申请者一直致力于中国海相含油气盆地储层/油气藏中硫酸盐的微生物与热化学还原作用(BSR、TSR)、流体成因与流动,以及硫同位素地球化学研究。研究证明了川东三叠系、长庆奥陶系气藏和塔中下古生界都曾发生过TSR,提出这些气藏中甲烷是TSR的主要反应物,发现了埋藏成岩期TSR和BSR成因的H2S可以与短链烷烃、被生物降解的原油、储层沥青反应,生成硫醇、四氢噻吩等有机化合物,并厘定了其硫同位素组成的变化特征;发现气-水过渡带TSR具有硫同位素分馏效应;提出了铀石化细菌化石由纳米晶体构成等鉴别标志,发现东胜砂岩型铀矿床中微生物—油气氧化—六价铀还原之间存在耦合关系,证明了微生物可以形成鈾矿床;发现了塔里木盆地古生界存在深部热卤水穿层流动,提出了鉴别方法;研发了干酪根有机硫同位素分析方法,提出了沉积有机硫同位素值受控于地层年代、沉积环境,并可应用于快速埋藏盆地的源岩与原油、储层沥青对比等。
organic sulfur;sulfur isotopes;oil-source rock correlation;thermochemical sulfate reduction;thiadiamondoids
有机硫是沉积盆地硫循环的重要参与者,但往往被忽视。华南、塔里木盆地、西藏等地有机硫同位素分析显示,不同时代烃源岩干酪根δ34S值的平均值或中值大体上,平行海水δ34S值曲线,差值约为18‰,反映了硫酸盐被细菌还原为H2S过程中平均的分馏效应。但是,对于某一具体的组或统而言,有机硫同位素值变化大。如寒武纪Stages 1+2,沙滩、底本和渣拉沟有机硫变化范围为0-30‰,认为受控于与水深有关的硫酸盐供给、水体氧化还原条件(静水硫化、含氧)等因素。在诸如塔里木盆地下古生界快速埋藏、快速生烃下,烃源岩裂解产生原油,没有发生硫同位素分馏效应,于是,可以应用有机硫同位素来进行油源对比。应用总有机硫和二苯并噻吩单体δ34S值,第一次给出证据表明塔中甚至整个盆地下古生界的原油来自下寒武统烃源岩。研究中,开发了分离含硫化合物的方法,在国内第一次定量测试硫代金刚烷含量,提出单硫代金刚烷浓度可以反映热化学硫酸盐(TSR)的程度,发现原油的碳同位素值受控于TSR程度,于是不能用来油源对比。根据硫代金刚烷浓度、二苯并噻吩/菲比值、硫代金刚烷、二苯并噻吩、苯并噻吩和四氢噻吩单体含硫化合物δ34S值、正构烷烃的δ13C值等,将塔中下古生界原油划分为四类I类 强烈TSR改造的寒武系原油(ZS1C)、II类 I与IV混合油、III受TSR改造的奥陶系原油和IV不受TSR改造的奥陶系原油。第一次在自然界中检测出四硫的单金刚烷,并发现与四笼以上的金刚烷伴生,初步认为是TSR导致了硫自由基和烷基自由基反应的产物。作为TSR的主要产物之一气相H2S,其浓度受水溶气的影响大。但在川东二叠-三叠系气藏中多数H2S浓度反映了TSR程度,发现甲烷的碳同位素值与TSR程度存在对数相关关系,第一次给出了定量方程描述了自然界TSR过程中甲烷同位素分馏方程;发现储层沥青S/C比值增高,其δ13C值变轻、δ34S值先由5‰变重到约20‰而后保持稳定,提出甲硫醇并入到储层沥青中;发现TSR导致白云石和硬石膏溶解,增大或重组了原有的孔隙;包裹体盐度和方解石氧同位素值显示,川东甲烷参与的TSR生成了约4倍的水,降低了地层水的矿化度,有利于深埋溶解作用。锶同位素值显示该区TSR发生在封闭的成岩环境中,有意思的是,TSR方解石具有正铕异常、异常高的Y/Ho,认为是TSR的产物,于是可以用于判别方解石的成