胥旺等- Applied Geochemistry：准噶尔盆地南缘泥火山系统逸出气体的次生改造作用

成都理工大学能源学院讲师胥旺博士在中国科学院大学就读期间参与了其导师、中科院西北生态环境资源研究院郑国东研究员负责的泥火山地球化学研究工作。他们基于多年来对准噶尔盆地南缘泥火山逸出气体的系统采样和精细测试结果，对比了泥火山释放气体与相应油藏气体的地球化学特征，并结合区域地质背景，综合分析了泥火山系统烃类气体在途径地下岩层向上运移和逸散到地表的过程中所发生的次生改造作用，主要包括：

（1）与油藏气相比，泥火山逸散气体发生类似“色谱效应”的分子分离（如图1）。泥火山逸出气体与相应的油藏气体相比具有更高的C₁/(C₂+C₃)比值。压力梯度驱动的气体快速上升，气体通过砂岩层或液体时的扩散，以及气-水-岩-微生物相互作用是促进天然气分子发生分馏的主要途径，气体释放速率与分子分馏程度呈反比关系。

（2）泥火山气体比相应的油藏气体具有更轻的δ¹³C₁，相似的δ¹³C₂，以及更重的δ¹³C₃，表明甲烷、乙烷和丙烷的碳同位素组成在运移和释放过程中呈现出的不同变化趋势，而泥火山气体中二氧化碳的碳同位素比值出现明显的正异常。扩散过程可以导致泥火山释放气体的碳同位素变轻，并且这一过程也是导致气体碳同位素分馏的主要原因，而气-水-岩-微生物相互作用可以使得泥火山释放气体的碳同位素变重。所以，泥火山最终释放气体的碳同位素组成特征是以上多种因素综合作用的结果，不同泥火山喷口气体中二氧化碳的碳同位素比值变化范围很大，可能是由于该比值对气-水-岩-微生物相互作用的高敏感性所致。

这些研究结果不仅为深入理解油气运移机理与过程提供理论依据，而且为相应地球化学指标判识油气运移方向提供了实际样板，甚至可以为二氧化碳地质储存的长期稳定性评价提供借鉴。该成果得到国家重点研发计划变革性技术专项（2019YFA0708501）等的资助。

图1 泥火山运移通道气体逸散模型及次生改造作用

 研究成果已经在线发表在Applied Geochemistry (Xu et al., 2021. Chemical and isotopic features of seepage gas from mud volcanoes in southern margin of the Junggar Basin, NW China).原文链接: https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2021.105145