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论天然气成因碳同位素指标 ∗ 玥 崔永强 , 于凤梅, 邵英梅, 吴相梅, 庞智英, 周 贾 琪, 董景海, 门清萍, 唐亚会, 文瑞霞, 李广伟 大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆，163712 地球排气过程和费-托合成反应中碳同位素分馏作用使其具有非常大的变化范围，覆盖了目前所说的有 机成因气和无机成因气。天然气水合物中甲烷和二氧化碳较轻碳同位素值表明，无机成因天然气可以有更 宽的同位素分布范围。 一、碳同位素天然气成因指标的确立 13 13 13 13 13 甲烷碳同位素值(δ C )及甲烷同系物碳同位素反序（δ C δ C δ C δ C ）是公认的无机成因烃类 1 1 2 3 4 气鉴别指标 13 (戴金星，1988；1992)。δ C 值大于-30‰作为划分无机成因甲烷的界限比较合理与实用(戴金 1 星， 13 1994)。松辽盆地540个天然气样品的δ C 值分布在-12.22～-79.46‰之间，主频为-25‰～-35‰和-45‰～ 1 -55‰。从其甲烷同系物的碳同位素分布模式可以看出，具负碳同位素分布模式的无机成因甲烷，碳同位素 13 δ C 值均大于-30‰(崔永强，2001) 。 1 13 12 通常认为能够使人们鉴别生物物质的 C/ C值，现在要求对其作出复杂得多的解释，因为甲烷通过地 壳渗流时显然会发生十分有效的分馏作用。氧化作用使部分甲烷分解，因此剩余甲烷的积累通常表现出很 大的效应，以至于由此产生的同位素成分要比单纯生物活动中产生的最轻者还要轻的甲烷，仅仅求助于甲 烷的碳同位素比值并不能揭示其是否是生物成因(Gold, T. et al.,1992; Gold, T., 1979) 。 12 由于在一个主要受动力学因素所控制的反应中 C分子总是趋于优先富集在产物中，在由C 单元聚合形 1 成高分子烃类的过程中将会出现 13 13 13 13 δ C δ C δ C δ C 的碳同位素反序排列分布模式，这已被火花放电促 1 2 3 4 使甲烷生成乙烷、丙烷的实验所证实(Des Marais,D.J. et al., 1984; Chang,S. et al., 1983) 。在地球排气过程中， 甲烷流自然可通过费-托反应（Fisher-Tropsch ）过程形成各种各样的烃类分子(Szatmari P. et al., 1983; Anderson R.B. et al., 1984) 。天然油气中见到的分子的特殊分布与这种过程产生的分布显著地相似(Friedel, R.A. et al., 1963) 。 二、无机成因甲烷和CO 碳同位素可以有较宽的分布范围 2