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。
开展祁连山冻土区天然气水合物气体同位素研究,是解决其气体成因、来源等科学问题的一个重要手段。本研究采集祁连山南麓多年冻土区水合物科学钻探DK2和DK3孔共8个含水合物的岩芯样品,采用真空顶空法收集样品中水合物的分解气,分别用气相色谱(GC)、气相色谱同位素比值质谱(GC-IRMS)测定其气体成分和同位素组成,测试结果表明:祁连山冻土区天然气水合物样品的气体碳氢同位素变化较大,甲烷、乙烷和丙烷的碳同位素(δ13C)变化范围分别为-52.6‰～-48.1‰、-38.6‰～-30.7‰和-34.7‰～-21.2‰,而二氧化碳的碳同位素(δ13C)最低为-27.9‰,最高为16.7‰;甲烷、乙烷和丙烷的氢同位素(δD)变化范围分别为-285‰～-227‰、-276‰～-236‰和-247‰～-198‰。通过对这些碳氢同位素进行综合研究,包括气体分子组成与同位素的关系分析、甲烷的碳氢同位素之间的关系判断等,结果表明研究区天然气水合物的气体主要来源于热解气,而且是在淡水环境中形成的有机成因气。
【中文摘要】本项目借助分子地层学、年代地层学、同位素地层学、古生物地层学和运用有机生物地球化学方法，通过对西南极海域和湖泊沉积地层的划分和对比，从分子级水平定量提取古环境、古生态信息，建立这些指标与现代环境参数的定量关系- - 进而捕捉沉积地层记录中可能的生物事件和环境事件留下的痕迹。 通过特殊生物标志物及其单体碳、氢同位素（δ13C、δD）以及微体化石在地层中垂向变量- - 直接反演特有生物种群落结构和生产量变化；通过浮游有孔虫壳体的氧同位素估算海水古温度和古盐度，识别ENSO引起的海水温度和盐度异常- - 进而恢复地质历史上的ENSO事件；对比和整合研究这些特殊生物标志物及其单体δ13C和δD、环境分子标志物的精细结构、分子组合指数所反映的生物与环境事件的信息，进而揭示南极地区浮游植物群落结构和生产量对ENSO这一突发事件的生态响应和反馈、及其这一关键过程对碳循环的可能影响。
2009-01