另外,有机成因有:
生化作用
热化学作用
油田遭氧化
煤氧化作用
N2
N2是大气中的主要成分,据研究,分子氮的最大浓度和逸度出现在古地台边缘的含氮地层中,特别是蒸发盐岩层分布区的边界内。氮是由水层迁移到气藏中的,由硝酸盐还原而来,其先体是NH4+。
天然气N2含量大于15%者为富氮气藏,天然气中N2的成因类型主要有:
① 有机质分解产生的N2:100-130℃达高峰,生成的N2量占总生气量的2.0%,含量较低;(有机)
② 地壳岩石热解脱气:如辉绿岩热解析出气量,N2可高达52%,此类N2可富集;
③ 地下卤水(硝酸盐)脱氮作用:硝酸盐经生化作用生成N2O+N2;
④ 地幔源的N2:如铁陨石含氮数十~数百个ppm;
⑤ 大气源的N2:大气中N2随地下水循环向深处运移,混入最多的主要是温泉气。
从同位素特征看,一般来说最重的氮集中在硝酸盐岩中,较重的氮集中在芳香烃化合物中,而较轻的氮则集中在铵盐和氨基酸中。
H2S
全球已发现气藏中,几乎都存在有H2S气体,H2S含量>1%的气藏为富H2S的气藏,具有商业意义者须>5%。
据研究(Zhabrew等,1988),具有商业意义的H2S富集区主要是大型的含油气沉积盆地,在这些盆地的沉积剖面中均含有厚的碳酸盐一蒸发盐岩系。
自然界中的H2S生成主要有以下两类:
1、 生物成因(有机):包括生物降解和生物化学作用;
2、热化学成因(无机):有热降解、热化学还原、高温合成等。根据热力学计算,自然环境中石膏(CaSO4)被烃类还原成H2S的需求温度高达150℃,因此自然界发现的高含H2S气藏均产于深部的碳酸盐—蒸发盐层系中,并且碳酸盐岩储集性好。
天然气含硫标准及二氧化硫释放量
民用天然气的含硫标准上限:一类气小等于100mg/立方米,二类气小等于200mg/立方米,三类气小等于460mg/立方米。
1立方米天然气燃烧后最多释放920mg二氧化硫。
稀有气体(He、Ar、…)
这些气体尽管在地下含量稀少,但由于其特殊的地球化学行为,科学家们常把它们作为地球化学过程的示踪剂。
He、Ar的同位素比值3He/4He、40Ar/36Ar是查明天然气成因的极重要手段,因沿大气→壳源→壳、幔源混合→幔源,二者不断增大,前者由1.39×10-6→>10-5,后者则由295.6→>2000。
此外,根据围岩与气藏中Ar同位素放射性成因,还可计算出气体的形成年龄(朱铭,1990)。
气态碳与氢气反应
地球上的所有元素都无一例外地经历了类似太阳上的核聚变的过程,当碳元素由一些较轻的元素核聚变形成后的一定时期里,它与原始大气里的氢元素反应生成甲烷,随着温度下降,氧气变得越来越活泼,它氧化、聚合了甲烷形成了石油分子,由于长时间的氧化、聚合,石油分子越来越大,形成了大量的近似沥青的物质,当早期地球频繁的火山熔岩喷发在沥青上时,由于熔岩密度大,沉入石油底部对其隔绝空气加强热,导致碳氢键断裂,释放氢气,形成煤炭。(一部分石油分子不是甲烷经氧化、聚合而形成的,它们是在地球温度较高时,由碳、氢直接形成不饱和烃聚合而成的)。
识别标志
自然界中天然气分布很广,成因类型繁多且热演化程度不同,其地化特征亦多种多样,因此很难用统一的指标加以识别。天然气成因判别所涉及的项目看,主要有同位素、气组分、轻烃以及生物标志化合物等四项,其中有些内容判别标准截然,具有绝对意义,有些内容则在三种成因气上有些重叠,只具有一定的相对意义。