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無機成因天然氣

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地球深部岩漿活動、變質岩和宇宙空間分佈的可燃氣體,以及岩石無機鹽類分解產生的氣體,都屬於無機成因氣或非生物成因氣。它屬於干氣,以甲烷為主,有時含CO2、N2、He及H2S、Hg蒸汽等,甚至以它們的某一種為主,形成具有工業意義的非烴氣藏

1 無機成因天然氣 -無機成因天然氣


無機成因天然氣無機成因天然氣
地球深部岩漿活動、變質岩和宇宙空間分佈的可燃氣體,以及岩石無機鹽類分解產生的氣體,都屬於無機成因氣或非生物成因氣。它屬於干氣,以甲烷為主,有時含CO2、N2、He及H2S、Hg蒸汽等,甚至以它們的某一種為主,形成具有工業意義的非烴氣藏。
  1. 甲烷
  無機合成:CO2 + H2 → CH4 + H2O 條件:高溫(250℃)、鐵族元素
  地球原始大氣中甲烷:吸收於地幔,沿深斷裂、火山活動等排出
  板塊俯衝帶甲烷:大洋板塊俯衝高溫高壓下脫水,分解產生的H、C、CO/CO2→CH4
 2. CO2   天然氣中高含CO2與高含烴類氣一樣,同樣具有重要的經濟意義,對於CO2氣藏來說,有經濟價值者是CO2含量>80%(體積濃度)的天然氣,可廣泛用於工業、農業、氣象、醫療、飲食業和環保等領域。中國廣東省三水盆地沙頭圩水深9井天然氣中CO2含量高達99.55%,日產氣量500萬方,成為有很高經濟價值的氣藏。
  目前世界上已發現的C22氣田藏主要分佈在中—新生代火山區、斷裂活動區、油氣富集區和煤田區。從成因上看,共有以下幾種:
  無機成因 :
  ① 上地幔岩漿中富含CO2氣體當岩漿沿地殼薄弱帶上升、壓力減小,其中CO2逸出。
  ② 碳酸鹽岩受高溫烘烤或深成變質可成大量CO2,當有地下水參與或含有Al、Mg、Fe雜質,98~200℃也能生成相當量CO2,這種成因CO2特徵:CO2含量>35%,δ13CCO2>8‰。
  ③ 碳酸鹽礦物與其它礦物相互作用也可生成CO2,如白雲石與高嶺石作用即可。
  另外,有機成因有:
  生化作用
  熱化學作用
  油田遭氧化
  煤氧化作用
  3.N2   N2是大氣中的主要成分,據研究,分子氮的最大濃度和逸度出現在古地台邊緣的含氮地層中,特別是蒸發鹽岩層分布區的邊界內。氮是由水層遷移到氣藏中的,由硝酸鹽還原而來,其先體是NH4+。
  N2含量大於15%者為富氮氣藏,天然氣中N2的成因類型主要有:
  ① 有機質分解產生的N2:100-130℃達高峰,生成的N2量佔總生氣量的2.0%,含量較低;(有機)
  ② 地殼岩石熱解脫氣:如輝綠岩熱解析出氣量,N2可高達52%,此類N2可富集;
  ③ 地下滷水(硝酸鹽)脫氮作用:硝酸鹽經生化作用生成N2O+ N2;
  ④ 地幔源的N2:如鐵隕石含氮數十~數百個ppm;
  ⑤ 大氣源的N2:大氣中N2隨地下水循環向深處運移,混入最多的主要是溫泉氣。
  從同位素特徵看,一般來說最重的氮集中在硝酸鹽岩中,較重的氮集中在芳香烴化合物中,而較輕的氮則集中在銨鹽和氨基酸中。
  4.H2S
  全球已發現氣藏中,幾乎都存在有H2S 氣體,H2S 含量>1%的氣藏為富H2S 的氣藏,具有商業意義者須>5%。
  據研究(Zhabrew等,1988),具有商業意義的H2S 富集區主要是大型的含油氣沉積盆地,在這些盆地的沉積剖面中均含有厚的碳酸鹽一蒸發鹽岩系。
  自然界中的H2S 生成主要有以下兩類:
  ① 生物成因(有機):包括生物降解和生物化學作用;
  ② 熱化學成因(無機):有熱降解、熱化學還原、高溫合成等。根據熱力學計算,自然環境中石膏(CaSO4)被烴類還原成H2S的需求溫度高達150℃,因此自然界發現的高含H2S氣藏均產於深部的碳酸鹽—蒸發鹽層系中,並且碳酸鹽岩儲集性好。
  5.稀有氣體(He、Ar、…)
  這些氣體儘管在地下含量稀少,但由於其特殊的地球化學行為,科學家們常把它們作為地球化學過程的示蹤劑。
  He、Ar的同位素比值3He/4He、40Ar/36Ar是查明天然氣成因的極重要手段,因沿大氣→殼源→殼、幔源混合→幔源,二者不斷增大,前者由1.39×10-6→>10-5,後者則由295.6→>2000。
  此外,根據圍岩與氣藏中Ar同位素放射性成因,還可計算出氣體的形成年齡



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