛应用于国民经济及工农业生产中,另一方面也可能成为导致“厄尔尼诺”现象、严重影响生态环境的主要温室气体。为此,对其运聚与成藏特征进行了研究。结果认为：①该区多源非生物二氧化碳可划分为壳源型、壳幔混合型及火山慢源型等3大成因类型;②壳源型、壳幔混合型非生物二氧化碳主要富集于莺歌海盆地泥底辟浅层,具平面上分区分块剖面上分层分带的运聚成藏特征,而火山幔源型二氧化碳主要展布于琼东南盆地东部Ⅱ断裂带周缘区,且受控于深大断裂及火山幔源活动的相互配置;③南海北部莺-琼盆地二氧化碳资源潜力大,尤其是莺歌海盆地壳源型非生物二氧化碳资源量及地质储量规模大,在国内外亦是罕见的,颇具资源潜力与综合开发利用前景。     

天然气中氦资源研究现状及我国氦资源前景

氦气具有强化学惰性和低沸点等独有特征,在高新技术产业和科研实验中具有不可替代的作用。氦在地球上以微量组分广泛分布,但从含氦、富氦天然气藏中提取氦气仍是工业制氦的唯一途径。目前全球已发现的氦储量主要分布在美国、卡塔尔、阿尔及利亚、俄罗斯和加拿大等国,上述五国氦储量占全球总储量的92%。天然气藏中的氦气有3个主要来源：大气源、壳源和幔源。目前主要根据³He/⁴He值来确定氦的来源,通常大气源的³He/⁴He值为1.4×10^-6、壳源的³He/⁴He值为2×10^-8和幔源的³He/⁴He值为1.1×10^-5。富氦天然气的成藏条件和成藏特征与常规天然气藏既有共性又有明显的差异,一些有利于形成大型油气藏的高生烃强度地区,反而不利于富氦、高氦气藏的形成。而生烃强度相对低的隆起区则有利于富氦、高氦气藏的形成。全球已发现的氦气资源主要分布于晚元古代—古生代地台背景下的沉积盆地,此外在中—新生代构造—岩浆活动强烈且具有古老花岗岩的基底区也是富氦气藏发育的有利区带。现有资料表明,中国四川盆地、塔里木盆地、柴达木盆地、鄂尔多斯盆地和东部中新生界含油气盆地中已发现一些富氦气藏。同时非常规天然气领域亦展现出良好的氦资源勘探前景,如渭河盆地水溶气和四川盆地页岩气。中国富氦天然气具有点多、类型多、资源前景较好的特征,但氦气资源整体研究程度很低。     

松辽盆地无机成因烃类气藏的幔源贡献

幔源氦对氦含量的贡献值不能完全代表其它组分的幔源贡献。依据松辽盆地的地质条件和勘探成果并通过筛选该盆地实际气藏组分的混合模拟结果，得到了松辽盆地昌德、肇州西和升深2井等3个气藏无机成因的贡献大于80％的结论，说明松辽盆地无机成因的气源是非常巨大的，同时指出，松辽盆地有机成因与无机成因甲烷同位素的判别界限定为－30‰比较合适，天然气样品中单独的^3He/^4He指标得到的幔源拟的贡献值不能化表气藏中无机成因烃类气体的幔源贡献。     

中国储量千亿立方米以上气田天然气地球化学特征

至2003年底,中国发现6个千亿立方米以上储量规模的大气田,其中5个在鄂尔多斯盆地(苏里格、乌审旗、榆林、大牛地、靖边),1个在塔里木盆地(克拉2)。根据150个气样的组分、143个气样烷烃碳同位素和21个气样氦同位素的分析数据,这些大气田天然气具有以下地球化学特征①高含烷烃气,低含二氧化碳。烷烃气含量均在90%以上,多数在95%以上,二氧化碳含量基本低于3%,主要在1.5%之下。②烷烃碳同位素组成重,具有煤成气特征。δ13C1值为-38.5‰～-26.2‰,主峰值为-35‰～-32‰;δ13C2值为-35.3‰～-17.8‰,一般为-28‰～-24‰;δ13C3值为-29.9‰～-19.1‰,一般为-27‰～-23‰;δ13C4值为-25.6‰～-20.3‰,一般为-23.5‰～-22‰;δ13CiC4>δ13CnC4。大气田气源岩是石炭系-二叠系和中、下侏罗统煤系。③3He/4He值为n×10-7～n×10-8,具壳源氦特征。CH4/3He为n×1010～n×1011,说明CH4为有机成因。图5表6参41