第五章 天然气地球化学

天然气地球化学的重要分支——稀有气体地球化学徐永昌;刘文汇;沈平;陶明信;郑建京【期刊名称】《天然气地球科学》【年(卷),期】2003(14)3【摘要】稀有气体因其在化学上活性弱、在自然界丰度低、成因均与特定的核过程相关而成为地质物体地质历程的重要示踪剂。

中国科学院兰州地质研究所 (以下简称兰州地质所 )将稀有气体引入到天然气地球化学研究中 ,形成了一个具有特色的学科分支——稀有气体地球化学。

尽管稀有气体与烃类气体具有不同的成因 ,但在特定条件下 ,结合研究区域的地质特征 ,稀有气体常可起到重要而特殊的作用。

简要介绍了兰州地质所在稀有气体地球化学研究方面的有关成果和一些新的进展。

利用 40 Ar/3 6Ar平均值将四川盆地古老的威远震旦系气藏 ( 4 0 Ar/3 6Ar平均值 70 0 9)和二叠系气藏 ( 4 0 Ar/3 6Ar平均值 1 0 1 7)很好地区别开来 ,并将威远构造威 7井二叠系气藏 ( 4 0 Ar/3 6Ar平均值 5 2 2 2 )气源确定为源于震旦系的气藏。

根据 40 Ar/3 6Ar值将中原油田储层内同为第三系的煤型气 ( 4 0 Ar/3 6Ar 平均值 1 1 2 5 )和油型气 ( 4 0 Ar/3 6Ar平均值 5 90 )很好地加以区分。

此外 40 Ar/3 6Ar值对古潜山油藏的油源对比等也有很好的效果。

根据 3 He/4He值所反映的壳幔交换信息将中国含油气区划分为 3个区块并综述了对各区的研究成果 :1东部活动区 ,壳幔挥发份交换活跃 ,3 He/4He值以 1 0 -6为主 ,部份为1 0 -7;2中部稳定区 ,3 He/4He?【总页数】10页(P157-166)【关键词】天然气地球化学;稀有气体;同位素;气源对比;氦同位素;流体包体;油气圈闭【作者】徐永昌;刘文汇;沈平;陶明信;郑建京【作者单位】中国科学院兰州地质研究所气体地球化学实验室【正文语种】中文【中图分类】P593;P618.13【相关文献】1.中国天然气地质与地球化学研究对天然气工业的重要意义 [J], 戴金星;倪云燕;周庆华;杨春;胡安平2.天然气研究中的稀有气体地球化学应用模式 [J], 沈平;徐永昌3.塔里木盆地天然气中稀有气体地球化学特征 [J], 何大祥;唐友军;胡锦杰;莫少武;陈践发4.祁连山木里冻土区天然气水合物矿区稀有气体氦、氖地球化学特征及其指示意义[J], 周亚龙;孙忠军;杨志斌;张富贵;张舜尧5.天然气地球化学基础研究为天然气工业鼓风扬帆——访青年油气地球化学家刘文汇 [J], 王大锐因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

地质学知识：环境地质学中天然气水合物地球化学研究地质学是一门研究地球物质组成、结构、变化和演化过程的学科。

它研究地球的内部构造、地貌地震、地热等现象，为我们揭示了地球的奥秘。

而环境地质学是地质学的分支之一，它重点研究人类活动与地质环境的相互关系。

本文主要从环境地质学角度，探讨天然气水合物地球化学研究。

天然气水合物是一种高能资源，在地球化学研究中备受关注。

其物理特性类似于冰，但却能在常温常压下储存天然气，具有巨大的经济价值和应用潜力。

目前，全球天然气水合物储量估计为300万亿立方米，是常规天然气储量的数倍。

天然气水合物的形成和分布与地质环境密切相关。

首先，它们多分布于富含有机质的沉积物层中，如深海沉积物、油气盆地和火山喷发凝灰岩等。

其次，它们形成需要适宜的温度和压力条件，通常在-20℃以下和10-20MPa左右的水深几百至几千米的场所形成。

而天然气水合物具有良好的稳定性，如遇高温高压条件则可能破裂解离，释放出大量甲烷，导致环境污染和生态灾难等问题。

环境地质学研究了天然气水合物成分和物理性质、分布规律、演化历史等多个方面的问题。

其中，地球化学是一个关键问题。

天然气水合物的组成主要是甲烷和少量的其他烃类物质。

为了深入了解天然气水合物的地球化学特征，研究人员开展了丰富的实验和模拟实验。

围绕水合物成分、形成机制、储层性质和烃类物质来源等问题，不断推进研究进展。

天然气水合物的烷基组成相对较单一，研究人员普遍认为天然气水合物在成分上主要是来源于深海沉积物中的甲烷。

同时，一些研究还发现，气泡巨型甲烷水合物藏中甲烷同位素比值与深海沉积物和其对应矿物中的比值不一致，这表明了天然气水合物可能存在多种不同来源，如生物来源和火山来源。

此外，研究人员还在天然气水合物中检测到了一些滞留性组分，例如农药、氯霉素、氨基酸、有机污染物等，这些物质的存在可能被视为一种自然的记录方法，有助于了解地球化学演化史和人类活动对环境的影响。

对于天然气水合物富集规律和形成机制的研究，环境地质学通过采集地球物理数据（地震、勘探数据等）和实验数据，建立了相应的模型。

《地球化学》章节笔记第一章：导论一、地球化学概述1. 地球化学的定义：地球化学是应用化学原理和方法，研究地球及其组成部分的化学组成、化学性质、化学作用和化学演化规律的学科。

它是地质学的一个分支，同时与物理学、生物学、大气科学等多个学科有着密切的联系。

2. 地球化学的研究对象：- 地球的固体部分，包括岩石、矿物、土壤等；- 地球的流体部分，包括大气、水体、地下水等；- 地球生物体，包括植物、动物、微生物等；- 地球内部，包括地壳、地幔、地核等。

3. 地球化学的研究内容：- 地球物质的化学组成及其时空变化；- 地球内部和外部的化学过程；- 元素的迁移、富集和分散规律；- 地球化学循环及其与生物圈的相互作用；- 地球化学在资源、环境、生态等领域的应用。

二、地球化学的研究方法与意义1. 地球化学的研究方法：- 野外调查与采样：包括地质填图、钻孔、槽探、岩心采样等；- 实验室分析：包括光学显微镜观察、X射线衍射、电子探针、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）、原子吸收光谱（AAS）等；- 地球化学数据处理：包括统计学分析、多元回归、聚类分析等；- 地球化学模型：建立地球化学过程的理论模型和数值模型；- 同位素示踪：利用稳定同位素和放射性同位素研究地球化学过程。

2. 地球化学研究的意义：- 揭示地球的形成和演化历史；- 了解地球内部结构、成分和动力学过程；- 探索矿产资源的形成机制和分布规律；- 评估和治理环境污染问题；- 理解地球生物圈的化学循环和生态平衡；- 为可持续发展提供科学依据。

三、地球化学的发展历程与现状1. 地球化学的发展历程：- 起源阶段：19世纪初，地质学家开始关注矿物的化学组成；- 形成阶段：19世纪末至20世纪初，维克托·戈尔德施密特等科学家奠定了地球化学的基础；- 发展阶段：20世纪中叶，地球化学在理论、方法、应用等方面取得显著进展；- 现代阶段：20世纪末至今，地球化学与分子生物学、环境科学等学科交叉，形成新的研究领域。

《地球化学》课程笔记第一章：地球化学概述一、地球化学的定义与范畴1. 定义地球化学是研究地球及其组成部分的化学组成、化学作用、化学演化规律以及这些过程与地球其他物理、生物过程的相互关系的学科。

2. 范畴地球化学的研究范畴包括但不限于以下几个方面：- 地球的物质组成和结构- 元素在地球各圈层中的分布、迁移和循环- 岩石和矿物的形成、演化和分类- 生物与地球化学过程的相互作用- 地球表面环境的化学演化- 自然资源和能源的地球化学特征- 环境污染和生态破坏的地球化学机制二、地球化学的研究内容1. 地球的物质组成- 地壳：研究地壳的化学成分、岩石类型、矿物组成及其变化规律。

- 地幔：探讨地幔的化学结构、岩石类型、矿物组成和地球化学动力学过程。

- 地核：分析地核的物质组成、物理状态和地球化学性质。

- 地球表面流体：研究大气、水圈和生物圈的化学组成和演化。

2. 元素地球化学- 元素的丰度：研究元素在地壳、地幔、地核中的丰度分布。

- 元素的分布：分析元素在地球各圈层中的分布规律和影响因素。

- 元素的迁移与富集：探讨元素在地质过程中的迁移机制和富集条件。

- 元素循环：研究元素在地球系统中的循环路径和循环速率。

3. 岩石地球化学- 岩石成因分类：根据岩石的化学成分、矿物组成和形成环境对岩石进行分类。

- 岩浆岩地球化学：研究岩浆的起源、演化、结晶过程和岩浆岩的地球化学特征。

- 沉积岩地球化学：分析沉积物的来源、沉积环境和沉积岩的地球化学特点。

- 变质岩地球化学：探讨变质作用过程中岩石的化学变化和变质岩的地球化学特征。

4. 矿物地球化学- 矿物的化学成分：研究矿物的化学组成、晶体结构和化学键合。

- 矿物的形成与变化：探讨矿物的形成条件、变化过程和稳定性。

- 矿物物理性质与地球化学：分析矿物的物理性质与地球化学环境的关系。

- 矿物化学分类：根据矿物的化学成分和结构特点进行分类。

5. 生物地球化学- 生物地球化学循环：研究元素在生物体内的循环过程和生物地球化学循环的模式。

地球化学中的天然气和石油自从人类发现了火，就开始寻找各种各样的燃料来维持生活和经济活动。

而天然气和石油作为两种非常重要的燃料，被广泛应用。

二十世纪以来，随着人类经济活动的加速，这两种燃料也越来越重要。

在地球化学中，天然气和石油是两个非常重要的研究对象。

本文将讨论天然气和石油在地球化学中的角色和作用。

天然气是甲烷等烃类组成的一氧化碳自然气体，主要由古生代海洋生物遗骸的堆积和压缩有机质变成的烃类油气等过程形成。

天然气的主要组分是甲烷，其它燃料为乙烷、丙烷、丁烷及少量的杂轻烃。

天然气是一种清洁的燃料，其直接燃烧不产生污染物，是一种非常重要的能源来源。

在地球化学中，天然气在许多方面都起着重要的作用。

首先，天然气是地球上的一种美好资源。

以俄罗斯为例，其拥有超过260亿立方米的年产出量，位居全球天然气生产量首位。

天然气可以用于制造化学品，比如乙烯、丙烯和其他烯烃。

天然气也可以用于供电、供暖、烹饪等方面。

随着化工和工业技术不断发展，人们对天然气的需求也在持续增加。

此外，在交通领域，天然气还可以被用作汽车燃料，其取代传统的汽油、柴油，被广泛应用。

石油，是一种复杂的混合物，在地球上的广泛分布，它由植物和动物的遗骸经过亿万年的自然变化过程形成，其主要成分为碳氢化合物。

石油是人类使用历史最悠久的燃料之一，它广泛应用于炼油、化工、汽车燃料、燃气发电、民用和工业供热、机械润滑、胶粘剂、沥青、工业空气和医药等领域。

在地球化学中，石油也是研究的对象之一。

在石油地层地质学中，石油物甚至可以帮助地质学家描绘和定量描绘岩石的物理特性，包括孔隙度、孔隙大小、孔隙分布和孔隙连通性等等。

石油的分析对探察、评价和开发油气田都具有重要意义。

石油工业中的炼油、裂化和重整等过程都是涉及石油分析。

化工石油工业中制造的很多物质都是由石油无机或有机成分提取和加工而来的。

由此可见，在地球化学中，石油扮演着非常重要的角色。

在生态方面，石油的开采和使用对环境反面影响是不可忽视的。

第五章石油和天然气的成因与生油岩[内容提要] 石油和天然气的成因历来有无机和有机学说之争。

本章首先概述了无机和有机两大学派的分歧，目前形成了晚期成油学说为主的石油现代成因理论，强调石油是沉积物（岩）中的不溶有机质（干酪根）在成岩作用晚期，经过热解作用生成的。

天然气的成因则多种多样，有生物成因气、油型气、煤型气及无机成因气。

烃源岩是油气生成的介质，对它的评价主要着眼于岩石的地球化学特征，而石油的地球化学对比则侧重于从方法上加以介绍，最后介绍了有关低熟油、煤成油方面的进展。

§1 石油成因概述按照生油原始物质的不同，石油成因假说可分为无机和有机两大学派。

前者认为石油是由自然界的无机物质形成的，后者则认为石油是由地质时期的生物有机质形成的。

在有机成因学派中，又可根据主张石油形成在沉积物成岩作用早期或晚期，分为早期成油和晚期成油两个分支。

现在看来，每一学说都有其产生和发展的实际依据和理论基础，虽然目前在石油形成理论中晚期成因学说占主要地位，但也不排除在某些特定的时期和地区无机成油（气）与早期成油气学说存在的可能，甚至占绝对优势的可能。

一．无机成因说主张：石油是由自然界中的无机物化合而成的，与有机物质无关。

“碳化说”（门捷列夫，1876）：地壳深处 3Fe m O n+4H2O（帜热）mFe3O4+C3n H8m宇宙成因说（索科洛夫，1889）：碳氢化合物是宇宙固有的，随后地球冷却被吸附凝结于地壳上部，沿断裂上升形成油气藏。

岩浆说（库德梁采夫，1950s）：地球深处存在C、H、O、S、N及其它灰份元素，由深处12000高温到地表，可依次形成甲炔基、亚甲炔基、甲基化合物和甲烷，这些活性基团加氢可生成从甲烷开始的各种碳氢化合物及一些复杂的含氮化合物。

高温生油说（切卡留克，1971）：实验发现，一些矿物在高温高压下，可分离出甲烷、乙烷，……因此他认为地壳中的油气是上地幔中的氧化铁与水反映所得。

致命要害：解释不了为什么世界上90%以上的石油都埋藏在沉积岩中，为什么石油具有只有生物有机质才有的旋光性、生物标志化合物等问题。