基于中国羌塘盆地、祁连山、漠河盆地冻土区浅表土壤样品资料，进行了烃类气体组分地球化学特征、成因及性质分析。结果表明，冻土区浅表烃类气体主要成分为甲烷，还含有少量乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷和戊烷。羌塘盆地和漠河盆地烃类气体主要为热解成因，气体类型为油型气及其与煤层气的混合气；祁连山冻土区浅表土壤中烃类气体具有热解成因和生物成因，气体类型包括油型气、煤层气和生物气。烃类地球化学调查为我国陆域冻土区水合物等油气资源勘查提供了依据。
天然气水合物是一种极具潜力的新型能源,中国陆域永久冻土区天然气水合物资源具有极大的潜力。本文根据中国地质调查局在祁连山地区、羌塘盆地和漠河盆地天然气水合物远景区取得的大量地球化学调查数据和成果,分析总结了冻土区的温压条件、冻土条件、气源条件等,探讨了冻土区天然气水合物的成矿机制和制约因素,初步建立了冻土区天然气水合物的成藏模式,以期为下一轮的冻土区天然气水合物勘查提供地球化学技术支撑。
为查明祁连山冻土区天然气水合物气源,在对该区可能烃源岩芳烃GC-MS分析的基础上,剖析了煤和泥岩的有机质来源、热演化程度和沉积环境。结果表明,研究区所有烃源岩样品中均检测到苯并蒽等陆源高等植物来源的芳烃化合物,且石炭系和侏罗系煤样1,2,5-TMN/1,3,6-TMN比值较高,分别为2.35和4.89,其余烃源岩样品该比值较低,为0.04～0.77,说明石炭系和侏罗系煤样陆源高等植物贡献较大,其余烃源岩样品则以低等水生生物输入为主;侏罗系（D-17）煤样F1和F2值分别为0.40和0.21,处于成熟阶段,其余烃源岩为高成熟烃源岩;侏罗系和二叠系煤样氧芴相对含量较高,分别为69.39%和40.92%,表征发育于氧化性环境,其余烃源岩氧芴含量较低,介于2.53%13.43%之间,为还原性环境沉积的烃源岩。
沱沱河盆地是冻土天然气水合物潜在分布区之一,其内发育下—中二叠统开心岭群九十道班组、上二叠统乌丽群那益雄组、上三叠统结扎群巴贡组、中—渐新统雅西措组4套烃源岩以及不同类型的火山岩。研究表明,火山岩岩石类型主要为玄武岩、玄武安山岩、安山岩、玄武质粗面安山岩和粗面安山岩。火山岩主量元素低TiO2,Al2O3含量较高,K2O含量较低,K2O2O;火山岩的稀土元素配分模式为轻稀土富集型;微量元素配分模式呈锯齿状,Ta、Nb、P2O5、TiO2、Y、Yb以及铁族元素Sc、Cr、Ni亏损,综合判断青海南部沱沱河地区火山岩形成于岛弧环境。结合火山岩的地球化学特征,推断火山活动可以加快烃源岩的热成熟,进而促使有机质裂解,产生热解气,为水合物的生成提供气源条件。同时,火山岩的气孔构造发育,连通性较好,有可能成为水合物的储层。火山热液具有的高压使周围的烃源岩产生裂隙,这些裂隙不仅是水合物气源的运移通道,还可以为水合物...
随着天然气水合物的发现,祁连山冻土区成为勘探研究重点区块。通过系统的野外露头采样,在进行有机碳测试、镜质体反射率等常规地球化学分析的基础上,运用气相色谱-质谱分析技术,探讨了研究区烃源岩有机质的母质来源、沉积环境以及热演化程度。研究结果表明:研究区样品热演化程度均较高,主要处于高成熟阶段,且C25四环萜烷可能是研究区潜在的有机质高演化阶段特征性标志物。样品母质来源为陆源高等植物与低等水生生物的双重贡献。泥岩姥植比小于1.0、伽马蜡烷值小于0.2,形成于淡水还原环境;而煤样姥植比大于1.0,主要形成于偏氧化环境,以高等植物贡献为主。结合研究地区的沉积相,石炭系、二叠系主要为海陆交互相,侏罗系为湖沼相沉积,煤样可溶烃的生物标志物同样反映这一变化特征。
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。
本研究通过对西大滩—安多油气地球化学剖面的研究,表明土壤样品酸解氢、酸解甲烷、酸解乙烷、酸解丙烷和热释汞异常的综合解释有助于对地下是否存在水合物做出推断,在烃类出现“负异常”时,可能是地下赋存水合物的标志。并结合前人文献初步建立了多年冻土区活动带天然气水合物地球化学勘查模式。因此土壤地球化学测量可用于在多年冻土区活动带探测水合物,但其异常解释不能完全照搬油气藏化探模式,必须把渗透性极差的冻土层对烃类气体向地表运移的影响考虑进去。