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【成果科普】揭秘鹽湖天然氣—國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“氯化鹽濃度對氣源巖生成天然氣組成的影響”
發(fā)布時(shí)間:2018-03-05
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,在中國最著名的咸水湖就是青海湖,。地質(zhì)學(xué)家們通過大量的研究發(fā)現(xiàn),,湖水的鹽度和天然氣的生成有很大的關(guān)系。
幾千萬年前,,位于我國青海省的柴達(dá)木盆地是西北低東南高的地勢,,沉積中心在西北部。大約三千萬年前,,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,,嗜鹽生物對鹽度的忍耐程度也有一定范圍,過高的鹽度就會抑制生物的繁殖,,湖水中的生物數(shù)量反而不如中等鹽度的多,。總體上,,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,;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
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)。

圖
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鹽度對有機(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,,使生物遺體不會被細(xì)菌分解,,就好像腌咸魚一樣,可以大量地長期被保存下來,。這些生物遺體加上附近河流帶來的一些植物枝葉,、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)木湖水中沉積下來的一些鹽類物質(zhì)也參與了天然氣的生成和轉(zhuǎn)化過程,,這些鹽類物質(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
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),。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,。
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原始巖石與加入鹽類巖石的生烴特征對比圖
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),。

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柴西北地區(qū)天然氣
δ13C2-C2+
交會圖
至此,我們初步揭開了漫長的地質(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,,在鹽類物質(zhì)的參與下,,一步一步轉(zhuǎn)化而來的。
項(xiàng)目簡介: