为查明人类活动对木里冻土区水文环境造成的影响，选取高寒冻土区人类活动最为显著的木里煤田聚乎更矿区，以区内大通河支流水系河水为研究对象，基于水化学组成空间特征，利用氢、氧、碳、氮、硫、锶等多元同位素开展示踪研究.研究表明：（1）冻结层上水是河水的主要补给来源，煤矿开采、天然气水合物钻探等人类活动破坏原有冻土结构，增加了冻结层上水对河水的贡献比例；（2）河水中主要溶解性营养物质(SO42-、NO3-和DOC)浓度的增加源于人类活动的影响：硫氧同位素揭示了大规模的煤矿露天开采促进还原硫氧化，是导致冻结层上水和河水中SO42-升高的主要原因；氮氧同位素表明河水中高浓度的NO3-来源于散养式放牧的牲畜粪便；DOC主要来源于高寒草甸植物降解产生的土壤有机质，人类活动影响下增加了DOC和DIC的输出，增强了源区河水中的微生物活动；（3）除H2CO3风化碳酸盐岩外，受人类活动煤矿开采影...
在南祁连盆地木里坳陷钻遇中国陆域第一例天然气水合物实物样品。通过对木里冻土区钻遇水合物区域(DK井区)第四纪沉积物及邻区湖相沉积物中可溶有机质开展有机地球化学分析,发现DK井区浅地表沉积物中明显存在热解成因的可溶有机质,而邻区老人湖湖相沉积物中可溶有机质以高等植物输入为主。与区内烃源岩对比,热解成因的可溶有机质主要来源于中侏罗世烃源岩,晚三叠世尕勒得寺组烃源岩也有一定的贡献。结合该区水合物气源研究成果,DK井区沉积物中可溶有机质与形成水合物的烃类气体可能属于同源,侏罗纪、三叠纪烃源岩热演化生成的烃类能够沿断裂、砂岩裂隙等通道向上运移或渗漏至浅地表,其中甲烷、重烃气等轻质组分能够在稳定带内与地层水结合形成天然气水合物。木里地区第四纪沉积物中可溶有机质的来源解析能够为天然气水合物的勘探提供新的视角。
本文综合木里地区已有地质、地震、钻井、测井资料,对冻土区天然气水合物储层进行了识别与预测。综合裂缝指示因子(the factor of fissure,FF)、有机质指示因子(the factor of carbon,FC)、钙质指示因子(the factor of calcareous matter,FCa)和水合物指示因子(the factor of gas hydrate,FH、FHD)4种指示因子,形成了利用测井资料进行冻土区天然气水合物识别的方法;根据地震资料频谱分析计算能力系数,在能量系数剖面上,含天然气水合物层段能量系数表现为"高—低—高"的特征。测井资料水合物储层指示因子和地震资料能量系数在冻土区天然气水合物储层识别中的应用,为冻土区天然气水合物资源评价提供技术支撑。
南祁连木里冻土区天然气水合物气源问题备受关注。本文借助生物标志化合物、气体组分和同位素等方法,分析探讨了该地区天然气水合物的气源问题。生物标志化合物分布特征上,木里地区水合物钻探岩芯伴生液态烃与三叠系碳质页岩中抽提的可溶有机质具有相似性,显示母质类型皆以水生低等物源输入为主,形成于还原条件下的咸水-微咸水沉积环境,但与该地区侏罗系煤及碳质页岩母质类型以陆源输入为主存在较大差别。对不同时代烃源岩解析气的碳同位素研究结果表明,侏罗系为煤型气特征,与水合物中油型气气源存在明显不同;解析气的3He/4He值反映该地区主要为壳源气。综合研究认为,木里冻土区天然气水合物气源主要来自三叠系烃源岩,具有有机质裂解和浅部壳源特征。
为探讨木里冻土区天然气水合物的烃类来源及成藏特征,应用地球化学反演方法,根据碳同位素和成熟度的关系,分析烃类的成因和来源,结合水合物赋存特征、地层埋藏史等研究水合物成藏特征。结果表明:木里冻土地区天然气水合物的烃类气体以油型气为主,浅部混有少量煤成气;前者主要来源于石炭统和下二叠统烃源岩,侏罗系烃源岩贡献较小。水合物成藏空间分布非均质性较强,纵向上不同层段的气体来源和充注特征具有较大差异,上部层段烃类成熟度较低,来源于早期常规油气藏破坏后逸散气体,混有少量水合物分解甲烷;中部层段甲烷具有"多阶"充注特征,有原油裂解气贡献,底部发育油气优势运移路径;下部层段烃类主要来源于深部烃源岩层(早二叠系和石炭系),具有"多阶"充注特征。水合物形成前的常规油气藏演化和水合物形成后的保存条件,是研究区天然气水合物成藏和展布的主控因素。
南祁连盆地木里冻土区天然气水合物的气体成因或来源存在不同观点,目前还没有统一认识,这直接影响到水合物的资源评价及下一步勘探方向。文章依托前人研究成果及新近钻探木参1井、木参2井及SK-0井资料,对比分析中侏罗统与上三叠统尕勒得寺组两套烃源岩,结合天然气水合物气体组成与碳氢同位素特征进行综合研究,结果表明:南祁连盆地木里冻土区天然气水合物的气体以轻烃为主,具湿气特征,其同位素表现为正碳同位素系列,为有机成因,成气母质主要为腐泥型干酪根的油型气,是热演化程度较低的原油伴生气;少量与微生物成因气有关,与煤层气关系不大。中侏罗统有机质丰度高、类型较好,镜质体反射率Ro在0.48%1.14%之间,处于生油高峰期,生油过程中原油伴生气为天然气水合物的主要气体来源;上三叠统尕勒得寺组有机质丰度较高、类型较好,但成熟度高,处于生凝析气或裂解气阶段,总体生排烃能力差,从气源对比分析来看对天然气水合物气体来源贡献不大。
中国地质调查局2008年在南祁连盆地木里冻土区采集到了中国陆域第一例天然气水合物实物样品,对于天然气水合物的气体来源存在不同的认识。利用新完钻3口井样品的化验分析结果,分析了中侏罗统和上三叠统烃源岩有机地球化学特征。结果表明,中侏罗统江仓组、木里组煤系地层烃源岩有机质丰度较高,TOC（总有机碳含量）大于1%的样品占78.9%;氯仿沥青"A"含量大于0.1%的占总数的72.2%;有机质类型以Ⅱ2、Ⅱ1型为主;镜质体反射率R_o多介于0.7%1.2%之间;71个样品生烃潜量平均值为8.8mg/g,总体处于生烃高峰期的生油阶段或凝析油阶段,属于好、很好烃源岩,为天然气水合物主力生烃层系。上三叠统尕勒得寺组亦为煤系地层烃源岩,TOC含量大于1%的样品占76.9%;氯仿沥青"A"含量小于0.05%;有机质类型以Ⅲ、Ⅱ1型为主;镜质体反射率Ro介于1.1%1.77%之间;总体处于生湿气或干气阶段,但由于构造抬升影响其生烃潜量,平均值仅为0.35mg/g,当前整体生烃能力较差,为非烃源岩或较...
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。
祁连山木里冻土区是第一个发现天然气水合物的中纬度高山冻土区,与国外发现的冻土区天然气水合物相比,祁连山木里冻土区天然气水合物具有埋深浅、冻土层薄、重烃气体组分高等特征。气体碳氢同位素分析显示,区域内气体来源主要以油型气为主,并在局部伴有煤型气。分析了木里冻土区天然气水合物形成的主要影响因素,冻土层特征和气体组分对冻土区天然气水合物形成的影响较大,富含重烃等气体组分更有利于该地区天然气水合物的成藏,而纯甲烷气体在该地区不易形成天然气水合物。天然气水合物储集层段主要以粉砂岩、油页岩、泥岩和细砂岩为主,并且泥岩和油页岩占90%以上,岩石裂缝较发育,以裂隙型天然气水合物为主要赋存类型。初步认为木里冻土区天然气水合物为下部热解气在断层等构造通道作用下运移而形成的一种重烃气体组分热解气-低温冷冻-地层型为主的动态成藏。