海拉尔－塔木查格盆地中部断陷带CO2气藏中CO2成因分析

张铜磊，陈践发，朱德丰，赵兴齐

(1.中国石油大学地球科学学院，北京 102249;2.中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室，北京 102249;3.大庆油田勘探开发研究院，黑龙江大庆 163712)

海拉尔－塔木查格盆地中部断陷带CO2气藏中CO2成因分析

张铜磊1，2，陈践发1，2，朱德丰3，赵兴齐1，2

(1.中国石油大学地球科学学院，北京 102249;2.中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室，北京 102249;3.大庆油田勘探开发研究院，黑龙江大庆 163712)

以海拉尔－塔木察格盆地中部断陷带CO2气藏中的CO2为研究对象，通过组分分析、碳同位素及氦、氩同位素分析，结合研究区CO2含量和同位素数据及他人研究成果，利用排除法探讨研究区CO2的成因及来源。结果表明：研究区CO2平均含量大于85%，CO2稳定碳同位素偏轻，δ13CCO2为－13.1‰～－8.8‰，为目前已发现的具有较为特殊碳同位素组成特征的CO2气藏;尽管CO2稳定碳同位素偏轻，但通过排除法可以证明该区CO2为无机成因气的结论最为合理，且CO2应来源于上地幔岩浆脱气。

海拉尔－塔木察格盆地;中部断陷带;二氧化碳;成因;排除法

在海拉尔－塔木查格盆地的油气勘探中，发现了许多高含CO2的天然气气藏。盆地中CO2的成因、分布规律和成藏特征受到了油气地质工作者的极大关注［1］。然而，研究区CO2气藏中的CO2碳同位素值普遍小于 －10‰，而 CO2含量平均高达85%，这在国内外所发现的CO2气藏中较为独特。自然界中CO2的来源有两种，即有机成因和无机成因，也要考虑混合成因。笔者利用排除法分析研究区CO2的成因及来源。

1 地质背景

海拉尔－塔木察格盆地位于内蒙古自治区呼伦贝尔盟西南部，东起伊敏河，西达呼伦湖西岸及巴彦呼舒一线，北至海拉尔河以北，南至贝尔湖并向南延伸入蒙古人民共和国境内塔姆察格盆地［2］。地理位置处于东经 115°30'～120°00'，北纬 46°00'～49°40'，总面积达67670 km2，在中国境内面积为40550 km2。盆地内部平坦，大部分被第四系覆盖，海拔在600～700 m，大体呈东高西低趋势。

海拉尔－塔木察格盆地是在内蒙－大兴安岭晚古生代基底上发育起来的中－新生代多旋回、叠合式、断陷－坳陷型盆地，其中中国境内的海拉尔盆地可划分为“三坳两隆”5个一级构造单元，进一步划分为16个凹陷、4个凸起，共20个二级构造单元，凹陷面积为25260 km2。塔木察格盆地所发现的2个主要凹陷，即巴音博德－桑布尔凹陷和塔木察格凹陷，实际是海拉尔盆地的呼和湖凹陷和查干诺尔凹陷往蒙古国的延伸部分，因此塔木察格盆地与海拉尔盆地在形成原因、构造模式、演化历史、地层发育以及沉积岩性等方面几乎是完全相同的，其中盆地的中部断陷带为重点勘探地区(图1)。

图1 海拉尔－塔木察格盆地中部断陷带位置Fig.1 Location of the middle fault zone in Hailaer-Tamtsag Basin

海拉尔－塔木察格盆地基底为海西－印支期花岗岩以及布达特群，盖层充填自下而上依次为下白垩统兴安岭群，扎赉诺尔群的铜钵庙组、南屯组、大磨拐河组、伊敏组，上白垩统贝尔湖群的青元岗组及古近系、新近系。海拉尔盆地沉积厚度超过6 km，塔木察格盆地总厚度为4～5 km(图2)。

南屯组和大磨拐河组为海拉尔盆地主要的烃源层，铜钵庙组和布达特群为局部烃源层。母质类型较差，主要为Ⅱ型，其次为Ⅲ型，其中南屯组Ⅰ+Ⅱ型达70%。储层主要分布在南屯组和大磨拐河组，其次为铜钵庙组。岩性主要为砂岩，次为砂砾岩及变质岩和泥岩裂缝①华北石油恒业技术服务中心.乌尔逊－贝尔凹陷构造特征与油气富集规律.大庆油田有限责任公司勘探分公司(内部报告)，2003.。塔木察格盆地同样具有两套主要的烃源岩，即上侏罗—下白垩统查干组页岩段湖相深灰、黑色泥岩和下白垩统下宗巴音组浅湖相灰、灰褐色泥岩、页岩②蒙古国塔木察格盆地勘探开发潜力与经济评价.大庆油田有限责任公司勘探分公司(内部报告)，2004.。

图2 海拉尔盆地地层综合柱状图(大庆研究院，2006)Fig.2 Synthetic histogram of formations in Hailaer-Tamtsag Basin(Daqing Research Institute，2006)

海拉尔－塔木查格盆地是在古生代褶皱基底上发展而成的中新生代拉张伸展型盆地。中生代早期受华力西运动高地温场的影响，引起上地幔物质上隆产生断裂;早－中侏罗世时期受燕山运动的影响，区内断裂活动加剧，晚侏罗世－早白垩世时期，在张应力作用下，在古构造基础上形成了海拉尔盆地下部沉积盖层。在断陷孕育和早期的拉张阶段始终伴随着强烈的火山活动和岩浆沿着深大断裂带的侵入，侏罗世时期这种强烈的岩浆和断裂活动，一方面提供了CO2通道，含有大量CO2的岩浆沿深大断裂由深部上涌，并由于压力降低释放出CO2。气体继续沿深大断裂向上运移至浅部的有利圈闭中聚集成藏。整个盆地到早白垩世后期应力场表现为左旋压扭，在这种应力场作用下，早期为CO2运移通道的深大断裂以挤压为主，这种早期以张性为主、晚期具有挤压性质的断裂，在圈闭形成时，对于油气的保存无疑又起到遮挡作用，对CO2的运移和聚集成藏十分有利［3］。

2 CO2气藏分布

到目前在海拉尔－塔木查格盆地中部断陷带已发现3个高CO2富集区，分别为苏仁诺尔断裂构造带、乌南洼槽和巴彦塔拉断裂构造带。其中苏仁诺尔断裂构造带是最富集CO2的区块，先后发现了苏2、苏3等7口高含 CO2气井，CO2平均含量大于90%;乌南洼槽地区目前已发现了1口高含CO2的气井，即乌208－54;巴彦塔拉断裂构造带发现了2口高含CO2的气井，乌10和乌13井，CO2平均含量大于85%(图3)。

图3 海－塔盆地中部断陷带CO2富集区块Fig.3 Sketch map of blocks with high content of CO2 in middle fault zone of Hailaer-Tamtsag Basin

3 与国内外无机成因CO2气藏形成条件对比

含二氧化碳的天然气遍布全球，但高含CO2的天然气主要分布在地幔隆起区、火山岩浆活动区、断裂系十分发育的地壳活动区、地热异常的碳酸盐岩分布区、油气富集区和含煤盆地中。目前，全球已发现的高含二氧化碳天然气主要分布在环太平洋国家和地区。这是由于自中—新生代以来，环太平洋地区火山、岩浆、断裂活动十分频繁，所以目前在环太平洋的国家和地区，如日本、中国东部、南中国海、印度尼西亚、新西兰、菲律宾、越南、泰国、马来西亚、澳大利亚、墨西哥、美国和加拿大等均发现了高含CO2的天然气气田(藏)群(带)。

综观无机CO2气田(藏)在全球的分布情况及地质、地球化学背景，可以发现诸多可循的规律［4］。研究区无机CO2气藏的形成地质条件大多符合这些规律。

(1)CO2生成带与火山岩活动带有关。研究区的CO2气井均分布于沿区域性深断裂展布的花岗岩分布区及其附近，这说明沿花岗岩分布带由构造运动引起的岩浆侵入或火山岩喷发是研究区无机CO2的主要成气时期。著名的墨西哥坦皮哥、美国洛基山东麓、意大利西西里岛和中国的东部中—新生代陆相盆地发现的高含CO2气藏区，均是岩浆活动区。已发现的CO2气藏和古代火山口或巨大的岩浆侵入体距离很近。有的气藏下面就是侵入体，有的则距火山口仅几公里远。

(2)CO2的聚集与深大断裂带的展布关系密切。CO2的分布明显地受控于区域性大断裂。断裂的作用主要是控制CO2气藏成带出现和形成断层遮挡的CO2气藏。研究区的所有CO2气藏均直接或间接与深大断裂沟通，这表明研究区CO2气藏的形成与深大断裂密切相关③陈践发，唐友军，张铜磊.海拉尔—塔木察格盆地中部断陷带CO2气成因与成藏控制因素研究.大庆油田有限责任公司勘探开发研究院(内部报告)，2009.。亚利桑纳黑弥撒盆地的CO2气田中的CO2就是来源于沿北西向断层运移来的深部火山岩浆。中国东部松辽盆地［5］、渤海湾盆地［6］、苏北盆地［7］、三水盆地［8］和南海北部大陆架边缘盆地［9］等均发现了高含CO2的天然气藏，且大都为岩浆-幔源成因，这些CO2气藏的聚集大都与断层或岩脉伴生，或者附近有岩浆侵入或火山活动［9－11］，表明岩浆活动和断裂分布特征是控制这些地区CO2形成和聚集成藏的主要因素。

(3)富含CO2气藏往往与地热流值较大和地温梯度较高的含油气盆地有关。热流值大于1.3 HFU，地温梯度大于3.5℃/(100 m)的高热—热构造区带是无机CO2发育的有利区。如莺歌海盆地东方1－1气田，其二氧化碳气藏热流值很高，地温梯度达4.49～4.79℃/(100 m)。海拉尔－塔木查格盆地在中新生代经历了强烈的伸展活动和多期的岩浆作用，盆地古莫霍面的形态起伏较大，基本上呈北东向和北北东向展布，在巴彦山－贝尔凹陷等莫霍面隆起，莫霍面隆起上伴有高低温度梯度异常(如乌尔逊凹陷北部古地温梯度为4.84℃/(100 m)，南部古地温梯度为5.12℃/(100 m)，为无机成因CO2的发育创造了条件。

(4)富含CO2天然气聚集区与地热流值较大和地温梯度较高的碳酸盐岩分布区有关。

(5)富含CO2的天然气也往往聚集于含煤盆地。海拉尔－塔木查格盆地属于典型的中生代聚煤盆地。

(6)CO2气藏主要形成于中、新生代。研究区CO2主要成藏期在燕山期－伊敏组沉积末期。

(7)CO2的储集岩主要是海相灰岩，其次是砂岩。海塔盆地中部断陷带储层主要分布在南屯组，其次为铜钵庙组。岩性主要为砂岩，次为砂砾岩及变质岩和泥岩裂缝。

4 CO2同位素组成特征及成因

4.1 CO2同位素组成特征

海－塔盆地中部断陷带CO2气藏中各组分及碳、氢同位素组成特征见表1，稀有气体氦、氩同位素组成特征见表2。

海－塔盆地中部断陷带CO2气藏中CO2碳同位素值大多小于－10‰，CH4碳同位素值均小于－30‰，C2H6碳同位素值均小于－28‰。CO2气藏中稀有气体氦同位素值一般为大气氦的1～1.5倍。

表1 海－塔盆地CO2气藏中CO2及烃类气碳同位素组成特征Table 1 Carbon isotope characteristic of CO2and hydrocarbon gas in CO2reservoir of Hailaer-Tamtsag Basin

表2 海－塔盆地CO2气藏中氦、氩同位素组成特征Table 2 Isotoic composition of noble gas(helium，argon)in CO2reservoir of Hailaer-Tamtsag Basin

4.2 CO2成因探讨

CO2碳同位素δ13CCO2是一种鉴别有机成因和无机成因 CO2的有效方法［12－19］：有机成因的 δ13CCO2值小于 －10‰，主要分布于－30‰～ －10‰;无机成因的 δ13CCO2值大于－8‰，主要分布于－8‰～3‰。无机成因CO2中，由碳酸盐岩热变质形成的CO2的δ13CCO2接近于碳酸岩的δ13C值，为－3‰～3‰;火山－岩浆成因和幔源CO2的 δ13CCO2值大多为 －8‰ ～ －4‰［20］。

不同成因类型的CO2的含量及其碳同位素组合特征有明显差异，据此可区分有机成因和无机成因CO2。宋岩根据国内外已知的不同成因CO2的碳同位素组成及其对应的天然气中的CO2组分含量绘制的双因素图，可以很好地区分无机成因和有机成因的CO2

［21］。戴金星根据中国212个不同成因的CO2的含量，并利用澳大利亚、泰国、新西兰、菲律宾、加拿大、日本和原苏联100多个不同成因CO2的δ13CCO2与对应的CO2含量资料编绘了CO2成因鉴别图版［20］。从整体上看，当CO2含量小于15%，δ13CCO2＜－10‰时是有机成因二氧化碳;当δ13CCO2≥－8‰都是无机成因二氧化碳;当CO2含量大于60%时，其δ13CCO2值都高于－8‰，均属于无机成因二氧化碳。

自然界中的大气氦的w(3He)/w(4He)为1.40×10－6［22］;幔源氦 w(3He)/w(4He)为(1.1 ～ 2.0)×10－5，通常取 1.1 ×10－5作为表征值。典型壳源的 w(3He)/w(4He)平均值是(2 ～3) ×10－8［23］。大气氩的w(40Ar)/w(36Ar)为295.5，上地幔的 w(40Ar)/w(36Ar)值分布范围很广，从接近大气氩值的295.5到高达104;下地幔的w(40Ar)/w(36Ar)则远低于上地幔。

以上为判断CO2成因最有效的几种方法，然而利用这些方法判识研究区的CO2的成因时，却无法得出合理的结论：研究区CO2碳同位素普遍小于－10‰，CO2含量普遍大于85%;仅以碳同位素可以判定研究区CO2为有机成因，若以CO2含量及CO2伴生稀有气体He和Ar同位素特征判定，研究区CO2则为无机成因。

鉴于此，笔者尝试利用排除法来分析研究区的CO2成因。

4.2.1 假定研究区CO2为有机成因

有机成因CO2是指沉积有机质(腐泥型和腐殖型)在成岩作用和深成热解作用以及烃类氧化作用过程中生成的CO2。通常有机成因的CO2包括：①有机质被氧化产生的CO2;②有机质裂解生成的CO2;③有机质热降解生成的CO2;④有机质微生物降解作用生成的CO2。

(1)有机物被氧化产生的CO2。有机质在地下被矿物化溶液作用往往可生成CO2。Farmer［24］认为，地下含烃沉积层如与矿化水接触，则烃被氧化生成CO2。Barke等［25］认为地下矿化水中的赤铁矿(Fe2O3)可与烃类(CH4)作用生成CO2，其反应方程为

他们通过热力学计算发现，随着地层埋深增加，赤铁矿和黄铁矿以及甲烷含量减少，而磁铁矿和二氧化碳含量增大。

由于这类成因的CO2主要是由地壳表层沉积有机质氧化形成的，故其 δ13C值为 －20‰ ～ －10‰，其所含氦的w(3He)/w(4He)一般为10－8～10－6。

(2)有机质裂解生成的 CO2。Cooles等［26］实验研究发现，在250～360℃条件下，烃源岩加水裂解可产生大量的CO2，其反应方程为

事实上，这一反应中间过程经过了许多复杂的化学作用［26］。Barker等［25］也进行过类似的热力学计算，认为超深砂岩储层(3.048～12.192 km)天然气组分中CO2占有很重要的比重。

由于这类成因的CO2是有机质在深部高温条件下裂解生成的，其δ13C值一般为－15‰～－9‰，氦的w(3He)/w(4He)一般为10－8数量级。

(3)有机质热降解生成的CO2。有机质特别是腐殖煤类，含氧官能团丰富，CO2的产率相当高。据计算［27］，从褐煤到无烟煤的整个热演化作用过程中，1 kg煤能生成751 L的CO2。因此，有机质特别是腐殖型干酪根的热降解作用，常常是CO2的重要来源。

另外，有机质在热降解过程中能产生大的挥发性脂肪酸根离子，而这些酸根离子在热力作用下可通过加氢而生成CO2：

由于这种成因的CO2是有机质在较低温度条件下(70～150℃)发生的热降解产物之一，且发生在典型的沉积壳层中，故 δ13C值较小，一般为 －25‰ ～ －15‰;氦的 w(3He)/w(4He)为 10－8数量级。

(4)有机质经微生物降解作用生成的CO2。在低温(＜70℃)条件下，微生物对有机质的降解作用也可生成部分CO2。Pankina等［28］认为由这种作用生成的CO2在油气藏CO2中占有相当的比例，这类成因CO2的δ13C值较小，一般小于－20‰，氦的w(3He)/w(4He)为10－8数量级。

研究区主力烃源岩为大磨拐河组和南屯组，海拉尔盆地大磨拐河组热演化程度具有南高北低的特点，海拉尔盆地北部绝大部分地区大磨拐河组烃源岩处于未成熟阶段，海拉尔盆地南部大磨拐河组烃源岩普遍进入低成熟生油阶段，在乌尔逊凹陷西部凹陷中心部位大磨拐河组热演化程度最高，大磨拐河组烃源岩进入低成熟－成熟生油阶段。南屯组热演化程度同样具有南高北低的特点，盆地北部绝大部分地区南屯组的RO小于0.7，地层温度小于80℃，表明海拉尔盆地北部绝大部分地区南屯组烃源岩处于低成熟－成熟生油阶段。海拉尔盆地南部凹陷南屯组的RO值及地层温度普遍较高，RO值普遍可达0.7，最高可达1.3，地层温度可达70～90℃，说明海拉尔盆地南部凹陷南屯组烃源岩普遍处于成熟生油阶段，局部已处于高成熟生油阶段④任战利，蒲仁海.海拉尔盆地油气富集规律及有利区带预测研究.大庆油田有限责任公司勘探分公司(内部报告)，2003.。研究区烃类气中的甲烷同位素值均小于－30‰，乙烷同位素值大多小于－28‰，说明研究区的烃类气为典型的油型气(据表2)。以上研究资料表明，如果研究区的CO2为有机来源，那只能是有机质热降解成因。然而，目前国内外均未发现含量较高的有机成因CO2，主要是由于CO2极易溶于水，低温条件下生成的有机成因的CO2大量溶于水中、被水带走而散失或因成岩作用而消耗掉，因而在天然气中虽然普遍含有CO2，但其含量一般很低，CO2的含量一般小于20%⑤宋岩，柳少波.松辽盆地含CO2天然气成藏机制与分布规律研究.大庆油田有限责任公司勘探分公司(内部报告)，2008.。

程有义［29］指出，有机成因的CO2在含油气盆地很普遍，但是一般不能成为含油气盆地CO2气藏的有效气源。Hunt［30］提到有机成因CO2是指沉积有机质(腐泥型和腐殖型)在成岩作用和深成热解作用以及烃类氧化作用过程中生成的CO2。但是，除在热演化初期及腐殖型有机质在深成热解作用阶段前后产生较多的CO2外，有机成因CO2多是以低含量形式伴随有机烷烃气的生成而产生的。戴金星等［31］对中国1 266个天然气样品的研究表明，有1198个样品中含有不等量的CO2，其中含量低于2%的样品占68%，绝大部分样品的CO2含量低于12%，这些CO2主要是有机成因的，它们难以形成工业聚集。

通过以上学者对国内外CO2的研究分析，结合研究区CO2含量和伴生稀有气体He和Ar同位素特征，可以断定研究区CO2为有机成因来源的假设是不成立的(表3)。

表3 研究区CO2气与典型有机、无机成因CO2气判识指标对比Table 3 Identification criterions of CO2in researching region comparing with typical organic CO2and inorganic CO2

4.2.2 假定研究区CO2为无机成因

无机成因又可分为地幔－岩浆成因和岩石化学成因。其中地幔－岩浆成因CO2又可进一步分为上地幔岩浆脱气和中下地壳或消减帯上地幔楔形体中的岩石熔融脱气。岩石化学成因包括碳酸盐岩热分解成因和岩石中的碳酸盐岩矿物的热分解成因。

戴金星等［32］指出，岩浆－火山成因的CO2和地幔成因的CO2在天然气中含量往往很高。幔源岩浆中富含H2O、CO2等挥发组分，已为地球表层各种方式的脱气作用和幔源岩浆包体中赋存的大量含CO2的流体包裹体所证实，如科拉帕克活火山在喷发期每年释放出109m3的CO2，中国东部中新生代伸展盆地带以及现代构造岩浆活动区，如五大连池、广东平远及云南腾冲等，均有幔源－岩浆成因CO2产出［20］。程有义［29］认为只有未脱气地幔岩浆作用提供的CO2气源才具有形成高纯CO2气藏的可能性。唐忠驭［33］指出，已知的巨大的天然CO2气田中的CO2主要来源于岩浆活动及碳酸盐岩热分解。朱岳年［4］指出，天然气中高浓度CO2往往是无机成因的，且通常产在火山岩浆岩发育地区，地热异常高的碳酸盐岩分布区及有热水伴生的以钙质胶结为主的砂岩分布区、煤田区及油气聚集区。

区域地质资料表明研究区前兴安岭群发育碳酸盐岩，由碳酸盐岩分解生成CO2的δ13CCO2值一般分布在 －3.7‰ ～3.7‰，而研究区 δ13CCO2值位于 －8.2‰～－13.1‰，相差甚大，因此可以排除研究区CO2来自于碳酸盐岩分解的可能性。

综合其他学者对CO2的研究成果和研究区CO2气藏中CO2的含量及伴生稀有气体同位素的组成特征，可以判定：研究区CO2若为无机成因，则应来源于上地幔岩浆脱气，唯有CO2碳同位素值不符合无机气的标准。因此暂认为研究区CO2来源为无机成因(表3)。

4.2.3 假定研究区CO2为有机无机CO2混合成因

研究区 δ13CCO2值分布于 －8.2‰ ～ －13.1‰，若该CO2碳同位素值为有机CO2和无机CO2混合的结果，那研究区的CO2理论上就应该存在2种混合模式：①有机成因CO2与变质成因CO2混合模式;②有机成因CO2与幔源－岩浆成因CO2混合模式。

变质成因CO2来自碳酸盐岩和碳酸盐矿物的动力变质、接触变质和区域变质作用。接触变质源于岩浆岩对围岩的热作用。中国东部伸展盆地中主要发育基性及中基性岩，它们或以火山岩形式喷出地表，热能急速释入大气，或沿断裂带形成岩墙及岩席等，所能产生的接触变质作用一般很弱且影响范围小。动力变质作用主要发育于压性及压扭性构造带，多与韧性剪切作用有关，而张性构造区动力变质作用弱。中国东部伸展盆地虽存在走滑作用，产生局部的压应力效应，但总的构造背景是张性，难以形成大量的动力变质成因CO2。区域变质作用多发育于挤压造山带，显然，以伸展作用为主的中国东部在中、新生代不具备区域变质作用条件［34］。Irwint和Barnes［35］对全球CO2分布特点与构造活动性关系的研究表明，变质成因CO2多发育于挤压构造背景，张性构造区则主要形成慢源－岩浆成因CO2，中国2类CO2的分布与此一致。

海拉尔－塔木查格盆地属于典型的伸展型盆地，因此既不具备形成大量变质成因CO2的条件，更不具备这类CO2大规模聚集成藏的条件。

因此可以判定，研究区CO2若为有机无机CO2混合成因，那只能是有机成因CO2与幔源－岩浆成因CO2混合的结果。

应用混合模式进行碳同位素计算，关键在于选取合理的有机成因的δ13CCO2值和无机成因的δ13CCO2值进行模拟计算。

前面已经提到，研究区有机CO2应主要来源于有机物热降解作用，无机CO2应源于上地幔岩浆脱气作用。依据表3，选取研究区有机CO2的δ13C值为－18‰(有机质热解成因CO2的平均值)，无机成因CO2的δ13C值为－6‰(平均值)。依据表1，选取研究区混合后的CO2的δ13C值为－11‰(平均值)。根据Peters等(2004)两个端元混合的同位素值计算公式：

δ13CCO2=δ13CAx+δ13CB(1－x).

式中，x为整个CO2中有机成因CO2所占的比例，1－x即为无机成因CO2所占的比例;δ13CA为有机成因CO2的碳同位素值，δ13CB为火山－幔源成因CO2的碳同位素值;δ13CCO2为混合后CO2的碳同位素值。

将数据代入公式，计算得出x=36%，这表示研究区CO2气藏若为有机、无机CO2混合来源，其中有机成因的CO2要达到气藏中CO2总体积的36%，才能使气藏的二氧化碳碳同位素值达到现在的实测值。而前面已经提到，国内外尚未发现含量较高的有机成因CO2气藏。因此研究区CO2有机、无机混合成因的假设也是不成立的。

通过以上讨论，可以判定研究区CO2为无机成因，源于地幔岩浆脱气作用。而CO2碳同位素值普遍偏低的原因，很可能是母源(地幔和岩浆)本身碳同位素值偏低的缘故。

5 结论

(1)海拉尔－塔木查格盆地中部断陷带发现多个CO2气藏，CO2平均含量高达85%，而CO2碳同位素值普遍小于－10‰，这是目前国内外所发现的CO2气藏中独特的一例。

(2)研究区CO2为无机成因，来源于上地幔岩浆脱气作用。至于CO2具有较低的碳同位素值，可能是产气母源(地幔和岩浆)本身碳同位素值偏低的缘故。

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Genetic analysis of CO2in CO2gas reservoirs of middle fault zone of Hailaer-Tamtsag Basin

ZHANG Tong－lei1，2，CHEN Jian－fa1，2，ZHU De－feng3，ZHAO Xing－qi1，2
(1.College of Geosciences in China University of Petroleum，Beijing 102249，China;2.State Key Laboratory of Petroleum Resource and Prospecting，China University of Petroleum，Beijing 102249，China;3.Exploration and Development Research Institute，Daqing Oilfield，Daqing 163712，China)

Based on the research of the CO2gas reservoir in the middle fault zone of Hailaer－Tamtsag Basin，the origin of CO2was researched using the exclusive method by composition analysis of carbon，helium and argon isotope，data of CO2amount and the research achievements of CO2gas by the scholars.The results show that the average content of CO2in the study area is more than 85%，and the value of the δ13CCO2ranges from －13.1‰ to －8.8‰.With the characteristic of light δ13CCO2，the gas reservoir is the scarce one with a special isotopic composition.Though carbon isotopic value is relatively light，the origin of CO2still can be identified as upper－mantle gas degassed from magma.

Hailaer－Tamtsag Basin;middle fault zone;CO2gas;origin;exclusive method

TE 132.1

A

10.3969/j.issn.1673－5005.2012.02.011

1673－5005(2012)02－0068－08

2011－10－03

大庆油田有限责任公司勘探开发院资助项目(2007－JS－10435)

张铜磊(1983－)，男(汉族)，天津人，博士研究生，从事油气藏形成机制与分布规律研究。

(编辑 刘为清)