WAP手机版 RSS订阅 加入收藏  设为首页
12bet官网
当前位置:首页 > 12bet官网 > 12bet官网

12bet亚洲中文网页_柴达木盆地北缘稀有气体同位素特征及氦气富集主控因素

时间:2022/3/29 20:00:52   作者:admin   来源:   阅读:136   评论:0
内容摘要:  韩伟1,刘文进2,李玉宏1,周俊林必威和12bet1,张文3,张云鹏1,陈晓宏4,黄斌5  (1. 中国地质调查局西安地质调查中心,自然资源部岩浆作用成矿与找矿重点实验室, 陕西 西安 710054;2. 青海煤炭地质一○五勘探队,青海 西宁 810007;3. 中国地质科学...

  韩伟1,刘文进2,李玉宏1,周俊林必威和12bet1,张文3,张云鹏1,陈晓宏4,黄斌5

  (1. 中国地质调查局西安地质调查中心,自然资源部岩浆作用成矿与找矿重点实验室, 陕西 西安 710054;2. 青海煤炭地质一○五勘探队,青海 西宁 810007;3. 中国地质科学院地质研究所同位素热年代学实验室,北京 100037;4. 中国石油青海油田气田开发处,甘肃 敦煌 736202;5. 中国石油青海油田勘探开发研究院,甘肃 敦煌 736202)

  DOI:10.11764/j.issn.1672-1926.2019.10.008

  摘 要通过地质背景研究认为影响柴达木盆地北缘地区氦气富集的主要因素有广泛分布的岩体、发育的断裂及地下水系统等。其中岩体提供充足的氦气气源,断裂及地下水系统提供良好的天然气运移通道及运移载体。4He、20Ne等稀有气体同位素具有良好的线性关系,证明地下水系统在氦气富集过程中有着重要作用且氦气含量较高。运用对渭河盆地及邻区氦气调查所形成的氦气成藏理论认识,预测柴北缘地区具有壳源氦气资源远景,通过对该区马北油气田、东坪气田等氦气远景区天然气井口样品分析,发现氦气含量普遍较高,同位素分析表明该区氦气为典型壳源氦。分析的22个样品中21个达到或超过工业标准,按照马北地区16个样品平均氦气体积分数0.28%估算,仅马北地区就可成为大型氦气资源远景区。通过进一步调查评价,研究区有望获得特大型氦气资源储量。关键词氦气;柴达木盆地北缘;稀有气体同位素;马北油气田;东坪气田氦气作为一种我国长期短缺的战略资源,主要依赖进口,资源危机感十分强烈[1]。并且,氦气先后被美国、澳大利亚等国列入了战略资源清单,国际资源需求量和重视程度不断提高。但是,我国有关氦气资源调查评价及开发利用的工作才刚刚起步,研究程度极低[2-3]。

  中国地质调查局西安地质调查中心自2012年起一直致力于我国氦气资源调查工作,目前已取得了一系列认识。近年来,有研究显示在我国渭河盆地、柴达木盆地和塔里木盆地等均发现了富氦天然气,通过对这些盆地和地区氦气资源及成因开展系统研究,基本明确了我国中西部地区氦气以壳源成因为主,主控因素包括富含U、Th等放射性元素岩体的分布、断裂等构造体系及地下水系统;我国东部地区(主要集中在郯庐断裂带两侧)氦气以幔源成因为主,壳源成因为辅,表现为幔、壳源混合成因,主控因素为深大断裂[3-9]。2016年以来,笔者及其团队继在柴达木盆地北缘(以下简称“柴北缘”)团鱼山和全吉山煤田钻孔岩心解析发现氦气显示后,又在青海油田马北、牛东和东坪区块内的天然气钻井中发现了氦气显示[8-9]。本文拟通过对柴北缘地区开展岩体、构造及地下水系统等地质背景研究,并结合2次采集的天然气样品的氦气组分及同位素特征等分析结果,总结该区影响氦气富集的地质条件,探索天然气中同位素特征及其揭示的地质意义,以期为我国氦气资源调查提供理论支撑。

  1 盆地地质背景概况柴达木盆地是我国西部大型的中生代断坳型含油气盆地,构造应力背景先松弛后强烈挤压,其形成演化过程与喜马拉雅构造运动息息相关[10-11],柴北缘为柴达木盆地的一级构造单元。受特提斯—喜马拉雅构造域的多期构造活动的共同作用和影响,柴北缘地区发育了复杂的断裂体系,主要包括赛什腾逆冲断裂等控盆断裂,这类断裂延伸距离长,深切基底,控制了盆地形成与演化;埃姆尼克山南断裂等控坳断裂,控制着盆内隆—坳格局及构造带展布。从地质背景也可以看出柴达木盆地属于后期构造改造强烈的断坳型盆地,断裂活动非常发育[8,11](图1)。

  图1柴达木盆地构造及采样区位置简图(据张云鹏等[8],修编)Fig.1Schematic diagram of the location and sampling area of the QaidamBasin(modified by ZHANG et al.[8])柴北缘基底岩性主要为元古宇中深变质岩和海西期花岗岩,侏罗系—白垩系不整合于其上,三叠系普遍缺失。该区有大量岩体出露,呈山体分布于盆地边缘,主要包括华力西期的浅红色花岗闪长岩,加里东期灰、绿灰色花岗闪长岩等。并且,前人在盆缘山前带进行地球物理探测,其结果显示出明显高磁异常,说明山前带还存在隐伏的火成岩侵入体[12],地表露头和地下物探资料均证明该区基底花岗岩十分发育,花岗岩中通常富含铀、钍矿物。此外,该区中生代还广泛发育砂岩型铀矿[13]。这些富含铀、钍矿物的岩石大量分布,成为氦气富集的潜在气源基础。

  2 氦气组分及同位素特征本文研究使用承压钢瓶在青海油田马北、牛东和东坪等区块的天然气井及集气站分别进行天然气样品采集,并送至中国科学院地质与地球物理研究所兰州油气资源研究中心开展稀有气体组分和氦同位素分析测试(仅对部分样品进行了氦同位素分析),实验应用VG5400 稀有气体质谱计分析了天然气样品中的氦同位素,在9 kV离子源高压、800 uA电流的条件下, 按以下检测流程进行:①净化:ZrAl炉温度650 ℃, 海绵钛炉温度780 ℃;②粗分离:分离为(He+Ne);③质谱分析[14-15]。

  分析测试结果显示,本文研究采集的22个气样中21个样品均有氦气显示,氦气体积分数在0.05%~0.81%之间,主要集中在0.2%~0.3%之间,均达到或超过工业标准(氦气体积分数大于0.05%即为工业标准)[16-17](表1)。

  表1柴达木盆地北缘天然气中氦气含量(%)(据韩伟等[9],有修改)Table 1Helium content in natural gas in the northern margin of Qaidam Basin(%)(modified by HAN et al.[9])

  从表1可以看出,位于柴北缘东部的马北油气田氦气体积分数普遍大于0.20%,其中马八H1-3井氦气含量达到0.81%,远超工业标准;北部的牛东气田含量较低,集中在0.05%~0.06%之间,刚刚达到工业标准;西部更靠近山前的东坪气田含量差别较大,除东坪H2-1井外的2口井中氦气含量分别为0.08%和0.24%,具有较强的非均一性。东坪H2-1井未检测到氦气,但显示氮气含量极高,达到96.20%,氮气与氧气比为32∶1,从氮气含量及氮氧比来看均可排除空气混入,初步怀疑是由于该气田注氮气提高采收率所致,从而降低了氦气丰度,因此,取样较少的东坪气田的氦气含量需进一步测试确定。柴北缘各气田的天然气均源于侏罗系,但气藏产层有一定的差别,马北油气田和东坪气田的产气层均为基岩和古近系,牛东气田为侏罗系。岩体是氦气富集的影响因素之一,后文会有详细论述,马北油气田普遍氦气含量较高可能与其气藏产层有关。

  自然界氦气的来源主要有壳源氦和幔源氦2种,其中壳源氦主要来自于地壳中放射性元素(铀、钍)衰变,壳源氦的同位素3He/4He值为2×10-8,幔源氦的3He/4He值为1.1×10-5[5,6,16,17]。本文样品氦同位素分析表明,研究区样品的3He/4He值在(1.43~5.0)×10-8之间(表2),R/Ra值在0.001~0.04之间,为典型的壳源氦气[17],与此前在团鱼山等地分析结果一致[8],也和该区广泛分布花岗岩、中生代地层存在砂岩型铀矿的地质背景有很好地对应。并且,东坪、牛东气田的3He/4He值较马北油气田更低,4He的含量更高,说明这2个区域岩体及沉积地层中富含的放射性元素对氦气的贡献值更大。

  表2柴达木盆地北缘天然气组分及同位素等数据(据韩伟等[9],有修改)Table 2Natural gas components and isotopes data sheets in the northern margin of Qaidam Basin(modified by HAN et al.[9])

  3 稀有气体同位素特征本文通过承压钢瓶采集的样品首先在中国科学院地质与地球物理研究所兰州油气资源研究中心对气体组分及氦同位素进行了分析,得出以上结果。随后项目组再次赴青海油田用承压钢瓶采样并导入密封铜管,并送至英国兰卡斯特大学对氩、氖等稀有气体同位素进行了分析,第二次采样扩大了采样范围,并对东坪1井和牛1井等个别井进行了重复采样,分析结果见表3[18]。

  表3柴北缘地区稀有气体含量特征(据张文等[18],略有修改)Table 3Characteristics of rare gas content in the northern margin of Qaidam Basin(modified by ZHANG et al.[18])

  注:±后为1σ的误差

  可以看出2次采样分析结果中,东坪1井和牛1井的4He同位素含量区别较大,兰州和兰卡斯特实验室对这2口井样品的分析结果分别为24×10-4和(6.37±0.064)×10-4,6×10-4和(1.21±0.012)×10-4。2家实验室测试精度均很高,同为可进行精确样品分析的专业实验室,且样品分析过程中均采用标样反复标定,因此,可确保样品分析结果的准确性。项目组曾于2016年在青海油田马北区块采样,其中个别样品与本文研究采样取自同一口天然气井,先后2次采集的样品均送至兰州油气资源研究中心分析其中气体组分,对比显示2次采集的样品均检测到氦气含量较高,但存在一定的波动。鉴于这种分批次采样分析结果的不稳定性,目前对本次2组出自不同实验室的数据的差异性,项目组认为可能是因为2批次采样,采样井在2次采样期间是否存在停产等因素所造成,具体原因有待进一步落实研究。

  氦气有2个稳定同位素12bet线上官方平台,其中3He主要来源于元素合成时形成的原始核素,4He则主要为自然放射性元素U、Th发生α衰变的产物;天然气中20Ne的来源十分单一,通常只是在地表条件下饱和溶解在地表水中,并随着水的流动进入地下水系统,因此20Ne的含量可以反映地下水的总量(体积)。利用这些稀有气体同位素的特性可以获取很多地质信息,4He/20Ne值代表了壳源放射性成因4He的含量与地下水体积之间的关系[18]。

  美国目前依然是全球氦气的主产国之一,潘汉德—胡果顿气田是其氦气的主产气田[19],本文研究将柴北缘3个气田的样品稀有气体同位素与潘汉德—胡果顿气田进行对比(图2)。结果表明东坪气田4He/20Ne值高于美国潘汉德—胡果顿气田,显示柴达木地区深部氦供给量非常活跃,氦气勘探潜力巨大。

  图2柴达木盆地4He—20Ne交会图Fig.24He-20Ne intersection map in Qaidam Basin并且,柴北缘地区4He/20Ne值呈现出极好的线性关系,说明氦气在进入天然气藏之前,4He与20Ne已经在地下水系统中进行了充分的融合并随地下水一起经历了运移过程。这种现象在潘汉德—胡果顿气田、堪萨斯西南部及我国渭河盆地中均有显示,这也从另一个角度反映出氦气的富集成藏与地下水系统关系十分密切[18-21]。

  4 影响氦气富集的主要因素HUNT[22]认为壳源氦气主要来源于地壳中火成岩、变质岩等岩体中气体的扩散。近年来,我国有关学者也针对我国东西部发现氦气的盆地及地区开展了氦气富集主要因素的研究,认为富含U、Th元素的岩体、断裂及地下水系统对氦气富集均有明显的控制作用[3-9,16-17]。本文对柴北缘地区地质背景、地质要素等开展研究,发现影响该区氦气富集的主要因素同样包括以下3个方面。

  4.1 岩体根据前人资料[8,23],柴北缘出露地层及岩体岩性主要为古元古界斜长角闪片岩,上奥陶统灰绿色片理化蚀变安山岩、凝灰岩夹大理岩,上泥盆统灰绿色紫色砾岩、紫红色粉大家有在12bet网站玩游戏吗砂岩,下石炭统生物灰岩,华力西期的浅红色花岗闪长岩,加里东期灰、绿灰色花岗闪长岩及超基性岩类。

  其中马北地区出露的岩体岩性主要为上奥陶统长英质片岩,其次为古元古界花岗片麻岩,华力西期侵入岩绿泥石化角闪石岩,加里东期侵入岩蛇纹石岩,且埋深较浅,分布稳定。如表1所示,马北气田、东坪气田的气藏产层均为基岩、古近系,其氦气含量明显高于牛东气田(气藏产层为侏罗系),这是因为基岩可释放更多的氦气充注于气藏中,也是岩体影响氦气富集的证据之一[24]。

  铀元素的地壳丰度(克拉克值)为2.7×10-6,WANG等[25]估算中国陆壳铀元素的丰度为(0.83~1.76)×10-6,钍元素的丰度为(3.16~6.69)×10-6。通过对柴北缘地区基岩采样分析,可以看出这些基岩的铀、钍元素含量较估算中国陆壳丰度相对较高,部分高于铀元素的地壳丰度,说明岩体中的铀、钍元素含量较高,可为放射性衰变产生氦气提供良好的气源保障(表4)。

  表4柴北缘地区基岩铀、钍含量Table 4Uranium and Thorium content in bedrock in the northern margin of Qaidam Basin

  并且,柴北缘地区中生代还发育一定规模的砂岩型铀矿,该区形成了岩体—地下水—沉积岩的富铀矿物运移体系。刘炳寰等[26]曾调研发现前苏联、南非和美国均有报道显示铀矿床附近具有较高的氦气异常,随后又针对已知的热液型、沉积型铀矿床附近土壤中的氦气异常开展调查,结果证实铀矿床附近的土壤中大多检测到了氦气异常,这也证实了这些岩体、沉积岩和地下水中富含的铀、钍等矿物在衰变的过程中会释放出氦气,说明柴北缘地区特殊的富铀矿物运移体系保证了该地区的氦气气源。4.2 断裂断裂是天然气运移的有效通道,前人研究发现地震活动前常常会监测到氦气异常释放[27-29],笔者在对渭河盆地氦气富集影响因素研究后认为断裂不仅有利于氦气运移,可能还是影响地层中氦气释放的物理因素[12bet城 娱乐4]。

  柴北缘断裂系统发育,其山前地带发育一系列的深大断裂,如赛什腾逆冲断裂、埃姆尼克山南断裂等。其中赛什腾逆冲断裂是由多条逆冲断裂组成的逆冲和走滑性断裂带,沿山前弧形展布;埃姆尼克山南断裂是一条深切基底的大型右旋走滑断裂,呈北西走向,使奥陶系—石炭系以不整合接触关系直接覆盖在新生代盆地盖层之上。并且,这些断裂带的活动期都比较晚,大多在以中新世之后还发生了走滑运动[30]。

  并且,断裂除了作为天然气的运移通道外,还可以成为铀矿成矿的主控因素。陈擎等[23]研究认为柴北缘地区的花岗岩型铀矿与火山岩型铀矿均受控于断裂体系,其矿体主要赋存于赛什腾逆冲断裂等控矿断裂附近。因此,断裂不仅仅可作为良好的天然气运移通道,还是生成氦气源岩的主要影响因素。

  4.3 地下水地下水循环是地质变化的动因之一,可以导致矿物元素的流失和运移。广泛分布的富含放射性元素的岩体为氦气提供了良好的气源,但不可忽视的是地下水系统可以作为载体将岩体中的放射性元素运移至沉积地层,从而影响放射性元素的分布范围,这一过程在砂岩型铀矿成矿过程中被视为找矿线索,在渭河盆地蓝田铀矿附近同位素研究中也被证实[31]。柴北缘地区还发育一定规模的砂岩型铀矿,形成了岩体—地下水—沉积岩的富铀矿物运移体系。这种体系既是富含放射性元素运移的过程,也是氦气等天然气随之运移的过程。

  权志高等[13]通过对柴北缘地区的沉积相研究表明,柴北缘地区从蚀源区往沉积中心方向,中下侏罗统中铀含量有逐渐增加趋势,且岩性由细到粗与铀含量呈正相关,显示地下水“补—径—排”水动力系统条件良好,有利于形成层间氧化带及潜水氧化带型铀矿。这一研究说明研究区地下水系统循环良好,可为富铀矿物运移提供保障,同时也可为氦气的运移做理想的载体,这一过程在前述4He/20Ne值特征中也有证实。

  综上所述,柴北缘地区具备了充足的氦气气源岩(大面积分布的富铀、钍花岗岩体),可以保证壳源氦气源源不断地生成、释放,以及良好的天然气运移通道(发12博 12bet育的断裂体系)及运移载体(良好的地下水系统),这些条件综合在一起,成为该区氦气富集的主要影响因素。

  此外,目前柴北缘地区仅马北区块天然气三级储量已达到中型以上[32],本文研究获得的马北区块平均氦气体积分数为0.28%,参照这个平均值估算,仅该区块有望获得大型—特大型氦气资源储量。东坪基岩气藏目前是我国发现最大的基岩气藏,探明天然气地质储量519.41×108m3[33],虽然本文东坪区块取样有限且变化较大,但根据本文研究认为影响氦气富集的主要因素来看,该区块也同样具备氦气富集的潜力,并且从成藏条件看,东坪基岩气藏具有近源储集的优势,图2也表明东坪基岩气藏中壳源4He含量更高,可能具有更好的氦气资源前景。因此,亟待通过进一步详细工作,摸清柴北缘地区氦气资源量,逐步建成我国氦气生产基地。

  5 结论柴达木盆地北缘地区特殊的地质背景十分有利于氦气富集,区内的马北油气田、东坪气田、牛东气田发现良好的氦气资源前景,经氦同位素分析确定该区氦气以壳源氦气为主,就目前这几个气田天然气储量及勘探规模和前景来看,有望获得特大型氦气资源储量,很大程度上改善我国氦气短缺现状。

  通过地质背景研究认为,该区氦气富集的主要因素包括充足的氦气气源岩(大面积分布的花岗岩体)、良好的天然气运移通道(发育的断裂体系)及运移载体(良好的地下水系统)。稀有气体同位素也反映地下水系统在氦气富集过程中作用明显,且4He/20Ne值也反映该区氦气含量巨大,具有良好的氦气资源前景。

  基金信息:国家自然科学基金(编号:41572131);能源矿产地质调查项目(编号:DD20190103,DD20190711);陕西省自然科学基金(编号:2018JM4031)联合资助.

  END

  阅读原文

  有需要12bet是哪个国家的 可以点击我们主页联系我们

  


标签:真钱扎金花app下载 贵宾会app下载 贵宾厅app 贵宾厅代理 

本类更新

本类推荐

本类排行

本站所有站内信息仅供娱乐参考,不作任何商业用途,不以营利为目的,专注分享快乐,欢迎收藏本站!
所有信息均来自:百度一下(12bet官方平台