天然氣是怎么形成的(2)

　　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

　　N2

　　N2是大氣中的主要成分，據(jù)研究，分子氮的最大濃度和逸度出現(xiàn)在古地臺邊緣的含氮地層中，特別是蒸發(fā)鹽巖層分布區(qū)的邊界內(nèi)。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+。

　　天然氣N2含量大于15%者為富氮氣藏，天然氣中N2的成因類型主要有：

　?、?有機質(zhì)分解產(chǎn)生的N2：100-130℃達高峰，生成的N2量占總生氣量的2.0%，含量較低;(有機)

　?、?地殼巖石熱解脫氣：如輝綠巖熱解析出氣量，N2可高達52%，此類N2可富集;

　　③ 地下鹵水(硝酸鹽)脫氮作用：硝酸鹽經(jīng)生化作用生成N2O+N2;

　?、?地幔源的N2：如鐵隕石含氮數(shù)十～數(shù)百個ppm;

　?、?大氣源的N2：大氣中N2隨地下水循環(huán)向深處運移，混入最多的主要是溫泉氣。

　　從同位素特征看，一般來說最重的氮集中在硝酸鹽巖中，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。

　　H2S

　　全球已發(fā)現(xiàn)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(yè)意義者須>5%。

　　據(jù)研究(Zhabrew等，1988)，具有商業(yè)意義的H2S富集區(qū)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(fā)鹽巖系。

　　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(jù)熱力學計算，自然環(huán)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(fā)現(xiàn)的高含H2S氣藏均產(chǎn)于深部的碳酸鹽—蒸發(fā)鹽層系中，并且碳酸鹽巖儲集性好。

　　天然氣含硫標準及二氧化硫釋放量

　　民用天然氣的含硫標準上限：一類氣小等于100mg/立方米，二類氣小等于200mg/立方米，三類氣小等于460mg/立方米。

　　1立方米天然氣燃燒后最多釋放920mg二氧化硫。

　　稀有氣體(He、Ar、…)

　　這些氣體盡管在地下含量稀少，但由于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，后者則由295.6→>2000。

　　此外，根據(jù)圍巖與氣藏中Ar同位素放射性成因，還可計算出氣體的形成年齡(朱銘，1990)。

　　氣態(tài)碳與氫氣反應

　　地球上的所有元素都無一例外地經(jīng)歷了類似太陽上的核聚變的過程，當碳元素由一些較輕的元素核聚變形成后的一定時期里，它與原始大氣里的氫元素反應生成甲烷，隨著溫度下降，氧氣變得越來越活潑，它氧化、聚合了甲烷形成了石油分子，由于長時間的氧化、聚合，石油分子越來越大，形成了大量的近似瀝青的物質(zhì)，當早期地球頻繁的火山熔巖噴發(fā)在瀝青上時，由于熔巖密度大，沉入石油底部對其隔絕空氣加強熱，導致碳氫鍵斷裂，釋放氫氣，形成煤炭。(一部分石油分子不是甲烷經(jīng)氧化、聚合而形成的，它們是在地球溫度較高時，由碳、氫直接形成不飽和烴聚合而成的)。

　　識別標志

　　自然界中天然氣分布很廣，成因類型繁多且熱演化程度不同，其地化特征亦多種多樣，因此很難用統(tǒng)一的指標加以識別。天然氣成因判別所涉及的項目看，主要有同位素、氣組分、輕烴以及生物標志化合物等四項，其中有些內(nèi)容判別標準截然，具有絕對意義，有些內(nèi)容則在三種成因氣上有些重疊，只具有一定的相對意義。