羌塘北缘开心岭—乌丽冻土区沿隐伏断层发育多处冷泉含水溶解烷烃,采用水溶烃组分和甲烷的稳定碳、氢同位素特征对其成因开展了分析研究。结果表明,开心岭—乌丽冻土区水溶烃组分中甲烷含量比例高达99. 83%～99. 96%,同时伴随有少量乙烷、丙烷,另含微量的乙烯和丙烯。开心岭一带水溶烃甲烷δ13CPDB值介于-46. 5‰～-55. 1‰,δDVSMOW值为-281. 0‰～-342. 0‰;乌丽一带水溶烃甲烷δ13CPDB值介于-47. 8‰～-58. 9‰,δDVSMOW值为-339. 0‰～-346. 0‰,指示水溶烃甲烷为有机成因,但气源较复杂,利用δ13CCH4-δDCH4、δ13C1-C1/(C2+C3)等成因图解判别,得出甲烷主要属微生物气,次之为热解成因气,混有少量原油伴生气。推断甲烷主要为有机质在微生物作用下分解的烃类气体或次生生物气,与晚二叠世那益雄组含煤烃源岩有关,气源条件暗示该地区冻土带200～500 m深度内有利于微生物成因气为主的甲烷天然气水合物形成。
针对深处青藏高原腹地中低纬度高海拔(4 600～5 300m)永冻土地带的青海乌丽地区,开展了该地区天然气水合物形成的气源条件研究。冻土区地表沿断层发育若干冷泉,野外采集冷泉新鲜水500mL密封送实验室进行气相色谱分析。首先对水中溶解的烃在真空和60℃恒温条件下脱出气体,将脱出气体经ρ(NaOH)=300g/L的碱液吸收CO2,余下气体经碱液驱赶至量气管上端,计量脱出气体的体积,并转移至另处;然后根据溶解烃含量注入适当体积的脱出气体进行色谱标定、单点外标定量。结果在冷泉中检测出CH4体积分数一般在223.60～1 097.30μL/L之间,最高达1 113.21μL/L。野外工作查明烃源岩主要为上二叠统那益雄组含煤碎屑岩建造,次为上三叠统巴贡组碎屑岩。前者中赋存的煤层及炭质泥岩为天然气水合物气源供给的重要母质。此研究成果揭示该地区具备形成天然气水合物藏的良好气源条件及成藏潜力。
为了探讨青藏高原乌丽冻土区水合物试验孔未钻获天然气水合物的原因,对该区第一口天然气水合物试验孔的岩心样品和周边露头样品进行了测试,结果显示,该区烃源岩有机质丰度中等,有机质类型Ⅲ型,有机质已过成熟,有利于烃类气体的生成;然而,试验孔岩心顶空气测试结果却显示,天然气组分中98%为无机成因的二氧化碳（13 C-CO2,-4‰-6‰）。结合区域地质、温压场条件等综合分析认为,该区天然气水合物气源以无机成因的二氧化碳为主,有机成因的烃类气体为辅。但是,研究区构造活动强烈且一直持续至今、深大断裂发育等因素却不利于天然气（包括无机和有机）及其水合物的保存,这可能是试验孔未钻获水合物的主要原因。另外,二氧化碳特殊的升华现象以及取样技术的不完善则可能是试验孔未钻获水合物的次要原因。
为查明青藏高原乌丽冻土区是否存在天然气水合物以及弄清天然气水合物气源,在对该区可能的烃源岩样品有机碳含量、岩石热解、镜质体反射率测定等分析基础上,结合分子生物标志化合物分析技术,对乌丽地区二叠系和三叠系泥岩、炭质泥岩和煤进行了有机质来源、沉积环境以及热演化程度等方面的初步研究。结果表明,该区烃源岩发育于还原的海陆交互相沉积环境,有机质母质为低等水生生物输入与陆源高等植物的混合生源输入,部分样品低等水生生物来源占优势;除个别样品外,甾烷异构化参数和升藿烷异构化参数达到平衡点。上二叠统那义雄组部分泥岩层段有机碳含量较高且含煤层段较厚,处于过成熟热演化阶段,其可能为研究区内较好的气源岩;而上三叠统巴贡组仅在八十五道班西为含煤地层,分布范围有限,可能仅为局部气源。
为了查明青藏高原乌丽冻土区高成熟烃源岩的原始有机质类型,对采自乌丽水合物试验孔ZK1及周边钻孔的岩心样品进行了测试。测试结果显示,研究区烃源岩干酪根显微组分以镜质组为主,含量为79.68%83.62%,惰质组含量为14.19%18.35%,干酪根类型为Ⅲ型。从烃源岩生物标志化合物来看,Pr/nC17与Ph/nC18的值分别为0.29～1.05和0.57～1.56,C23三环萜烷/C30藿烷值为0.47～2.23,且C27/C29甾烷值为0.64～1.35,干酪根类型可能为Ⅱ1型或Ⅱ2型。考虑到研究区烃源岩处于过成熟演化阶段,通过综合分析,认为研究区烃源岩的原始有机质类型可能为混合型,部分有机质可能主要来源于水生生物。
为了探讨青藏高原祁连山和乌丽冻土区天然气水合物成藏条件的异同之处,对其温压场特征、大地构造位置、气源条件等进行了对比分析。结果显示:二者所具有的温压场条件均适合天然气水合物的形成,尤以乌丽冻土区最好;在大地构造位置、沉积地层、气源成因以及保存条件等方面二者却存在着较大的差别,祁连山冻土区构造活动较弱,天然气及天然气水合物的保存条件较好,而乌丽冻土区构造活动较强,持续时间更久,深大断裂更发育,不利于天然气及天然气水合物的保存;祁连山冻土区天然气水合物气源主要为有机成因的烃类气体,而乌丽冻土区钻井岩心和湖水中的气体主要为无机成因的CO2。构造活动与气源成因可能是影响祁连山和乌丽冻土区天然气水合物成藏的主要因素。