壳-幔混源氦气成因机制与富集因素：以松辽盆地深层天然气中氦气为例

摘要

本文基于中国东部的大地构造动力学背景和成盆、成烃、成藏、共伴生资源形成的特殊地质条件开展研究。以松辽盆地深层徐家围子断陷和长岭断陷天然气为例，分析了中、新生代在太平洋板块俯冲作用下，在古生代褶皱基底上发展起来的大型陆内裂谷盆地，所发育的沟通地幔的深大断裂和岩浆活动，以及沉积盆地基底及盖层中发育的富U、Th岩浆岩。盆地深层天然气及伴生氦气成因及分布异常复杂，天然气载体具有不同程度的有机-无机复合成因特征，存在无机成因烷烃气和CO₂气藏（井）。基于前人数据、本文天然气组分和稀有气体同位素测试结果、单井数据资料等综合分析了氦气成因机制和富集因素，结果表明松辽盆地深层气田（藏/井）天然气中的氦气具如下特征：（1）氦气同位素地球化学揭示其具有壳幔混源氦特征，CO₂与幔源氦混入比例成正相关揭示了无机成因CO₂是幔源氦二次运移的载体气；（2）松辽盆地深层下白垩统营城组和火石岭组发育的火山岩和花岗岩是潜在的氦源岩，氦气主要赋存在下白垩统登库娄组和营城组；（3）断陷内主干断裂附近的天然气井氦气含量高于远离主干断裂的天然气井；（4）泉一、二段泥岩等优质区域性盖层及登库娄组二段、营城组四段以及沙河子组一、二段盖层都为氦气的保存提供了有利条件。本文研究揭示了松辽盆地有机-无机复合成因天然气中壳幔混源氦气的富集因素与分布规律，为寻找和发现氦气富集区提供了理论支撑。

关键词

氦气富集 / 天然气 / 有机-无机复合成因 / 壳幔混源氦气 / 成因机制 / 松辽盆地

基金资助

中国石油天然气集团有限公司关键核心技术攻关项目(编号：2021ZG13)