318 古地理学报 2006年8月 burried and widely distributed. Biogenic gas pools are developed in delta, continental shelf and contr nental depositional environments. The geological ages of reservoirs are Cretaceous, Paleogene, Neo- gene and Quaternary. In terms of reserves, the Cretaceous is the most important and followed by the Paleogene and the Neogene. The Quaternary biogenic gas pools are generally of small sizes. Exploration and study history of biogenic gas in our country is not long, but biogenic gas resources are abundant and their exploration potential is encouraging Key words biogenic gas, origin and characteristic, research progress, potential About the first a uthor Lin Chunming, born in 1964, received a B Sc degree from Daqing Petroleum Institute in 1986. He obtained his doctoral degree from Tongji University in 1997. He is currently a professor at the Department of Earth Sciences in Nanjing University, and is engaged in dimentology and petroleum geology. E-mail: clin anju. edu.cn 天然气对世界上很多国家的经济发展起重要作物气未受次生作用影响。表生菌解气是煤层或油气 用( Badruzzaman,2000; Surdam et al.,2003),预藏被含硫酸根的地表水侵入,遭到轻微氧化时的产 计到2020年天然气是世界消耗最快的能源(Law物,在其生长过程中,存在甲烷、乙烷和丙烷等烃 and curtis,2002)。有机成因天然气主要有3种成类的生成作用。生物氧化降解气是已生成的油气中 因类型( Martini et al.,1998):(1)细菌甲烷成因部分烃类如丙烷、各种正构烷等被喜氧菌氧化掉 气,即生物成因气,简称生物气;(2)煤或干酪根而残留的气体,习惯上称之为生物降解气。明显的 的热裂解成因气;(3)石油的二次裂解成因气。与生物气出现在埋藏较浅、相当年轻的未成熟沉积物 煤或干酪根的热裂解以及石油的二次裂解成因气相中( Rice and Claypool,1981),如陆相沼泽、稻田、 比,人们对生物气的认识还比较少,研究的系统淡水湖的缺氧底层、洼地淤积、海湾、冰碛以及硫 性、深度和广度也较差。随着天然气勘探开发形势酸盐还原带之下的海相沉积物等( Vilks et al 的变化和认识的深入,生物气藏越来越受到重视1974; Rashid and vilks,1977; Schoell,198 ( Shurr and Ridgley,2002)。生物气不仅可以大量 Whiticar et al.,1986; albert et al.,1998;Ok 生成,还可以大规模地聚集成藏,因此,对生物气 yar and Ediger,1999);河漫滩、河口湾环境也是 的进一步研究有着重要的理论和现实意义 良好的生物气发育场所( Wever et al..,1998;ar 作者重温有关生物气的文献,对生物气的成因 ciar Gil et al.,2002;林春明等,2005a; Lin et 和地球化学指标、勘探研究现状、形成机制和控制a.,2005)。这些生物气富集甲烷,并且与石油 因素、含气系统,以及生物气分布和我国生物气藏无关,生物成因甲烷实际上是在这个阶段唯一大量 的远景进行了较为系统的论述 生成的烃类( Rice and Claypool,98; Schoell 1983; Floodgate and judo,1992)。纯生物甲烷气 1生物气成因和地球化学指标 藏的确存在,然而生物气与热成因气混合的现象同 样也是普遍存在的,并且这种横向及垂向的混合比 1.1生物气成因 率可以定量化研究(贾承造等,2002)。在许多气 生物气是在低温条件下通过厌氧微生物分解有田内,原生的热成因气存在于下部储层中,而生物 机物而生成的,以甲烷为主,含部分二氧化碳及少气普遍出现在浅部。显然,成气系统的垂向充注是 量氮气和其它微量气体组分( Rice and Claypool,导致气源气体混合的控制性因素 1981)。广义的生物气指在微生物作用下生成的所 生物成因甲烷的形成受一定地理条件和生态条 有天然气,包括原生生物气和表生菌解气,不包括件的控制( Rice and claypool,1981)。首先,生产 经历了生物氧化降解的天然气。原生生物气是有机甲烷的微生物是厌氧微生物;第二,生物成因甲烷 质首先被发酵菌等微生物分解为H2、CO2以及不会在有高浓度的溶解硫酸盐存在时大量聚集。这 CH3COOH再由甲烷细菌将其转化为CH4,原生生些条件使得生产甲烷的微生物和活动局限于上面所 201994-2007ChinaAcademicJourmalElectronicpUblishingHouseAllrightsreservedhtp//www.cnki.netburried and widely distributed1Biogenic gas pools are developed in delta , continental shelf and conti2 nental depositional environments1The geological ages of reservoirs are Cretaceous , Paleogene , Neo2 gene and Quaternary1In terms of reserves , the Cretaceous is the most important and followed by the Paleogene and the Neogene1The Quaternary biogenic gas pools are generally of small sizes1Exploration and study history of biogenic gas in our country is not long , but biogenic gas resources are abundant , and their exploration potential is encouraging1 Key words biogenic gas , origin and characteristic , research progress , potential About the f irst author Lin Chunming , born in 1964 , received a B1Sc1degree from Daqing Petroleum Institute in 19861He obtained his doctoral1degree from Tongji University in 19971He is currently a professor at the Department of Earth Sciences in Nanjing University , and is engaged in sedimentology and petroleum geology1E2mail : cmlin @nju1edu1cn。 天然气对世界上很多国家的经济发展起重要作 用(Badruzzaman , 2000 ; Surdam et al1 , 2003 ) ,预 计到 2020 年天然气是世界消耗最快的能源 (Law and Curtis , 2002 ) 。有机成因天然气主要有 3 种成 因类型(Martini et al1 , 1998 ) : (1) 细菌甲烷成因 气 , 即生物成因气 , 简称生物气 ; (2) 煤或干酪根 的热裂解成因气 ; (3) 石油的二次裂解成因气。与 煤或干酪根的热裂解以及石油的二次裂解成因气相 比 , 人们对生物气的认识还比较少 , 研究的系统 性、深度和广度也较差。随着天然气勘探开发形势 的变化和认识的深入 , 生物气藏越来越受到重视 (Shurr and Ridgley , 2002 ) 。生物气不仅可以大量 生成 , 还可以大规模地聚集成藏 , 因此 , 对生物气 的进一步研究有着重要的理论和现实意义。 作者重温有关生物气的文献 , 对生物气的成因 和地球化学指标、勘探研究现状、形成机制和控制 因素、含气系统 , 以及生物气分布和我国生物气藏 的远景进行了较为系统的论述。 1 生物气成因和地球化学指标 111 生物气成因 生物气是在低温条件下通过厌氧微生物分解有 机物而生成的 , 以甲烷为主 , 含部分二氧化碳及少 量氮气和其它微量气体组分 ( Rice and Claypool , 1981) 。广义的生物气指在微生物作用下生成的所 有天然气 , 包括原生生物气和表生菌解气 , 不包括 经历了生物氧化降解的天然气。原生生物气是有机 质首先被发酵菌等微生物分解为 H2 、CO2 以及 CH3COOH ,再由甲烷细菌将其转化为 CH4 , 原生生 物气未受次生作用影响。表生菌解气是煤层或油气 藏被含硫酸根的地表水侵入 , 遭到轻微氧化时的产 物 , 在其生长过程中 , 存在甲烷、乙烷和丙烷等烃 类的生成作用。生物氧化降解气是已生成的油气中 一部分烃类如丙烷、各种正构烷等被喜氧菌氧化掉 而残留的气体 , 习惯上称之为生物降解气。明显的 生物气出现在埋藏较浅、相当年轻的未成熟沉积物 中(Rice and Claypool , 1981 ) ,如陆相沼泽、稻田、 淡水湖的缺氧底层、洼地淤积、海湾、冰碛以及硫 酸盐还原带之下的海相沉积物等 ( Vilks et al1 , 1974 ; Rashid and Vilks , 1977 ; Schoell , 1983 ; Whiticar et al1 , 1986 ; Albert et al1 , 1998 ; Ok2 yar and Ediger , 1999 ) ;河漫滩、河口湾环境也是 良好的生物气发育场所 (Wever et al1 , 1998 ; Gar2 cia2Gil et al1 , 2002 ; 林春明等 , 2005a ; Lin et al1 , 2005 ) 。这些生物气富集甲烷 , 并且与石油 无关 , 生物成因甲烷实际上是在这个阶段唯一大量 生成 的 烃 类 ( Rice and Claypool , 1981 ; Schoell , 1983 ; Floodgate and J udd , 1992 ) 。纯生物甲烷气 藏的确存在 , 然而生物气与热成因气混合的现象同 样也是普遍存在的 , 并且这种横向及垂向的混合比 率可以定量化研究 (贾承造等 , 2002 ) 。在许多气 田内 , 原生的热成因气存在于下部储层中 , 而生物 气普遍出现在浅部。显然 , 成气系统的垂向充注是 导致气源气体混合的控制性因素。 生物成因甲烷的形成受一定地理条件和生态条 件的控制 (Rice and Claypool , 1981 ) 。首先 , 生产 甲烷的微生物是厌氧微生物 ; 第二 , 生物成因甲烷 不会在有高浓度的溶解硫酸盐存在时大量聚集。这 些条件使得生产甲烷的微生物和活动局限于上面所 318 古 地 理 学 报 2006 年 8 月