El petróleo y el gas a menudo contienen una cierta cantidad de gases raros, que a menudo se utilizan para distinguir la fuente o el tipo de petróleo y gas. Especialmente en la identificación actual de gases inorgánicos, los gases raros tienen ventajas únicas. Xu Yongchang et al. (1996) realizaron una extensa investigación sobre gases raros en el gas natural en mi país. En el análisis de varias cuencas en el este de China, encontraron que los valores de 3He/4He de estos campos de gas raro de grado industrial son en su mayoría varios Ra (la relación 3He/4He atmosférica tiene características de manto (40Ar/36Ar); = 450 ~ 3069), lo que indica la participación de componentes derivados del manto. Combinados con el ambiente tectónico específico de estas áreas, creían que estos gases raros derivados del manto estaban estrechamente relacionados con el sistema de fractura, y establecieron las fórmulas de datación isotópica de He y Ar del gas natural utilizando el efecto de acumulación de edad de He y Ar. Los gases nobles también se utilizan para determinar el aporte de diferentes fuentes en el gas natural. El estudio de Ballentine (1996) demostró que el petróleo y el gas del Mar del Norte están dopados con he y ne derivados del manto. Con base en los valores de los miembros finales de MORB, calculó que entre el 2,3% y el 4,5% del 4He y entre el 4,3% y el 6,29% del 21Ne son de origen del manto. Sherwood et al. (1994) encontraron en un estudio de gases naturales en las cuencas Penoniana y Viena en Hungría y Austria que el 39,8% del He y el 58% del 21Ne eran de origen manto. También se han utilizado gases nobles para explorar la ubicación de los centros de escape del manto. Weinlich et al. (1999) encontraron que la composición del gas de los cuatro centros de escape cambia regularmente desde el centro hacia los bordes, es decir, el centro está dominado por CO2 y los bordes cambian desde la fuente del manto central representa el 60%; , y 3He/4He es 5Ra. El 3He/4He marginal es inferior a 2,0. Zhu Ming et al. (1997) y Liu Qiang et al. (2000) utilizaron isótopos de Ar para identificar la dirección de la migración del petróleo y el gas, y creyeron que la dirección en la que el valor de 40Ar/36Ar se vuelve más pequeño puede ser la dirección del petróleo. y migración de gases.
1. Isótopos de argón
Al estudiar el efecto de acumulación de edad de las rocas generadoras de argón, las rocas generadoras y las trampas de petróleo y gas se consideran un sistema cerrado, y la desintegración de 40K en el Rocas generadoras El 40Ar formado migra a trampas de petróleo y gas junto con el petróleo y el gas formados en la roca generadora. En este momento, 40Ar/36Ar es una función de la edad y el contenido de K de la roca generadora. Ignorando aún más la influencia de los cambios en el contenido de K, la edad K-Ar de las rocas generadoras se puede estimar aproximadamente utilizando la relación 40Ar/36Ar del gas natural.
El 40ar/36ar de la corteza terrestre >;300, y se hace más grande a medida que envejece la roca, es decir, tiene un efecto de acumulación de edad. El valor máximo de 40Ar/36Ar en el manto superior o área fuente MORB es 64.000, distribuido principalmente entre 1.000 y 12.000. El bajo valor de 40Ar/36Ar se explica generalmente como resultado de la mezcla de Ar atmosférico. La proporción 40Ar/36Ar en el área de origen de OIB (basalto de islas oceánicas) está entre el valor atmosférico (295,5) y 8000, pero generalmente es más baja que la proporción en el manto superior o MORB (basalto de dorsales en medio del océano).
2. Isótopos de helio
El helio es un importante recurso de gas natural, obtenido principalmente de yacimientos de gas natural. El helio proviene principalmente de la desintegración alfa del U y del Th. Debido a que el 3He se ha mantenido esencialmente sin cambios a lo largo de la historia geológica, los isótopos de helio en los depósitos de helio tienen valores pequeños de 3He/4He. Por ejemplo, el valor de isótopos de helio del depósito de gas de Weiyuan, el único depósito de helio a gran escala en mi país, es de aproximadamente 2 × 10-8. En el estudio de la geoquímica del gas natural, el helio es, por un lado, un método de investigación: puede proporcionar la trayectoria histórica de la geología y la geoquímica del objeto de investigación, especialmente las características de la corteza y el manto del objeto, por otro lado, el helio; es un importante recurso de gas natural. Por tanto, la geoquímica del helio juega un papel especial en la investigación del gas natural.
Entre los gases raros, los isótopos He y Ar son los más estudiados y aplicados, y el isótopo He es el más estudiado.
Tanto el manto superior desgasificado como el nuevo manto profundo contienen He original y Ne solar, que no se ven afectados por la atmósfera secundaria o la corteza, y las proporciones de isótopos de varios gases raros en la atmósfera son bastante estables, como 3He/4He = 1,4. × 10-6, 40Ar/36Ar=295,5, 20Ne/22Ne=9,80, 6550. La proporción 3He/4He de la Tierra cambia en varios órdenes de magnitud, desde 10-5 en las rocas y fluidos del manto hasta 10-8 en las áreas de origen de la corteza continental. El valor típico de 3He/4He de MORB es (8 1) Ra (Ra es el valor atmosférico de 3He/4He, 1,4 × 10-6), con un estrecho rango de variación, mientras que la relación 3He/4He de OIB y la pluma del manto es mayor que 8 a 8,5 Ra. Es decir, mayor que el valor MORB. Muchos estudios de isótopos de He creen que las altas proporciones de isótopos de He son una de las principales características de las plumas del manto o de las grandes provincias ígneas. La relación 3He/4He de la corteza terrestre es generalmente del orden de 10-8, y su valor final se reconoce generalmente como 2×10-8. En particular, la diferencia entre los puntos finales de 3he/4He de la corteza y el manto es de hasta tres órdenes de magnitud. Una pequeña cantidad de He derivado del manto se agrega a la corteza y a las rocas, por lo que es fácil identificarlo por el. Relación 3He/4He. Esta relación tiene una influencia importante en la pluma del manto y la litosfera. Las interacciones también tienen un claro efecto de identificación.
3. Isótopos del neón
Desde hace mucho tiempo, porque el problema de separar el helio y el neón con separadores de baja temperatura no se ha resuelto en la tecnología experimental, en la investigación de especies raras. gases, no tenemos laboratorios que midan con precisión los valores de isótopos de neón.
Existen diferencias sistemáticas en las composiciones de isótopos de neón de MORB y OIB. Las relaciones 20Ne/22Ne≥12,5, 21Ne/22Ne≥0,07 de MORB son significativamente más altas que las relaciones atmosféricas (20Ne/22Ne=9,8, 21Ne/22Ne=0,029). El valor 21Ne/22Ne de OIB es menor que el de la región fuente MORB.
4. El valor de la corteza terrestre de 129Xe/130Xe es aproximadamente 6,5 (cercano al valor atmosférico). Staudacher et al. encontraron que el 129Xe en los basaltos de las dorsales oceánicas es "exceso", con un valor anormal de 129Xe/130Xe, que es un 7% superior al valor atmosférico (6,48). Esta anomalía está presente en todas las muestras MORB de las principales cuencas oceánicas. Los valores máximos de MORB de 129Xe/130Xe y 136Xe/130Xe también se consideran representativos y se midieron a partir de rocas trituradas MAR, que fueron 7,73 y 2,57 respectivamente, que se confirmaron en estudios MORB posteriores. Los datos de investigación existentes muestran que los valores 129Xe/130Xe y 136Xe/130Xe de las áreas fuente OIB o plumas del manto son generalmente más de un 10% más altos que los de las áreas fuente MORB.
Ya en los años 1970 y 1980, se descubrieron cantidades excesivas del isótopo de xenón 129Xe en relación con la atmósfera continental en pozos de gas en Estados Unidos y Australia. El exceso de 129Xe representa el producto de la desintegración del radionucleido extinto 129I formado en la corteza terrestre primitiva. Si hay un exceso de 129Xe en el gas natural, significa que se han añadido los componentes originales de la tierra. Xu Sheng (1997) estudió los isótopos de xenón de 30 muestras de gas en el este. Los resultados muestran que los valores de las muestras principales son 124 xe/126 xe/130 xe, 128Xe/130Xe. La cantidad superescalar máxima de muestras del área de Wanjinta de la cuenca Songliao es del 4%, lo que no es muy grande en comparación con la cantidad superescalar del 15% de 129Xe en MORB (basalto de dorsales en medio del océano). Pero todavía refleja claramente un aumento en el material del manto profundo de la Tierra. Xu Sheng utilizó estos datos para explorar más a fondo algunas cuestiones sobre el intercambio de material entre la corteza y el manto y la evolución de la Tierra. Sun Mingliang (2001) desarrolló la tecnología de medición de los gases pesados raros criptón y xenón en el gas natural y de gases raros en inclusiones rocosas, y llevó a cabo los correspondientes trabajos de investigación sobre esta base. Liu estudió las características de la composición isotópica de los gases raros criptón y xenón en la cuenca de Ordos y trató de utilizarlos para comparar fuentes de gas, y logró resultados positivos.