眾所周知海水是咸的,,湖水是淡的,,然而世界上也有很多咸水湖,在中國(guó)最著名的咸水湖就是青海湖。地質(zhì)學(xué)家們通過(guò)大量的研究發(fā)現(xiàn),,湖水的鹽度和天然氣的生成有很大的關(guān)系,。
幾千萬(wàn)年前,,位于我國(guó)青海省的柴達(dá)木盆地是西北低東南高的地勢(shì),,沉積中心在西北部。大約三千萬(wàn)年前,,柴達(dá)木盆地北部的阿爾金山脈隆起抬升,,西北部地勢(shì)變高,沉積中心也由西北部逐漸向東南方向遷移至現(xiàn)今的三湖地區(qū),。由于當(dāng)?shù)貧夂蚋珊?,降水少,河流注入的水也少,,蒸發(fā)的水遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于輸入的水,,導(dǎo)致沉積中心的湖水鹽度逐漸升高。隨著鹽度逐漸增加,,一些嗜鹽性生物大量繁殖,。物極必反,嗜鹽生物對(duì)鹽度的忍耐程度也有一定范圍,,過(guò)高的鹽度就會(huì)抑制生物的繁殖,,湖水中的生物數(shù)量反而不如中等鹽度的多??傮w上,,低鹽度時(shí)生物數(shù)量并不少,但是生物容易腐爛,;中等鹽度時(shí)生物多,,生物容易保存下來(lái);高鹽度時(shí)生物容易保存,,但是生物數(shù)量少,。所以,中等鹽度的湖泊富集更多的有機(jī)質(zhì)(圖1),。
圖1 鹽度對(duì)有機(jī)質(zhì)富存影響關(guān)系模式示意圖
這些生物一代代死去,,它們的尸骸沉積在了湖底。由于咸水湖中有很多鹽分,,湖底又缺乏氧氣,,使生物遺體不會(huì)被細(xì)菌分解,就好像腌咸魚(yú)一樣,,可以大量地長(zhǎng)期被保存下來(lái)。這些生物遺體加上附近河流帶來(lái)的一些植物枝葉,、泥沙不斷地堆積加厚,,埋藏深度逐漸加大,。隨著地層溫度升高、壓力增大,,生物體中的脂肪和蛋白質(zhì)逐漸發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)生成天然氣,。我們發(fā)現(xiàn)在柴達(dá)木湖水中沉積下來(lái)的一些鹽類(lèi)物質(zhì)也參與了天然氣的生成和轉(zhuǎn)化過(guò)程,這些鹽類(lèi)物質(zhì)在油氣生成的不同階段起到促進(jìn)或是抑制的作用,,其深層次的原因在于是否降低了“活化能”(圖2),。所謂活化能就是,可以把反應(yīng)前后的兩種物質(zhì)看成起點(diǎn)和終點(diǎn),,要到達(dá)終點(diǎn)需要翻過(guò)一座山,,這座山就是活化能了。所以活化能越低到達(dá)終點(diǎn)就越快,。

圖2 原始巖石與加入鹽類(lèi)巖石的生烴特征對(duì)比圖
根據(jù)一些地球化學(xué)參數(shù),,地質(zhì)學(xué)家們可以判斷天然氣的母源:陸上植物還是低等水生生物。早期湖水中心在柴西南地區(qū),,面積大,,低等生物和少量陸生植物(如蘆葦)是主要的天然氣母源。隨著阿爾金山脈抬升,,湖水中心向東擴(kuò)展,,面積縮小,在柴西北地區(qū),,更多的陸生植物帶到湖水中,,與低等生物一同作為天然氣的母源(圖3)。
圖3 柴西北地區(qū)天然氣δ13C2-C2+交會(huì)圖
至此,,我們初步揭開(kāi)了漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史中柴達(dá)木盆地西部的天然氣是如何由湖水中的生物和陸上植物,,在鹽類(lèi)物質(zhì)的參與下,一步一步轉(zhuǎn)化而來(lái)的,。
項(xiàng)目簡(jiǎn)介:
國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“氯化鹽濃度對(duì)氣源巖生成天然氣組成的影響(41272159)”由中國(guó)石油大學(xué)(北京)地球科學(xué)學(xué)院劉成林教授負(fù)責(zé),,起止年限為2013年1月-2016年12月。受項(xiàng)目資助,,研究團(tuán)隊(duì)已發(fā)表論文14篇,,其中在AAPG Bulletin、Energy & Fuels,、Journal of Petroleum Science and Engineering,、Journal of Natural Gas Science and Engineering等期刊發(fā)表SCI收錄文章5篇,在地學(xué)前緣,、天然氣地球科學(xué)等期刊發(fā)表EI收錄文章8篇,。資助出版專(zhuān)著1部,參加美國(guó)石油地質(zhì)學(xué)家學(xué)會(huì)(AAPG)年會(huì)、美國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)(GSA)年會(huì),、國(guó)際鹽湖會(huì)議,、全國(guó)天然氣學(xué)術(shù)年會(huì)、全國(guó)有機(jī)地球化學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議等國(guó)內(nèi)外會(huì)議十次,,其中“咸化湖盆相天然氣地球化學(xué)特征”獲得2014年全國(guó)天然氣學(xué)術(shù)年會(huì)優(yōu)秀論文,。依托項(xiàng)目培養(yǎng)博士生1名,碩士生10名,。