二氧化碳地质研究的意义及全球高含二氧化碳天然气的分布特点

有利 于人 类认识 地球各 圈层 脱气 作用 的机理 ， 进 而探 索天 然气 （ 石油 ） 的来源 、 运移 、 分布 和 聚集规律 ， 以指导人 类寻 找更多 的烃 类和非烃 类气体 资源 。
（ ３ ） 二氧化碳是火山岩浆和矿物包裹流体 中最重要的挥发组分， 因此， 通过研究Ｃ Ｏ 。 地 质 问题 ， 可以探入了解热液金属矿床（ 如Ｃ ｕ 、 Ａ ｕ 、 Ａ ｇ 、 Ｃ ｒ 、 Ｎ ｉ 等矿床） 及沉积矿产 ［ － Ｆ ｅ Ｃ Ｏ ａ 、 Ｃ ａ Ｃ Ｏ ： （ 冰洲石和大理石） 等］ 的成矿机理 ， 以指导勘探工作的高效开展。
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第ｌ 期
朱岳年 ： Ｃ Ｏ 地质研 究的意 义及 全 球高含 Ｃ Ｏ 。 天然 气的分 布特点
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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古 Ｃ Ｏ 的天然气气 田（ 藏） 群（ 带） 。 著名的 Ｃ Ｏ 气田（ 藏） 有： 南澳大利亚甘 比尔（ Ｇ ａ ｍ ｂ ｉ ｅ ｒ ） 加罗林（ Ｇ ａ ｒ ｏ ｌ ｉ ｎ ｅ ） 穹窿型液态 Ｃ Ｏ 。 气田（ 藏） ， 墨 西哥的坦皮哥 Ｃ Ｏ 气田（ 藏） ， 美国洛基 山东麓 （ 由南至北） 新墨西哥的布拉沃二氧化碳气田 （ 藏） 、 科罗拉多的 Ｍｃ Ｅ ｌ ｍ ｏ Ｃ Ｏ 。 气田（ 藏） 、 蒙大拿的凯文森伯斯特 ｃ Ｏ 。 气 田（ 藏） ， 中国东部 的万金塔、 黄桥、 三水 ｃ Ｏ 气 田（ 藏） ， 南 中国海几十个盆地中均发现了高浓度的 ｃ Ｏ 气藏 ， 如莺歌 海盆 地 中央泥底 辟 构造 Ｃ Ｏ ： 气 田（ 群） 、 泰 国海湾 的 普拉冬 （ Ｐ ｌ ａ ｔ ｏ ｎ ｇ ） 、 埃拉 万 （ Ｅ ｒ ｏ ｗ ａ ｎ ） 和索塘 ｃ Ｏ 气 田（ 藏） 群， 印度尼西亚的纳土纳 ｃ Ｏ 气田等 （ 图１ ） 。 除环太平洋地区外 ， 西西伯利亚的新西西伯利亚和秋 明地 区、 科托帕克地 区、 高加索地 区、 耶先士基的鲍尔若米地区、 喀尔巴阡盆地也有 Ｃ Ｏ 气田（ 藏） 群带分布（ 图１ ） 。
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地 球科 学进 展
第１ ２ 卷
总之 ， 二氧化碳作为资源具有广阔的应用领域及前景 ， 天然气 中高浓度的 Ｃ Ｏ 。 可以视 为珍贵的气体资源 ， 应根据其所产位置优劣分阶段开发利用。
１ ． ２ 其它地 学意 义
二氧化碳不仅具有重要的资源意义， 而且也是人类认识 自然和寻找石油、 天然气和有关 金属矿产资源， 以及研究地球气候变化和了解地球演化（ 地球脱气作用和全球碳循环过程） 的重要地球化学指标。 具体意见表现在以下几方面： （ １ ） 二氧化碳是全球碳循环的重要中间体 ， 也是众多无机碳与有机碳联系的枢纽 ， 研究 Ｃ Ｏ ： 的源和汇有助于了解全球碳的循环规律 。 （ ２ ） 二氧化碳是地球脱气作用排出的最主要的含碳气体之一， 深入研究 Ｃ Ｏ ： 地质问题
油田中广泛采用 Ｃ Ｏ 驱油技术来进行三次采油， 并收到了相当明显的效益 实践表明， 利用 Ｅ Ｏ Ｒ —ｃ ｏ 技术， 可使油田的可采储量提高数倍 。例如， 蒙大拿斯威特格拉斯（ Ｓ ｗ ｅ ｅ ｔ ｇ ｒ ａ ｓ ｓ ） 隆起上的布雷迪（ ｔ ｈ ｅ Ｂ ｒ ａ ｄ ｙ ） 油 田， 在利用该隆起顶点凯文森伯斯特（ Ｋ ｅ ｖ ｉ ｎ Ｓ ｕ ｎ ｂ ｕ ｒ ｓ ｔ ） 穹窿
９ Ｏ 时需经过处 理后才 可利用 ： 。
因此 ， 当天然 Ｃ Ｏ ： 在地壳浅层以贮集量十分巨大 的高浓度 （ Ｃ Ｏ ＞６ ０ ） 产出时 ， 这种 Ｃ Ｏ 便可视为矿产资源 。在经济发达地区 ， 二氧化碳的价格超过了烃类气体 ， 例如 ， １ ９ ９ ０ 年 香 港地区 １ 吨干冰（ 固态二氧化磺） 的价 格在 ６ ０ ０ ０港元以上。在油田附近， 高浓度大储量
２ 全球高含 Ｃ Ｏ 天然气的分布特点
含二氧化碳 的天然气遍布全球 ， 但高古 Ｃ Ｏ 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， 全球已发现的高古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 中一新生代以来 ， 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
机成 因石油形成 的作 用
另外， 费一托合成也是地质学家需注意的石油形成的机理之一。 。 而费一托合成的原料
之一就 是 Ｃ Ｏ： ， 因此研 究 Ｃ Ｏ。 还 有助于 探讨 无机 成油的机理过 程及母 源 的供给 问题 。
（ ７ ） 研究 Ｃ Ｏ 地质科技问题 ， 还可望解决宇宙科学的某些难题 。 由此可见， 研究二氧化 碳地质科技问题具有很重要的地球科学意义
构造中丰富的高浓度二氧化碳充溢驱赶原油技术 ， 使布雷迪油田的可采量提高 ４ 倍以上 另 外， 科罗拉多的 Ｍｃ Ｅ ｌ ｍ ｏ Ｃ Ｏ 。 气田及新墨西哥的布拉沃（ Ｂ ｒ ａ ｖ ｏ ） Ｃ Ｏ 气田等也早已用于其附 近油田的三次采油工作 （ ３ ） 冶金工业中， Ｃ Ｏ 广泛用于焊接、 铸模 、 金属热处理及低温处理的保护 （ ４ ） 化学工业 中， Ｃ Ｏ ： 是重要的化工原料。 例如， Ｃ Ｏ 可用于制造苏打（ Ｎ ａ Ｈ Ｃ Ｏ ） 和油漆 防护剂等。 （ ５ ） 农业上 ， Ｃ Ｏ 。 可作为效果显著的“ 气肥” 。 实验发现， 在温室中施放高浓度的Ｃ Ｏ ： 气，
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第１ 期
朱岳年 ： Ｃ Ｏ 地质研究的意义及全球高含 Ｃ Ｏ 。 天然气的分布特点
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根据人类 目前拥有的技术条件及处理 Ｃ Ｏ ： 所需的费用大小综合考虑 ， 工业上利用天然 Ｃ Ｏ 的浓度不得低于 ６ ｏ 一般认为， Ｃ Ｏ 。 含量在 ９ ｏ 以上时， 工业上可直接利用 ， 小于
来了很大风险及工程技术难题“ 。但是 ， 当天然气中Ｃ Ｏ ： 的含是足够大时， Ｃ Ｏ 便为可贵的
自然资源 ， 有其广阔的用途 。 从天然气勘 探实践和地球科学研 究的角度出发， 天然气中
Ｃ Ｏ ｔ 又是地质学家认识 自然 的极好指标 。 与烃类气体相 比较 ， Ｃ Ｏ ： 地质研究的程度及人
Ｃ Ｏ 的存在为人类提高原油采收率提供了物质保证和经济保证“ 。
之所以高浓度二氧化碳的经济价值较高 ， 是因为高浓度二氧化碳在工业、 农业和饮食业 等许多方面均有极为广泛的用途 。 （ １ ） 饮食业中， 人类广泛用液态或固态 Ｃ Ｏ （ 干珠 ） 的大量吸热性质， 进行对各类副食品 的冷冻保鲜， 这种办法是人类大量冷藏保鲜副食品的最常见、 实用也是最经济的办法之一 另外 ， 在饮料制造业中， 液态二氧化碳也是生产啤酒 、 汽水和香槟酒等饮料 （ 如可乐） 的 重要原料。 好的饮料条件之一就是要有高纯浓度的二氧化碳原料。 据说， 广东健力宝公司之 所以设厂于三水 ， 就是考虑到三水沙头圩产有优质高纯浓度的 Ｃ Ｏ 气。 （ ２ ） 石油工业中， 利用二氧化碳驱油技术是提高原油采收（ Ｅ Ｏ Ｒ ） 的重要方法之一。 事实 已证明， 用Ｃ Ｏ 驱油技术 Ｅ Ｏ Ｒ—Ｃ Ｏ 。 ， 可使油田的可采量、 Ｅ ｌ 产量及采收率大大提高 这一 技术已在国外得到广泛应用， 也取得 了明显成效。这方面 ， 美国走在最前面“ ， 自本世纪 ６ Ｏ 年代以来 ， 美国就充分利用洛基 山东麓发现的许多 Ｃ Ｏ 气田（ 藏） ， 在其附近含油气盆地 的
本质可以简单地表示为：
２ Ｈ２ Ｏ＋ Ｃ Ｏ２ ＋ｈ ７一 Ｃ Ｈ２ Ｏ ＋ Ｈ２ Ｏ＋ Ｏ ， （ １ ． １ ）
其中 Ｃ Ｈ Ｏ代表有机物 ， 它有许多复杂形式 。 （ ６ ） 人工降雨方面， ｃ ０ （ 干冰） 可用于在干旱地区和森林火灾区人工降雨 ， 以达到抗旱 和灭火的作用 ， 从而造福人类 （ ７ ） 消防领域中， Ｃ Ｏ 既是良好的灭火剂 ， 也是易燃易爆品存储的保护物 因此 ， Ｃ Ｏ 也 广泛用于消防工作 中 ． 。
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第ｌ ２ 卷第 ｌ 期 １ ９ ９ ７年 ２月
，
地球科学进展
ＡＤＶＡＮＣ Ｅ Ｉ Ｎ ＥＡＲＴＨ Ｓ ＣＩ Ｅ ＮＣＥＳ
Ｖｏ １ ． １ ２ Ｎｏ ． １ Ｆｅ ｂ ．． １ ９ ９ ７ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ａ
ｒ ２ ｐ ｂ ｌ－ ｛ 己 ‘
１ ． １ 资源意义 Ｃ Ｏ ： 虽然在 自 然界分布广泛， 但一般浓度都较低 例如 ， 现代大气中Ｃ Ｏ ： 的浓度仅为体
积浓度的 ０ ＿ ０ ３ ７ 。低浓度的 Ｃ Ｏ ： 往往不为人类作为资源所利用。
作者简 舟； 米岳年 ， 男， １ ９ ６ ３ 年１ ｏ 月出生， 副研究员 ， 主要从事地球化学的研究． 收稿 日期 ； １ ９ ９ ６ — ０ ６ — １ ８ ｝ 修改稿 日期 ： １ ９ ９ ６ — ０ ７ － ０ ８
类对其研究意义的认识还很不够。本文介绍了 Ｃ Ｏ 地质研究的资源意义和地球科学意义， 总结了全球高含 Ｃ Ｏ 天然气产区的区域特点和地质特征。
１ 二氧化碳地质研究的意义
Ｃ Ｏ 。 是天然气 中常见的不可燃性气体 之一， 它在 自 然界的分布具有极大的广泛性和不
均匀性。研究 Ｃ Ｏ 的地质科技问题具有很重要的气体资源意义和地球科学意义。
（ ４ ）二氧化碳是最重要的大气中温室气体， 它的丰度高低在地质历史时期 ， 明显地受控 于地球火山断裂活动强弱及 同期地表海洋面积和陆地植被覆盖情况 ， 所以， 研究 Ｃ Ｏ 可望
解决全球变化研究中的许多科学前缘课题。 （ ５ ） 天然气中高浓度 Ｃ Ｏ ： 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。因此 ， 研究 Ｃ Ｏ 的成因类型及产出特征有助于在经济发达地区和油 田附近寻找大量的 Ｃ Ｏ 资源， 而在偏远地 区和非油田区避开 Ｃ Ｏ 。 聚集部位。 （ ６ ） 二氧化碳在地质作用中对油气形成及运移可能起着重要作用 这一点以住不为人 们所重视， 近来澳大利亚学者 Ｍｃ Ｋ ｉ ｒ ｄ ｙ 和Ｃ ｈ ｉ ｖ ａ ｓ “ 在研究南澳大利亚奥特韦（ Ｏ ｔ ｗ ａ ｙ ） 盆地 所发现的几个 Ｃ Ｏ 。 气田后认为， 火山岩浆源的高浓度超临界态 Ｃ Ｏ ｚ 对奥特韦和库珀盆地沉 积有机质形成石油可能起着重要作用。 笔者认为大量的超临界高浓度 Ｃ Ｏ 。 在沉积盆地中会 对沉积有机质起到强力溶剂的作用， 即强汲取作用。 因此， 在今后的研究中需注意 Ｃ Ｏ ： 对有
可使农作物增产及早熟 广东三水沙头圩乡用 Ｃ Ｏ 气作气肥， 经广东省农业科学院试验证
明， 早稻可增产 ２ ３ ， 西瓜可增产 ４ ３ ， 蔬菜可增产 ４ ｏ ， 且提前 ７ ～ｌ ４ 天成熟 利用 Ｃ Ｏ 作 气肥” 只所以能达到增产和催熟的效果 ， 其实质是在阳光照射下， 植物 叶 绿素加速吸收 Ｃ Ｏ 转化为有机化合物。这种作用（ 光合作用） 的机理极为复杂 ， 但它的化学
二氧化碳地质研究的意义及全球高含二 氧
化碳天然气的分布特点 尸 ｒ
朱岳年
Ｉ （ 石 油大 学勘探 系 山东东营 ２ ５ ７ ０ ６ ２ ）
摘 要 二氧化碳地质研究具有重要的资源意义和地学意义。其资源意义表现在
高纯 Ｃ Ｏ ： 天然 气可视 为珍 贵的矿 产 资源 ， 在Ｉ农 业 中有 广 阔的用途 。Ｃ Ｏ。 地 质研 究的 其它地 学意 义 在于 它是全 率 碳循 环过 程 中的重 要 中枢 ， 也 是人 类认 识 自然 的 极 好指标 。全 率 高舍 Ｃ Ｏ 。 天然 气的分 布具 有明 显的区域性 特 点 ， 主要 分布 在 北美 洛 基 山东麓 、 中国 东部 、 南 中国海 、 南澳 大利亚 和新 西兰 ， 等环 太平 洋 国 家和 地 区 ， 还 有欧洲喀 尔 巴阡地 区和 高加 索地 区 。这 些地 区正 好是 中一 新生代火 山一 岩 浆活