Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Thành phần đồng vị carbon và hydro cùng con đường hình thành khí sinh học ở Trung Quốc
Tóm tắt
Thành phần đồng vị carbon và hydro của khí sinh học có tầm quan trọng lớn đối với việc nghiên cứu con đường hình thành và đặc tính tích trữ của nó. Trong bài báo này, những con đường hình thành và đặc tính tích trữ của các bể khí sinh học ở Trung Quốc được mô tả dựa trên thành phần đồng vị carbon và hydro của 31 mẫu khí từ 10 bể khí sinh học. Nghiên cứu cho thấy thành phần đồng vị hydro của các bể khí sinh học này có thể được chia thành ba khoảng: δD_{CH_4} >−200‰, −250‰<δD_{CH_4} <−200‰ và δD_{CH_4} <−250‰. Các chuyên gia cho rằng con đường hình thành chính của khí sinh học dưới điều kiện nước ngọt lục địa là lên men axetic. Kết quả nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng con đường hình thành khí sinh học dưới điều kiện mặt nước biển là quá trình khử CO2 điển hình, khí sinh học có thành phần đồng vị hydro nặng: các giá trị δD_{CH_4} cao hơn −200‰; khí sinh học dưới điều kiện lục địa cũng được hình thành bằng cách tương tự, nhưng thành phần đồng vị hydro nhẹ hơn so với khí sinh học được tạo ra dưới điều kiện mặt nước biển điển hình: −250‰<δD_{CH_4} <−200‰, các giá trị δD_{CH_4} có thể liên quan đến độ mặn của môi trường nước trong các hồ cổ. Từ dữ liệu liên quan của bể Qaidam, có thể thấy thành phần đồng vị hydro của metan sinh học có cùng xu hướng biến đổi với độ mặn của môi trường nước. Có những bể khí sinh học hình thành ở các vùng chuyển tiếp dưới điều kiện lục địa. Các bể khí này được hình thành từ cả quá trình khử CO2 và lên men axetic, sự hình thành của chúng có thể liên quan đến độ mặn không thay đổi của môi trường nước cổ và độ gradient địa nhiệt tương đối cao, như trường hợp gặp phải ở bể Baoshan. Khí sinh học được tạo ra ở những vùng này có thành phần đồng vị hydro nhẹ: δD_{CH_4} <−250‰, và thành phần đồng vị carbon nặng hơn. Có mối tương quan tiêu cực khá mạnh giữa thành phần đồng vị carbon và thành phần đồng vị hydro. Cơ chế và con đường hình thành carbon, cũng như thành phần đồng vị hydro của khí sinh học có thể được sử dụng để xác định xem các mẫu khí sinh học từ thế giới tự nhiên có giá trị sử dụng công nghiệp hay không. Nói chung, khí sinh học được hình thành thông qua quá trình lên men axetic không có lợi cho việc hình thành các bể khí.
Từ khóa
#khí sinh học #đồng vị carbon #đồng vị hydrogen #đường hình thành #bể khí #lên men axeticTài liệu tham khảo
Liao Yongsheng, Chen Wenzheng, and Duan Yucheng (1997) Isotope geochemistry of organic mineral resources. In Isotope Geochemistry of China (eds. Yu J.S. and Li Y.S.) [M]. pp.467–593. Science Press, Beijing (in Chinese).
Rice D.D. and Claypool G.E. (1981) Generation, accumulation and resource potential of biogenic gas [J]. Bull. AAPG. 65, 5–25.
Schoell M. (1980) The hydrogen and carbon isotopic composition of methane from natural gases of various origins [J]. Geochim. et Cosmochim. Acta. 44, 649–661.
Sessions A.I., Burgoyne T.W., Schimmelmann A. et al. (1999) Fractionation of hydrogen isotopes in lipid biosynthesis [J]. Organic Geochemistry. 30, 1193–1200.
Shen Ping and Xu Yongchang (1991) The isotopic composition of natural gases from continental sediments in China [J]. Geochimica. (2), 144–152 (in Chinese with English abstract).
Shen Ping and Xu Yongchang (1993) Isotopic compositional characteristics of terrigenous natural gases in China [J]. Chinese Journal of Geochemistry. 12, 14–24.
Shen Ping, Xu Yongchang, and Wang Xianbin (1991) Research on Geochemical Characteristics of Gas Source Rock, Natural Gas and Mechanisms of Gas Generation [M]. pp.43–47. Gansu Science & Technology Press, Lanzhou (in Chinese).
Su Aiguo, Zhao Wenzhi, Dangyuqi et al. (2006) Generation and accumulation of Quaternary shallow gas in eastern Qaidam Basin, NW China [J]. Chinese Journal of Geochemistry. 25, 43–55.
Valentine D.L., Chidthaisong A., Rice A. et al. (2004) Carbon and hydrogen isotope fractionation by moderately thermophilic methanogens [J]. Geochimica et Cosmochimica Acta. 68, 1571–1590.
Whiticar M.J. (1999) Carbon and hydrogen isotope systematics of bacterial formation and oxidation of methane [J]. Chemical Geology. 161, 291–314.
Whiticar M.J., Faber E., and Schoell M. (1986) Biogenic methane formation in marine and freshwater environments—CO2 reduction vs. acetate fermentation—isotopic evidence [J]. Geochim. et Cosmochim. Acta. 50, 693–709.
Woltemate I., Whiticar M.J., and Scheoll M. (1984) Carbon and hydrogen isotopic composition of bacterial methane in a shallow freshwater lake [J]. Limmol. Oceanogy. 29, 985–992.
Zhang Shuichang, Zhao Wenzhi, and Li Xianqi (2005) Advances in biogenic gas studies and exploration strategies [J]. Petroleum Exploration & Development. 32, 90–96 (in Chinese with English abstract).