石油勘探与开发 >

2025 , Vol. 52 >Issue 3: 513 - 525

DOI: https://doi.org/10.11698/PED.20250109

油气勘探

天然气成因鉴别指标体系与关键图版——理论内涵、科学意义与实践作用

  • 彭平安 , 1 ,
  • 侯读杰 2 ,
  • 腾格尔 3 ,
  • 倪云燕 , 4 ,
  • 龚德瑜 5 ,
  • 吴小奇 6 ,
  • 冯子齐 7 ,
  • 胡国艺 5 ,
  • 黄士鹏 5 ,
  • 于聪 5 ,
  • 廖凤蓉 5
展开
  • 1 中国科学院广州地球化学研究所，广州 510640
  • 2 中国地质大学（北京），北京 100083
  • 3 中国地质调查局油气资源调查中心，北京 100083
  • 4 中国石油大学（北京），北京 102249
  • 5 中国石油勘探开发研究院，北京 100083
  • 6 中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所，江苏无锡 214126
  • 7 中国石油大学（华东），山东青岛 266580
倪云燕（1977-），女，浙江乐清人，博士，中国石油大学（北京）研究员，主要从事油气地球化学研究。地址：北京市昌平区府学路18号，中国石油大学（北京）地球科学学院，邮政编码：102249。E-mail：

彭平安（1960-），男，浙江天台人，博士，中国科学院院士，中国科学院广州地球化学研究所研究员，主要从事有机地球化学研究。地址：广东省广州市天河区科华街511号，中国科学院广州地球化学研究所，邮政编码：510640。E-mail：

Copy editor: 魏玮

收稿日期: 2025-02-26

  修回日期: 2025-05-06

  网络出版日期: 2025-05-19

基金资助

中国石油天然气股份有限公司科学研究与技术开发项目(2021DJ0502)

自然资源部页岩气资源勘查重点实验室（重庆地质矿产研究院）开放课题(KLSGE-2023)

国家自然科学基金项目(42172149)

国家自然科学基金项目(U2244209)

收起

Identification indexes and diagrams for natural gas origin: Connotation, significance and application

  • PENG Ping’an , 1 ,
  • HOU Dujie 2 ,
  • TENGER 3 ,
  • NI Yunyan , 4 ,
  • GONG Deyu 5 ,
  • WU Xiaoqi 6 ,
  • FENG Ziqi 7 ,
  • HU Guoyi 5 ,
  • HUANG Shipeng 5 ,
  • YU Cong 5 ,
  • LIAO Fengrong 5
Expand
  • 1 Guangzhou Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510640, China
  • 2 China University of Geosciences (Beijing), Beijing 100083, China
  • 3 Oil & Gas Resources Center, China Geological Survey, Beijing 100083, China
  • 4 China University of Petroleum (Beijing), Beijing 102249, China
  • 5 PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration & Development, Beijing 100083, China
  • 6 Wuxi Research Institute of Petroleum Geology, Sinopec Petroleum Exploration and Production Research Institute, Wuxi 214126, China
  • 7 China University of Petroleum (East China), Qingdao 266580, China

Received date: 2025-02-26

  Revised date: 2025-05-06

  Online published: 2025-05-19

Fold

摘要

天然气成因的准确判别是天然气地球科学理论研究、油气勘探部署与资源潜力评价的基础。自20世纪70年代以来，戴金星院士围绕天然气地球化学基础理论与应用方法，系统构建了一套以稳定同位素、组分组合、轻烃指纹和地质背景协同分析为核心的天然气成因判别体系。基于相关文献与实际应用成果，重点评述了δ13C1-C1/(C2+C3)、δ13C1-δ13C2-δ13C3、δ13CCO2-CO2、C7轻烃三角图等典型图版的构建逻辑与技术路径，分析了其在区分油型气、煤成气、生物成因气与无机气，以及识别多源混合气、多期充注系统中的适用性与创新性。研究表明，该判别体系显著推动了中国天然气成因分析方法从单因子向多参数耦合、从定性判读向系统图版识别的转变，不仅在多个含气盆地获得了广泛应用，也在国际天然气地球化学研究中产生了重要影响。天然气成因判别理论体系发展脉络的归纳评述将为天然气地质理论与实践持续提供技术支撑，并为相关成果的学术评价与工程实践转化提供科学依据。

关键词： 天然气; 天然气地球化学; 成因鉴别; 鉴别指标; 鉴别图版; 煤成气; 无机成因

本文引用格式

彭平安 , 侯读杰 , 腾格尔 , 倪云燕 , 龚德瑜 , 吴小奇 , 冯子齐 , 胡国艺 , 黄士鹏 , 于聪 , 廖凤蓉 . 天然气成因鉴别指标体系与关键图版——理论内涵、科学意义与实践作用[J]. 石油勘探与开发, 2025 , 52(3) : 513 -525 . DOI: 10.11698/PED.20250109

Abstract

Accurate identification of natural gas origin is fundamental to the theoretical research on natural gas geosciences and the exploration deployment and resource potential assessment of oil and gas. Since the 1970s, Academician Dai Jinxing has developed a comprehensive system for natural gas origin determination, grounded in geochemical theory and practice, and based on the integrated analysis of stable isotopic compositions, molecular composition, light hydrocarbon fingerprints, and geological context. This paper systematically reviews the core framework established by him and his team according to related references and application results, focusing on the conceptual design and technical pathways of key diagnostic diagrams such as δ13C1-C1/(C2+C3), δ13C1-δ13C2-δ13C3, δ13C-CO2 versus CO2 content, and the C7 light hydrocarbon triangular plot. We evaluate the applicability and innovation of these tools in distinguishing between oil-type gas, coal-derived gas, biogenic gas, and abiogenic gas, as well as in identifying mixed-source gases and multiphase charging systems. The findings suggest that this identification system has significantly advanced natural gas geochemical interpretation in China, shifting from single-indicator analyses to multi-parameter integration and from qualitative assessments to systematic graphical identification, and has also exerted considerable influence on international research in natural gas geochemistry. The structured overview of the development trajectory of natural gas origin discrimination methodologies provides a technical support for natural gas geological theory and practice and offer a scientific foundation for the academic evaluation and application of related achievements.

Key words： natural gas; natural gas geochemistry; origin identification; identification index; identification diagram; coal-derived gas; inorganic origin

0 引言

天然气作为一种清洁、高效、优质的化石能源，在当代能源结构优化与低碳转型过程中扮演着不可或缺的角色。如何快速、准确地识别天然气的成因类型，对于油气藏勘探方向的确立、资源量评估及经济可行性研究均具有决定性意义。特别是随着非常规油气资源（如页岩气、致密砂岩气、煤岩气等）的大规模开发，天然气的成因判别在制定勘探开发策略、预测甜点区分布以及指导后续工程决策等方面所发挥的作用日益凸显。
回顾国际天然气地质研究历程，早期很多学者针对天然气成因的识别主要集中在常规气藏的组分（例如甲烷、乙烷、丙烷等）、伴生烃类物质以及储层特征等[1]。然而，这些基于简单组分的判别方法不适用于复杂的地质条件及多类型的成藏机制，尤其是在多期次充注和多类型天然气混合的复杂地质条件下，其判识结果的准确性与可靠性受到很大制约。20世纪70年代至80年代，随着油气地球化学测试技术，特别是碳同位素和氢同位素分析技术的快速发展，学术界逐渐将稳定同位素和分子地球化学方法用于天然气成因的分类与鉴别，形成了一套较为成熟的判别指标体系（如δ13C1、δ13C2、δ13C3、δD以及C1/C2+等）[2-3]。
关于天然气的成因鉴别，中国学者开展了大量研究且成果丰硕，如傅家谟、徐永昌、戴金星、沈平、张义纲等[4-19]。其中，戴金星于20世纪70年代起便投身于中国主要含油气盆地（如四川、鄂尔多斯、塔里木、准噶尔等）的天然气成因研究，针对中国复杂构造背景下多期、多源充注天然气的同位素特征开展了开创性工作[6,8 -9,12 -14,20 -24]。此后，他与合作者相继提出了基于碳、氢、氦等多同位素参数综合判别天然气成因的系统方法，并在此过程中引入了生物成因气、煤成气、油型气以及混合成因气的多重判别指标[11,12,25 -29]。
近10年来，随着非常规油气在中国能源格局中的占比不断提升，天然气成因鉴别研究的重点也逐渐从常规气藏向页岩气、致密气、煤岩气、浅层气及天然气水合物等领域转变。学术界广泛关注多同位素（碳、氢、氮、氦等）系统联用和高温高压模拟实验的进展，以精细刻画烃源岩在形成天然气过程中所发生的热分解反应及同位素分馏规律[30-32]。在此背景下，戴金星及其团队在稳定同位素分析体系的构建、多组分综合判别方法的确立以及天然气成藏理论与大数据资料的实践结合的典型范式3个方面取得重大进展，也进一步推动了天然气成因鉴别理论与技术体系的建立和多元地球化学分析与定量模型研究，为非常规天然气成因判识、产能预测与勘探方向选择提供了科学依据[33-35]。
基于前人的研究成果和最新的技术发展，本文全面回顾戴金星等学者在天然气成因鉴别方面的关键学术贡献，梳理其所引领的技术创新路径，并探讨未来在非常规油气与环境地球化学领域中可能的延伸与应用。通过系统总结和分析，期望为进一步提升天然气成因识别的准确度、推动天然气高效勘探与开发、以及拓展天然气与其他学科交叉研究领域提供借鉴和启示。

1 早期天然气成因鉴别方法回顾

1.1 气藏宏观特征与组分含量的初步辨识

在20世纪中叶以前，天然气成因的判别多依赖于气藏赋存特征与简单组分指标的宏观判断。通常根据干燥系数（C1/C1+值）或甲烷含量来区分不同类型的气体：若甲烷含量高，则可能为高成熟热解成因气或生物成因气；若重烃占比相对较高，则可能指示油型气或成熟度偏低的烃源岩产气[36]。同时，伴生非烃及稀有气体组分（H2S、CO2、N2、He等）的含量也被用作辅助参考[37]。例如，H2S的出现可能与硫酸盐还原作用有关，而异常高浓度的CO2、N2则有助于推断与火山活动、变质作用或地层溶解-扩散过程的关联性[1]。然而，由于单一或少量指标难以涵盖多源、多期天然气的混合效应，早期判别方法在理论精度与应用广度方面均受到很大局限。

1.2 碳同位素分析的引入与初步应用

20世纪60—70年代，地球化学测试手段的不断进步发展使稳定同位素逐步被引入石油天然气研究领域。Schoell[2]、Stahl[3]的研究表明，碳同位素组成（δ13C）可以初步区分生物成因气与热成因气：生物成因气的甲烷通常较贫13C，而热成因气在高成熟度条件下会呈现富集13C的特征。此后，一些学者尝试将碳同位素组成分析与宏观组分判别（如C1/(C2+C3)值）相结合，绘制了二维图版或判别图，为天然气成因鉴别提供了较为直观的工具[38-39]。然而，受限于实验仪器精度与取样条件，这一阶段的研究主要聚焦于甲烷的碳同位素组成特征，对乙烷、丙烷等重烃气以及氢同位素分馏规律的关注明显不足。此外，对于多期充注或高演化阶段的混合气，单一的碳同位素参数往往难以准确评估不同来源天然气的贡献比例。同时，由于甲烷碳同位素组成除受母质影响外，受成熟度的影响很大，其作为成因鉴别参数的作用也进一步受到了限制。

1.3 氢同位素与稀有气体同位素分析的初探

在20世纪70—80年代，为提高成因判别的准确性，业内尝试引入天然气氢同位素（δD）及伴生稀有气体同位素分析手段。氢同位素分馏受到有机质类型、热演化程度和沉积环境的综合影响，将其与碳同位素组成、分子组合特征结合，能在一定程度上补充和完善气体来源及成熟度的判定分析[2]。与此同时，3He/4He、40Ar/36Ar等稀有气体同位素比值的测定也有助于识别是否存在深部幔源气体或壳源放射性成因气体[40]。然而，由于测试技术尚未普及，这些方法多局限于个别盆地或异常气藏的探索性应用。

2 天然气成因鉴别指标体系

在天然气成因鉴别的研究中，单一或少数指标难以准确刻画油气生成、运移与聚集过程中多重因素的综合作用。早期仅依赖C1/C2+、δ13C1等简单指标，在多期充注或混源气情况下很容易出现误判。戴金星及其团队通过采集中国油气井、煤矿井下、温泉、泥火山等3 000多个气样，分析组分、碳、氢、硫、氦、氩同位素等50 000多个第1手数据；同时研发了从天然气中提取轻烃和相应的检测分析技术以及从与天然气伴生的凝析油/储层沥青中提取生物标志物和相应的检测与分析技术，使天然气鉴别指标从以往单一气相分子组成扩展到液相（凝析油、轻质油）和固相（储层沥青、干酪根），即从与天然气相关的气、液、固三相中提取有关鉴别因子，构建核心的指标体系，使其从简单的元素组成和结构扩展到多元素分子和复杂结构，大大扩展了天然气成因鉴别指标的信息范围，从而提高了鉴别精度和应用广度[9,11 -12]。经过系统分析并结合众多学者在天然气成因鉴别方面做的大量工作，基于气组分、气同位素、轻烃、凝析油/储层沥青中生物标志物4个方面，编制了天然气成因类型综合鉴别表（见表1）、不同类型天然气δ13C-Ro相关方程、有机成因烷烃气鉴别图、C7轻烃天然气鉴别三角图、有机与无机成因二氧化碳鉴别图等一系列鉴别图版，全面完整地建立了天然气成因类型和来源综合鉴别体系[9,11 -12,14,21,26 -27,41 -43]。
表1 天然气成因类型综合鉴别表[9,42 -43]
天然气成因鉴别指标 天然气成因类型
有机成因 无机成因
油型气 煤成气
同位素
组成		 δ13C1/‰ -30>δ13C1>-55 -10>δ13C1>-43 一般大于-30，但大于-10则肯定为无机成因气
δ13C2/‰ <-28.5 >-28.0
δ13C3/‰ <-27.0 >-25.5
碳同位素系列 δ13C1<δ13C2<δ13C3<δ13C4，
次生型负碳同位素系列（δ13C1>δ13C2>δ13C3）		 原生型负碳同位素系列
（δ13C1>δ13C2>δ13C3）
δ13C1-Ro关系 δ13C1≈15.80lgRo-42.21 δ13C1≈14.12lgRo-34.39
δ13CCO2/‰ <-10 ≥-8
δ13C/‰ δ13C1—4连线 较轻 较重
C5—8轻烃 <-27 >-26 无
C5—8轻烃单体系列 正构烷烃（−31.8~−26.2） 正构烷烃（−25.0~−20.6） 无
苯 <-24 >-24 无
甲苯 <-23 >-23 无
与气同源的凝析油 轻（一般小于-29） 重（一般大于-28） 无
凝析油饱和烃 <-27 >-29.5 无
芳香烃 <-27.5 >-27.5 无
与气同源的原油 轻（-26>δ13C>-35） 重（-23>δ13C>-30） 无
源岩沥青“A” 较轻 较重 无
气
组
分		 CO2 多数小于4% 一般大于20
汞蒸汽/（µg∙m-3） <600 >700 异常高
C1/(C2+C3) 大部分小于15，
绝大部分小于10（油型热解气）		 大于180，
绝大部分大于400
C2—4 一般C2>0.5%，大多数有C3—4 痕量C2，绝大多数无C3—4
CH4/3He ≥1011 ≤1×106
轻烃
组分		 甲基环己烷指数/% <（50±2） >（50±2）
C6—7支链烷烃含量/% >17 <17
甲苯、苯含量比 一般小于1 一般大于1
苯含量/（μg∙L-1） 148 475
甲苯含量/（μg∙L-1） 113 536
凝析油C5—8烃族组成/% 富含链烷烃，贫环烷烃和芳香烃，
芳香烃一般小于5		 贫链烷烃，富含环烷烃和芳香烃，芳香烃
一般大于10
C7的五环烷、六环烷和nC7 富nC7和五环烷 贫nC7，富六环烷
nC7、MCH、DMCPs
相对组成/%		 nC7>35%，
DMCPs大于35%		 nC7<35%，
DMCPs小于20%
nC6、MCP含量比 <1.8 >3.0
支链化合物、
直链化合物含量比		 >2.0 <1.8
凝析油和储层沥青中的生物标志物 Pr/Ph 一般小于1.8 一般大于2.7
杜松烷、桉叶油烷 无杜松烷、难以检测到桉叶油烷 可检测到杜松烷、桉叶油烷
松香烷系列和海松烷系列 贫松香烷和海松烷 成熟不高时可检测到松香烷和海松烷
二环倍半萜C15、C16比值 小于1和大于3 1.1~2.8
双杜松烷 无 有
C27—C29甾烷相对丰度 一般C27、C28甾烷丰富，C29甾烷少 一般C29甾烷丰富，C27、C28甾烷含量极少

注：nC7—正庚烷，MCH—甲基环己烷，MCP—甲基环戊烷，DMCPs—二甲基环戊烷异构体总和

2.1 煤成气与油型气的区分与鉴别

2.1.1 碳同位素鉴别指标

相同或相近成熟度的煤成气的δ13C值要比油型气偏重（见表1）。腐殖型有机质主要由富集13C的芳香结构及短支链结构组成，而腐泥型有机质则主要由富集12C的长链脂肪族结构组成。由于碳同位素组成的母质继承效应，当烃源岩的成熟度相同或者相近时，来源于腐殖型有机质的煤成气甲烷、乙烷、丙烷和丁烷比相应的来源于腐泥型有机质的油型气的富集13C[9]。
与甲烷相比，乙烷碳同位素组成具有更强的母质继承性，因此，乙烷δ13C值成为鉴别煤成气和油型气的一个常用指标。不同学者给出的具体数值有所不同，常见的有-29‰[44-45]或者-28‰[46-48]。戴金星及其团队自80年代开始做了大量连续性工作：1987年提出煤成气δ13C2值大于-25.1‰，油型气一般δ13C2值小于-28.8‰[6]；随着分析数据与实际案例的增加，1999年指出，油型气的δ13C2值小于-29‰，煤成气的δ13C2值大于-27.5‰[49]；2011年，根据中外600多个油型气和煤成气碳同位素组成数据综合分析，对乙烷δ13C值的划分标准做了进一步的完善，提出煤成气δ13C2值基本上大于-28‰，油型气乙烷δ13C值基本上小于-28.5‰，而-28.5‰<δ13C2< -28.0‰的区域为油型气和煤成气的共存区，且以煤成气为主（见表1）[50]。该指标主要针对没有经历次生改造的原生型天然气，其甲烷、乙烷、丙烷和丁烷的碳同位素组成为正序排列（正碳同位素系列），没有出现碳同位素组成倒转。Milkov[51]基于6大洲23个国家（97个沉积盆地）6 798个天然气样品的地球化学数据进一步证实了煤成气和油型气乙烷碳同位素组成的上述差异，指出戴金星及其团队的前期相关工作“对于成熟天然气是正确的”。
煤成气和油型气有着不一样的δ13C1-Ro关系。在中国“六五”天然气科技攻关“煤成气的开发研究”中，戴金星等[6,21]于1985年提出了适合中国天然气的δ13C1-Ro关系式，煤成气：δ13C1≈14.12lgRo-34.39；油型气：δ13C1≈15.8lgRo-42.21。沈平等[7]提出了适用于连续沉降盆地内形成的煤成气的δ13C1-Ro关系式：δ13C1≈8.641lgRo-32.8。Galimov[52]将上述δ13C1-Ro关系式与Stahl和Carey[53]根据德国、美国等国家天然气提出的δ13C1-Ro关系式进行了对比，认为戴金星等[6,21]和沈平等[7]提出的δ13C1-Ro关系式反映的是累积的生气模式，而Stahl和Carey[53]的δ13C1-Ro关系式反映的是瞬时的生气模式。
表1中有关煤成气和油型气涉及的碳同位素鉴别指标，包括与气同源的凝析油碳同位素、凝析油的饱和烃和芳香烃碳同位素、与气同源的原油碳同位素以及苯和甲苯的碳同位素等指标，主要结合了戴金星等[6,9]、沈平等[15]、傅家谟等[4]的研究成果。

2.1.2 轻烃组分鉴别指标

常温常压下，C1—C4为气态，C5—C10为液态。轻烃鉴别指标的加入，使得天然气成因鉴别由单纯的气相扩展到液相。20世纪80—90年代，不同学者提出了利用轻烃鉴别油型气和煤成气，例如，C6—C7的芳香烃和支链烷烃的组合[54]、苯和甲苯的含量[55]，戴金星等提出了C7轻烃三角图、C5—C7脂肪烃族组成三角图，并对上述指标和凝析油及其组分的碳同位素组成、烷-芳指数和石蜡指数等鉴别指标进行了综合对比分析（见表1）[13]。胡国艺等对煤成气、油型气、生物气的轻烃地球化学特征与鉴别指标进行了进一步的研究[56-57]。

2.1.3 生物标志物鉴别指标

凝析油和储层沥青中保存有丰富的生物标志化合物，应用与气同源的凝析油/储层沥青中的生物标志化合物可以有效地进行煤成气和油型气的鉴别，从而使得天然气鉴别指标从气相—液相进一步拓展到固相。综合众多学者的研究成果[4,6,18,58]，提出通过Pr/Ph值、杜松烷和桉叶油烷、松香烷系列和海松烷系列、二倍半萜C15/C16值、双杜松烷、C27—C29甾烷等指标鉴别煤成气和油型气[9,42 -43]（见表1）。例如，煤系烃源岩中常见杜松烷和桉叶油烷等高等植物香精成分，在成熟度不高时，还可检测到海松烷系列和松香烷系列化合物。煤系腐殖型烃源岩中一般C29甾烷含量丰富，C27和C28甾烷含量极少，而腐泥型烃源岩中一般C27和C28甾烷含量丰富，C29甾烷含量少[1,59]。因而应用生物标志物能明确鉴别煤系和藻类的生源贡献。

2.2 有机成因与无机成因烷烃气的鉴别

有机成因烷烃气通常源自有机质在热解作用下逐步裂解为小分子烃类。由于同位素动力学分馏效应，热解过程中相对键能较弱的12C-12C键更易断裂，产物因而比其大分子母源富集12C。结果便是甲烷及C2-C4烷烃的碳同位素组成随碳数增多而逐渐富集13C，呈现出“正碳同位素系列”（δ13C1<δ13C2<δ13C3<δ13C4）[60]。这一特征通常是有机成因原生烷烃气的重要特征标志，广泛出现在全球众多沉积盆地天然气中[28,61 -64]。而无机成因烷烃气多经由小分子化合物聚合形成大分子烷烃。在该聚合过程中，同样受同位素动力学分馏影响，12C-12C键因相对较弱更易先行断裂，使得12C更倾向于进入新生成的高碳数烷烃分子中，使这些大分子烷烃较低碳数组分相对亏损13C，从而形成“负碳同位素系列”（δ13C1>δ13C2>δ13C3>δ13C4）[60]。
在随后的研究中，深入研究了正碳同位素系列发生部分倒转的原因[65-67]，明确提出天然气的混合作用（包括有机烷烃气和无机烷烃气的混合、煤成气和油型气的混合、同源不同期天然气的混合等）和细菌氧化等1种或多种作用均可能导致碳同位素系列发生部分倒转。基于对中外大量煤成气、页岩气等不同成因类型天然气的综合研究，发现在过成熟的页岩气和煤成气中，容易形成次生型负碳同位素系列[27]；次生型负碳同位素系列形成的主控因素是高温（大于200 ℃）或者过成熟，及在此条件下可能发生的二次裂解、扩散、乙烷和丙烷瑞利分馏等。
在有机成因气与无机成因气的区分上，提出了碳同位素与氦、氩等稀有气体同位素协同示踪的思路。通过综合分析中国、美国、俄罗斯、德国和澳大利亚等国家不同类型天然气的地球化学数据，提出了区分无机成因与有机成因烷烃气的4项关键指标：①通常情况下，无机成因甲烷的碳同位素组成大于−30‰，而有机成因甲烷的碳同位素组成则小于−30‰；②无机成因烷烃气通常为原生型负碳同位素系列（即δ13C1> δ13C2>δ13C3>δ13C4）；③R/Ra值（R：样品中测得的3He/4He值；Ra：大气中3He/4He值，其标准值为1.384× 10-6）大于0.5且（δ13C1-δ13C2）值大于0的天然气可归为无机成因烷烃气；④当CH4/3He值小于等于106时，甲烷主要为无机成因，而当该值大于等于1011时，则可判定为有机成因烷烃气[26]。根据这些指标和图版，不但可以更准确地将幔源、岩浆热液来源的无机气与高成熟煤成气、油型气加以区别，还能识别二者可能存在的混合成藏模式。特别是在深层高温高压气藏、富含CO2气藏或泥火山排气的研究中，多同位素耦合分析大幅度减小了单一指标被次生改造作用（如氧化、运移等）所带来的误差，进一步强化了对无机气成因和运移路径的判别能力。

3 天然气成因鉴别图版

3.1 δ13C1-C1/(C2+ C3)图版

δ13C1-C1/(C2+C3)图版由于使用简单、指标直观，长期以来被用于区分生物气和热成因气。其中，C1/(C2+C3)值能够迅速区分出高甲烷含量（通常与生物气或高演化热成因气有关）和富含重烃组分（C2、C3）的气体。一般而言，生物气的甲烷碳同位素组成较轻（δ13C1值小于-55‰），且甲烷占比高（C1/(C2+C3)值大于1 000）；热成因气甲烷则碳同位素组成相对较重（δ13C1值大于-50‰），并含有较多C2+重烃气（C1/(C2+C3)值通常为0~50）。
该图版最早由Bernard等[38-39]提出（也称为Bernard图版），并不断被完善（见图1a）。具体来看，Bernard[38-39]基于墨西哥湾天然气样品数据，提出δ13C1-C1/(C2+C3)图版，划分出生物气、热成因气及其混合区。Faber等[68]则在此基础上加入Ⅱ型、Ⅱ/Ⅲ型干酪根区域和热演化趋势。Whiticar[69]进一步细分了生物气类型（CO2还原和甲基型发酵），并标注运移与氧化趋势，成为目前最常用的版本之一。Bernard图版给出了Ⅱ型和Ⅲ型干酪根的范围，但缺少Ⅰ型干酪根的范围。尤其当天然气经历了多阶段热演化、二次改造（如运移、生物氧化等）或多源混合时，单纯依靠δ13C1与C1/(C2+C3)值往往难以给出准确的判别[51,70]。例如，松辽盆地三站气田天然气的60.5%来自深层白垩系沙河子组高—过成熟烃源岩（有机质类型以Ⅲ型为主），9.9%来自中浅层白垩系青山口组低成熟—成熟烃源岩（有机质类型以Ⅰ型为主）[71]，但在Bernard图版中，其数据落在Ⅱ型和Ⅲ型干酪根区域之外的中间位置，难以区分Ⅰ型烃源岩来源的天然气（见图1a）。美国Antrim页岩气δ13C1值小于-50‰且C1/(C2+C3)值大于1 000，常被视作生物气为主，局部受到热成因气的混合作用。在Bernard图版中，一部分Antrim页岩气数据落在生物气范围之外，也没有落在生物气与热成因气的混合区域（见图1a）。受限于有限的样本数量，即便是针对Ⅱ型和Ⅲ型干酪根生成的天然气，其判别精度也较低，往往更多的反映二者的相对趋势[72]。Liu等[62]发现松辽盆地深层庆深气田无机成因烷烃气落在Ⅲ型干酪根成因气的区域，指出该图版在针对复杂成因天然气时精度可能存在问题。
图1 δ13C1-C1/(C2+C3)鉴别图版
戴金星[10]提出的δ13C1-C1/(C2+C3)图版，笔者称之为戴金星图版（见图1b），是在过去简单区分生物气和热成因气的基础上，在判别领域划分与地质解释上进行了扩充和优化，增加了“油型裂解气”、“煤成气”、“混合气”、“亚生物气”和“无机气”等多种气体类型的判别范围，使该图版的分区与分类更加精细。该图版是在汇集大量国内外多个盆地天然气实测数据后提出的，因此在天然气成因划分和判别时能够更贴近多样化的天然气成因与演化过程，也更加适合中国多类型盆地地质的复杂情况，在实际应用中更具针对性。据不完全统计，截至2025年4月底，该图版已经被引用至少131次（其中，中文期刊95次，英文期刊12次，论著24次）。

3.2 δ13C1-δ13C2-δ13C3图版

δ13C1-C1/(C2+C3)图版对混合气和演化程度较复杂的烷烃气识别能力有限，尤其在运移或生物氧化等作用下，C2、C3等重烃气组分容易被破坏或发生分馏，导致C1/(C2+C3)值发生显著变化，从而干扰判别结果。另外，单轴的δ13C1虽可体现部分成熟度特征，但如果要区分不同类型的热成因气（如煤成气、油型气等），还需要更多碳同位素组成信息（如δ13C2、δ13C3）或其他地球化学参数共同支持。针对上述问题，戴金星[73]于1989年就提出基于甲烷、乙烷和丙烷碳同位素构成的右偏V型图版，即δ13C1-δ13C2-δ13C3图版，用于鉴别煤成气和油型气。1992年，对该图版进行了完善和扩充，加入了生物气、碳同位素组成倒转的天然气以及混合气等，其后仍不断完善[10,74]（见图2）。其原理是通过甲烷、乙烷和丙烷的碳同位素组成分布来综合分析气体的成因与热演化阶段[10]。
图2 δ13C1-δ13C2-δ13C3鉴别图版[74]
δ13C1-δ13C2-δ13C3图版有以下3个特点：①能够多维度地揭示热解和生物过程对不同烃组分碳同位素组成的分异。在热解过程中，从低成熟到高成熟，甲烷、乙烷、丙烷的δ13C往往呈现相对系统的演化趋势；另外，生物气和混合气也会在三同位素的图版中呈现各自独特分布。②能够区分碳同位素组成倒转现象。在某些高成熟或非常规条件下，出现δ13C1>δ13C2或δ13C2>δ13C3的“倒转”，δ13C1-δ13C2-δ13C3图版可帮助揭示这类现象的成因（如高演化煤成气或次生改造造成的碳同位素分异）。③对多源混合的识别更敏锐。不同源岩和不同成熟度气体在δ13C1-δ13C2-δ13C3同位素坐标上分布区域较为分散，若存在混合，其数据点会显示出过渡或拉长的趋势，可更加直观地推断混源输入特征。因此，δ13C1-δ13C2-δ13C3图版提供了立体化的碳同位素信息，可对天然气的有机质类型、热演化阶段、混合气以及碳同位素组成倒转现象进行更精细识别；虽然对数据质量和测试仪器提出更高要求，但其在精准识别烷烃气成因、构建演化轨迹以及预测多期充注等方面具有独特的优势和潜力。
综上所述，δ13C1单轴的C1/(C2+C3)值主要反映气体组分的“干度”特征，而δ13C1-δ13C2-δ13C3三同位素图版则主要突出甲烷、乙烷和丙烷3种烃组分间的碳同位素组成差异与关系。因此，若从简单快速识别角度出发，可以先利用δ13C1-C1/(C2+C3)图版进行初步判识；若要深入判定天然气具体成因、演化阶段与多源混合特征等，可以结合δ13C1-δ13C2-δ13C3图版来提高区分精度和研究深度。两类图版相辅相成，在天然气地球化学研究和勘探领域均发挥重要作用。截至2025年4月底，δ13C1-δ13C2-δ13C3图版至少被引用325次（其中，中文期刊185次，英文期刊68次，论著72次），在科研报告及博士论文库中，该图版更是被广泛引用。

3.3 δ13CCO2-CO2图版

在许多气藏中，CO2既可能来源于有机成因（热分解、微生物作用），也可能源于无机成因（地幔深部或碳酸盐岩热分解）[9,41]。单纯依赖CO2含量或常规同位素指标难以进行有效区分，因此提出在图版上以CO2浓度（体积含量）为横坐标、CO2碳同位素组成（δ13CCO2）为纵坐标，通过对不同地质背景下采集的天然气中CO2含量与碳同位素组成的大量数据进行分类与划区，从而实现对有机成因、无机成因、以及二者混合类型CO2的区分（见图3）。该图版不仅区分了典型的有机和无机成因CO2，还设置了“有机与无机CO2混合区”或“共存区”，充分考虑了地质实际中往往存在多来源叠加、混合与改造的复杂情形。
图3 鉴别有机和无机成因CO2的δ13CCO2-CO2图版[9,41]
δ13CCO2-CO2图版的理论基础主要包括：①有机质热解/生物成因的CO2一般具有较轻的碳同位素组成（往往低于-10‰，一般为-30‰~-20‰）和较低的CO2含量（一般小于20%）。②岩浆/地幔/变质等无机成因的CO2的δ13C值往往大于-8‰，CO2含量一般大于60%，其中幔源成因CO2的δ13C值一般为（-6±2）‰，变质成因CO2的δ13C值一般为（0±3）‰。③有机与无机CO2的混合及次生改造：在沉积盆地多期次地质活动下，不同来源的CO2有可能发生混合；同时，热液改造或碳酸盐岩热解等也会影响CO2的含量及δ13C值[9,41]。
δ13CCO2-CO2图版可以快速识别盆地中高含量CO2气藏的主要来源，例如，某些天然气藏中CO2含量可以高达百分之几十甚至接近100%，这往往与岩浆/幔源气体活动或深部热液过程有关，也可能是碳酸盐岩热分解的结果。该图版可以通过δ13CCO2与CO2含量来快速判别其成因和混合情况，为气藏评价和产能预测提供重要的地球化学依据。δ13CCO2-CO2图版还可以指导CO2地质封存与资源化利用（CCUS）。随着碳达峰、碳中和目标的提出，CCUS日趋受到重视。对于一个潜在的CO2埋存区，需要先判明区内天然高CO2气藏的来源、运移通道及封盖条件，从而评估封存安全性与风险。δ13CCO2-CO2图版能帮助研究者厘清CO2的成因与分布规律，为CCUS项目的选址及风险评估提供支持。δ13CCO2-CO2图版可以识别油气藏与多期叠合成藏过程。多期充注、叠合成藏过程往往伴随不同来源CO2的注入。例如，早期有机热解所产生的CO2与后期幔源或岩浆热液作用带来的CO2混合后，其同位素与含量表现会与单一来源大相径庭。通过δ13CCO2-CO2图版可识别不同时期CO2的演化轨迹，继而推断成藏历史与改造过程，对油气勘探开发有重要启示。
戴金星等[9,41]提出的CO2成因鉴别图版具有操作简便、数据适用面广、分区精细且紧密结合实际地质背景的显著优势，因而在油气田CO2成因识别、混合气判别、地质封存评价及非常规资源勘查等方面都展现出巨大潜力。该图版被国内外学术界和工业界大量引用和广泛应用，一方面彰显了该图版的理论与实践价值，另一方面也显示出其在后续研究中持续迭代和发展的空间。

3.4 C7轻烃三角图版

20世纪80—90年代，随着中国煤成气田的陆续发现，煤成气与油型气的成因鉴别成为当时天然气地质学的学术前沿。戴金星等在20世纪90年代左右即开始系统研究中国典型沉积盆地天然气中C7轻烃组分的分布特征，并在随后的著作和论文中正式提出了nC7-DMCPs-MCH三角图以区分油型气、煤成气及混合气[10,13]（见图4）。该图版3个顶点的代表意义如下：nC7（正庚烷）常为油型气中相对含量较高的正构烷烃组分；DMCPs指一系列二甲基环戊烷异构体的总和；MCH有时也包含环己烷及部分甲基取代产物。将样品的这3项组分含量（占该样品中C7组分的百分比）归一化到100%，再在三角坐标中投点，即可根据点位在图内所处区域，判别其趋向“油型气”还是“煤成气”，或显示出一定的混合过渡特征。其判别原理在于，正庚烷通常与藻类和细菌相关；不同结构类型的二甲基环戊烷则主要源于藻类水生生物的类脂化合物；甲基环己烷则主要源于高等植物的木质素、纤维素或糖类物质，是评估陆源母质类型的有效标志。因此，一般而言，油型气往往富含正庚烷（nC7）和五环烷烃，而煤成气倾向于贫正庚烷（nC7）但富甲基环己烷。经过大量盆地天然气样品分析，可在三角图内自然分出油型气与煤成气的“集中区”，并呈现一定的分界或过渡区。
图4 C7轻烃三角图版[10,13]
C7轻烃三角图版凭借对天然气中nC₇、DMCPs及MCH这3种组分相对含量的简单归一化投影，展现出在判别油型气与煤成气方面的独特优势与广阔应用潜力。首先，该图版的分析基础数据易得，所需的C7组分定量分析方法在常规地球化学测试中即可实现，不必额外依赖复杂稀有组分或多同位素测定，因而成本较低且操作简便。其次，C7轻烃的构成在源岩类型与成气机理之间具有敏感的差异指示作用：油型气往往富含正构烷烃以及某些特征环烷烃，而煤成气更易偏向支链或环状的取代烷烃组合；将这3类组分的相对含量投影到三角图后，油型气与煤成气的区带通常能形成清晰分区，从而实现对天然气成因的初步甄别。此判别方式对地质过程中的多期充注、成藏演化及二次改造具有良好适用性，当多套源岩供烃或经历热力改造与运移分馏时，C7组分的分布格局会随之改变，研究者可根据三角图中样品的投点位置和移动轨迹来推断混源比例与改造强度。同时，该图版还可与其他判别图（如δ13C1-δ13C2-δ13C3图版、δ13C1-C1/(C2+C3)图版等）互相补充，在多维度地球化学参数整合的背景下，对天然气成因、成熟度及资源潜力进行更加全面系统的分析。

4 天然气成因鉴别体系的科学意义、学术影响和实践作用

戴金星等在天然气成因鉴别指标和图版体系构建方面取得的系列成果，不仅在国内外学术界获得了广泛认可与大量的引用，也在工业界的油气勘探开发中创造了显著的经济效益。从早期突破性地提出多参数综合判别思路，到后续的一系列判识图版的构建和完善，再到如今在非常规油气和碳封存领域持续延伸，这些研究始终走在天然气地球化学理论与应用的前沿。
截至目前，部分SCI、EI和中文核心期刊（如《石油勘探与开发》、《石油学报》、《天然气工业》、《天然气地球科学》等）关于天然气地球化学研究的论文，经常将“戴氏判别图”作为基础或对照。许多硕/博士学位论文也会将戴金星提出的指标体系作为判别与讨论的重要参考，一些院校教材直接收录其图版，用于地球化学与石油地质专业教学[70]。这些鉴别指标、图版和关系式等被中国10多部普通高等教育国家级规划教材大量引用，并在油气田勘探实践中被广泛应用[75-76]。李德生院士评价：“各类烷烃气的鉴别，特别是气源对比精度，可信度进入新高点”[77]。国际著名地球化学家黎茂稳和澳大利亚科学院院士John Volkman等评价其鉴别指标具有全球影响力[78]。中国石油天然气集团有限公司、中国石油化工集团有限公司和中国海洋石油集团有限公司等国内大型油企，在勘探评价与成果汇编报告中也频繁使用这些判别图版来对天然气样品进行快速分类，从而指导勘探部署和开发决策。
戴金星等提出的多维判别图版深入揭示了多源成藏、煤成气与油型气区分、高成熟气演化等关键科学问题，为全球范围内的油气地球化学研究提供了重要的理论支撑和实用方法。Milkov[51]在综述热成因气与生物气边界区分时，对比分析了δ13C1-C1/(C2+C3)图版[10]和δ13C1-δ13C2-δ13C3图版[74]，并多次引用δ13C1-δ13C2-δ13C3图版，还将其与Bernard图版及Schoell图版（δ13C1-δD1）相提并论，用以展示不同时期、不同作者对生物气与热成因气的判别思路的演变历程，并指出戴氏图版在细分煤成气、油型气和混合气时的应用价值。翟光明院士在《中国石油地质志》第1版（1996年）与第2版（2023年）均引用了该δ13C1- δ13C2-δ13C3图版，这一跨越27年（1996—2023年）的连续引用现象，证明了该图版的可信度、准确性和适用性[79-80]。Kenneth Peters在《The Biomarker Guide》等经典著作中，指出C7轻烃三角图版作为全球范围内多种判别方法之一，认可其对陆相来源与海相来源的煤成气和油型气识别的贡献[10,59]。C7轻烃三角图版也为Odden等[81]的论文提供了1种轻烃组成分类和油源判别的方法，被用于烃源岩区分与油气成因分析。
天然气成因鉴别指标体系和图版的提出与完善取得了重大进展，在国内外产生了深远影响，不仅被国内教科书和研究报告多次引用，在国际上也被广泛视作研究天然气成因的“典型范式”，对亚洲乃至全球油气勘探具有重要参考意义。各类天然气成因鉴别指标和图版被广泛应用，在中国油气勘探实践中得到了积极推广，指导并引领了一系列大中型天然气田的勘探与发现。
在持续的研究推动下，中国国内逐渐形成了相对完善的天然气成因综合研究体系，从单一的δ13C1到多参数同位素、轻烃组分判别，以及CO2、氦、氖、氩等稀有气体参数的多元融合。许多年轻学者继承并拓展了这套体系，结合新技术（如团簇同位素分析技术、位碳同位素分析技术），使研究更深入、更精细[82]。这些图版在不同盆地实践中，被证实在识别多期充注、混源气、多次改造等复杂成藏过程上具有显著效果，因而推动并加速了中国盆地油气富集规律的理论突破[75]。与此同时，这些理论和图版也被海外学者应用于各种沉积环境的研究中，丰富了天然气地球化学的全球案例[51-52,59,81]。
综上所述，鉴别指标和图版以烷烃气的碳同位素组成研究为基础，俄罗斯科学院院士Eric Galimov评述戴金星的中国烷烃气碳同位素地球化学研究在世界上居领先地位，这也体现了该鉴别指标和图版的研究水平和创新性[77]。澳大利亚科学院院士John Volkman基于中国天然气地球化学领域的研究进展，认为戴金星为世界上最杰出的天然气地球化学家之一和中国现代天然气工业的奠基人，他指出天然气成因鉴别图版和煤成气理论等是天然气地球科学的重大理论方法创新，称其是世界天然气地质和地球化学领域的顶尖科学家之一[78]。

5 结论

戴金星等在天然气成因鉴别领域的研究奠定了中国天然气地球化学的理论基础，并为国际油气成因判别方法的发展做出了重大贡献。提出的成因鉴别指标体系和图版，如δ13C1-C1/(C2+C3)图版、δ13C1-δ13C2-δ13C3图版、CO2成因鉴别图版和C7轻烃三角图版，不仅提高了天然气成因判别的精度，还在多期充注、多源混合、演化改造等复杂成藏背景下展现了其可靠性和适用性，已被广泛应用于中国多个盆地的油气勘探，在国际学术界获得高度认可。
随着非常规油气资源的开发和碳封存技术的进步，天然气成因研究的重点正逐渐从常规气藏向页岩气、致密气、煤岩气以及CO2封存区的成因判别拓展。在这一过程中，这些综合成因鉴别体系仍将发挥核心作用，并在多同位素联用、高温高压实验、气-水-岩相互作用等新兴研究方向中不断延伸。

参考文献

原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序
[1]
TISSOT B P, WELTE D H. Petroleum formation and occurrence[M]. 2nd ed. Berlin:Springer, 1984.

[2]
SCHOELL M. Genetic characterization of natural gases[J]. AAPG Bulletin, 1983, 67(12): 2225-2238.

[3]
STAHL W. Carbon isotope fractionations in natural gases[J]. Nature, 1974, 251(5471): 134-135.

[4]
傅家谟, 刘德汉, 盛国英. 煤成烃地球化学[M]. 北京: 科学出版社, 1990: 371.

FU Jiamo, LIU Dehan, SHENG Guoying. Coal-formed hydrocarbon geochemistry[M]. Beijing: Science Press, 1990: 371.

[5]
徐永昌. 天然气成因理论及应用[M]. 北京: 科学出版社, 1994: 414.

XU Yongchang. Genetic theory of natural gas and its applications[M]. Beijing: Science Press, 1994: 414.

[6]
戴金星, 宋岩. 鉴别煤成气的指标[M]//《煤成气地质研究》编委会. 煤成气地质研究. 北京: 石油工业出版社, 1987: 156-170.

DAI Jinxing, SONG Yan. Coal-derived gas discrimination criteria[M]//Gas Editorial Board of the Geological Research of Coal-Derived. Geological research of coal-derived gas. Beijing: Petroleum Industry Press, 1987: 156-170.

[7]
沈平, 申歧祥, 王先彬, 等. 气态烃同位素组成特征及煤型气判识[J]. 中国科学: 化学, 1987, 17(6): 647-656.

SHEN Ping, SHEN Qixiang, WANG Xianbin, et al. Isotopic characteristics of gaseous hydrocarbon and identification of coal-type gas[J]. SCIENCE CHINA Chemistry, 1987, 17(6): 647-656.

[8]
戴金星, 戚厚发, 宋岩. 鉴别煤成气和油型气若干指标的初步探讨[J]. 石油学报, 1985, 6(2): 31-38.

DOI

DAI Jinxing, QI Houfa, SONG Yan. On the indicators for identifying gas from oil and gas from coal measure[J]. Acta Petrolei Sinica, 1985, 6(2): 31-38.

DOI

[9]
戴金星, 裴锡古, 戚厚发. 中国天然气地质学-卷一[M]. 北京: 石油工业出版社, 1992: 298.

DAI Jinxing, PEI Xigu, QI Houfa. Natural gas geology in China (Volume I)[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 1992: 298.

[10]
戴金星. 各类烷烃气的鉴别[J]. 中国科学: 化学, 1992, 22(2): 185-193.

DAI Jinxing. Identification of various alkane gases[J]. SCIENCE CHINA Chemistry, 1992, 22(2): 185-193.

[11]
戴金星. 各类天然气的成因鉴别[J]. 中国海上油气(地质), 1992, 6(1): 11-19.

DAI Jinxing. Identification of various genetic natural gases[J]. China Offshore Oil and Gas (Geology), 1992, 6(1): 11-19.

[12]
戴金星. 天然气碳氢同位素特征和各类天然气鉴别[J]. 天然气地球科学, 1993, 4(2/3): 1-40.

DAI Jinxing. Characteristics of carbon and hydrogen isotopes of natural gases and their discriminations[J]. Natural Gas Geoscience, 1993, 4(2/3): 1-40.

[13]
戴金星. 利用轻烃鉴别煤成气和油型气[J]. 石油勘探与开发, 1993, 20(5): 26-32.

DAI Jinxing. Identification of coal formed gas and oil type gas by light hydrocarbons[J]. Petroleum Exploration and Development, 1993, 20(5): 26-32.

[14]
戴金星, 陈英. 中国生物气中烷烃组分的碳同位素特征及其鉴别标志[J]. 中国科学: 化学, 1993, 23(3): 303-310.

DAI Jinxing, CHEN Ying. Carbon isotope characteristics and identification indexes of alkane components in Chinese biogas[J]. SCIENCE CHINA Chemistry, 1993, 23(3): 303-310.

[15]
沈平, 王先彬, 徐永昌. 天然气同位素组成及气源对比[J]. 石油勘探与开发, 1982, 9(6):34-38.

SHEN Ping, WANG Xianbin, XU Yongchang. The isotopic composition and gas-source correlation on natural gas[J]. Petroleum Exploration and Development, 1982, 9(6): 34-38.

[16]
徐永昌, 沈平. 中原, 华北油气区《煤型气》地化特征初探[J]. 沉积学报, 1985, 3(2): 37-46.

XU Yongchang, SHEN Ping. A preliminary study on geochemical characteristics of coal-type gas in Zhongyuan-Huabei oil-gas area[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 1985, 3(2): 37-46.

[17]
徐永昌, 王先彬, 吴仁铭, 等. 天然气中稀有气体同位素[J]. 地球化学, 1979, 8(4): 271-282.

XU Yongchang, WANG Xianbin, WU Renming, et al. Rare gas isotopic composition of natural gases[J]. Geochimica, 1979, 8(4): 271-282.

[18]
沈平, 徐永昌, 王先彬, 等. 气源岩和天然气地球化学特征及成气机理研究[M]. 兰州: 甘肃科学技术出版社, 1991.

SHEN Ping, XU Yongchang, WANG Xianbin, et al. Studies on geochemical characteristics of gas source rock and natural gas and mechanism of genesis of gas[M]. Lanzhou: Gansu Science and Technology Press, 1991.

[19]
张义纲, 章复康, 郑朝阳. 识别天然气的碳同位素方法[C]// 中国地质学会石油地质专业委员会. 有机地球化学论文集. 北京: 地质出版社, 1987: 1-14.

ZHANG Yigang, ZHANG Fukang, ZHENG Chaoyang. A method to identify natural gas types using carbon isotope[C]// Commission on Petroleum Ceology of Geological Society of China. Proceedings of the Third National Symposium on Organic Geochemistry of China. Beijing: Geological Publishing House, 1987: 1-14.

[20]
戴金星. 成煤作用中形成的天然气和石油[J]. 石油勘探与开发, 1979, 6(3): 10-17.

DAI Jinxing. Petroleum and natural gas generation during coalification[J]. Petroleum Exploration and Development, 1979, 6(3): 10-17.

[21]
戴金星, 戚厚发. 我国煤成烃气的δ13C-Ro关系[J]. 科学通报, 1989, 34(9): 690-692.

DAI Jinxing, QI Houfa. Relationship of δ13C-Ro of coal-derived gas in China[J]. Chinese Science Bulletin, 1989, 34(9): 690-692.

[22]
DAI J X, NI Y Y, ZOU C N. Stable carbon and hydrogen isotopes of natural gases sourced from the Xujiahe Formation in the Sichuan Basin, China[J]. Organic Geochemistry, 2012, 43: 103-111.

[23]
DAI J X, NI Y Y, QIN S F, et al. Geochemical characteristics of He and CO2 from the Ordos (cratonic) and Bohaibay (rift) basins in China[J]. Chemical Geology, 2017, 469: 192-213.

[24]
戴金星, 李剑, 侯路. 鄂尔多斯盆地氦同位素的特征[J]. 高校地质学报, 2005, 11(4): 473-478.

DAI Jinxing, LI Jian, HOU Lu. Characteristics of helium isotopes in the ordos basin[J]. Geological Journal of China Universities, 2005, 11(4): 473-478.

[25]
戴金星. 云南省腾冲县硫磺塘天然气的碳同位素组成特征和成因[J]. 科学通报, 1988, 33(15): 1168-1170.

DAI Jinxing. Composition characteristics and origins of carbon isotope of Liuhuangtang natural gas in Tengchong County, Yunnan Province[J]. Chinese Science Bulletin, 1988, 33(15): 1168-1170.

[26]
戴金星, 邹才能, 张水昌, 等. 无机成因和有机成因烷烃气的鉴别[J]. 中国科学: 地球科学, 2008, 38(11): 1329-1341.

DAI Jinxing, ZOU Caineng, ZHANG Shuichang, et al. Discrimination of abiogenic and biogenic alkane gases[J]. SCIENCE CHINA Earth Sciences, 2008, 51(12): 1737-1749.

[27]
戴金星, 倪云燕, 黄士鹏, 等. 次生型负碳同位素系列成因[J]. 天然气地球科学, 2016, 27(1): 1-7.

DOI

DAI Jinxing, NI Yunyan, HUANG Shipeng, et al. Origins of secondary negative carbon isotopic series in natural gas[J]. Natural Gas Geoscience, 2016, 27(1): 1-7.

DOI

[28]
戴金星. 中国大气田及气源[M]. 北京: 石油工业出版社, 2024.

DAI Jinxing. Giant gas fields and gas sources in China[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2024.

[29]
戴金星. 中国煤成大气田及气源[M]. 北京: 科学出版社, 2014.

DAI Jinxing. The coal-derived giant gas field and its gas sources in China[M]. Beijing: Science Press, 2014.

[30]
STOLPER D A, LAWSON M, DAVIS C L, et al. Gas formation. Formation temperatures of thermogenic and biogenic methane[J]. Science, 2014, 344(6191): 1500-1503.

DOI PMID

[31]
NI Y Y, GAO J L, CHEN J P, et al. Gas generation and its isotope composition during coal pyrolysis: Potential mechanism of isotope rollover[J]. Fuel, 2018, 231: 387-395.

[32]
BAUMBERGER T, EMBLEY R W, MERLE S G, et al. Mantle-derived helium and multiple methane sources in gas bubbles of cold seeps along the cascadia continental margin[J]. Geochemistry Geophysics Geosystems, 2018, 19(11): 4476-4486.

[33]
戴金星, 倪云燕, 胡国艺, 等. 中国致密砂岩大气田的稳定碳氢同位素组成特征[J]. 中国科学: 地球科学, 2014, 44(4): 563-578.

DAI Jinxing, NI Yunyan, HU Guoyi, et al. Stable carbon and hydrogen isotopes of gases from the large tight gas fields in China[J]. SCIENCE CHINA Earth Sciences, 2014, 57(1): 88-103.

[34]
DAI J X, ZOU C N, DONG D Z, et al. Geochemical characteristics of marine and terrestrial shale gas in China[J]. Marine and Petroleum Geology, 2016, 76: 444-463.

[35]
DAI J X, ZOU C N, LIAO S M, et al. Geochemistry of the extremely high thermal maturity Longmaxi shale gas, southern Sichuan Basin[J]. Organic Geochemistry, 2014, 74: 3-12.

[36]
HOOD A, GUTJAHR C C M, HEACOCK R L. Organic metamorphism and the generation of petroleum[J]. AAPG Bulletin, 1975, 59(6): 986-996.

[37]
ROGERS G S. Helium-bearing natural gas: Professional Paper 121[R]. Washington, D. C.: U.S. Geological Survey, 1921.

[38]
BERNARD B B, BROOKS J M, SACKETT W M. Natural gas seepage in the Gulf of Mexico[J]. Earth and Planetary Science Letters, 1976, 31(1): 48-54.

[39]
BERNARD B, BROOKS J M, SACKETT W M. A geochemical model for characterization of hydrocarbon gas sources in marine sediments[R]. OTC 2934-MS, 1977.

[40]
JENDEN P D, KAPLAN I R, POREDA R, et al. Origin of nitrogen-rich natural gases in the California Great Valley: Evidence from helium, carbon and nitrogen isotope ratios[J]. Geochimica et Cosmochimica acta, 1988, 52(4): 851-861.

[41]
DAI J X, SONG Y, DAI C S, et al. Geochemistry and accumulation of carbon dioxide gases in China[J]. AAPG Bulletin, 1996, 80(10): 1615-1625.

[42]
戴金星. 煤成气及鉴别理论研究进展[J]. 科学通报, 2018, 63(14): 1290-1305.

DAI Jinxing. Coal-derived gas theory and its discrimination[J]. Chinese Science Bulletin, 2018, 63(14): 1290-1305.

[43]
戴金星, 倪云燕, 黄士鹏, 等. 煤成气研究对中国天然气工业发展的重要意义[J]. 天然气地球科学, 2014, 25(1): 1-22.

DOI

DAI Jinxing, NI Yunyan, HUANG Shipeng, et al. Significant function of coal-derived gas study for natural gas industry development in China[J]. Natural Gas Geoscience, 2014, 25(1): 1-22.

DOI

[44]
刚文哲, 高岗, 郝石生, 等. 论乙烷碳同位素在天然气成因类型研究中的应用[J]. 石油实验地质, 1997, 19(2): 164-167.

GANG Wenzhe, GAO Gang, HAO Shisheng, et al. Carbon isotope of ethane applied in the analyses of genetic types of natural gas[J]. Petroleum Geology & Experiment, 1997, 19(2): 164-167.

[45]
王世谦. 四川盆地侏罗系—震旦系天然气的地球化学特征[J]. 天然气工业, 1994, 14(6): 1-5.

WANG Shiqian. Geo chemical characteristics of Jurassic-Sinian gas in Sichuan Basin[J]. Natural Gas Industry, 1994, 14(6): 1-5.

[46]
陈践发, 李春园, 沈平, 等. 煤型气烃类组分的稳定碳、氢同位素组成研究[J]. 沉积学报, 1995, 13(2): 59-69.

CHEN Jianfa, LI Chunyuan, SHEN Ping, et al. Carbon and hydrogen isotopic characteristics of hydrocarbons in coal type gas from China[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 1995, 13(2): 59-69.

[47]
张士亚, 郜建军, 蒋泰然. 利用甲、 乙烷碳同位素判别天然气类型的一种新方法[C]// 地质矿产部石油地质研究所. 石油与天然气地质文集:第1集中国煤成气研究. 北京: 地质出版社, 1988: 48-59.

ZHANG Shiya, GAO Jianjun, JIANG Tairan. Genetic characterization of natural gases using carbon isotopic composition of methane and ethane[C]// Oil Geology Research Institute, Ministry of Geology and Mineral Resources. Petroleum and natural gas geology collection: Volume 1:Research on coal formed gas in China. Beijing: Geological Publishing House, 1988: 48-59.

[48]
梁狄刚, 张水昌, 赵孟军, 等. 库车拗陷的油气成藏期[J]. 科学通报, 2002, 47(增刊1): 56-63.

LIANG Digang, ZHANG Shuichang, ZHAO Mengjun, et al. Hydrocarbon sources and stages of reservoir formation in Kuqa Depression, Tarim Basin[J]. Chinese Science Bulletin, 2002, 47(S1): 56-63.

[49]
戴金星. 中国煤成气研究二十年的重大进展[J]. 石油勘探与开发, 1999, 26(3): 1-10.

DAI Jinxing. Significant advancement in research on coalformed gas in China[J]. Petroleum Exploration and Development, 1999, 26(3): 1-10.

[50]
戴金星. 天然气中烷烃气碳同位素研究的意义[J]. 天然气工业, 2011, 31(12): 1-6.

DAI Jinxing. Significance of the study on carbon isotopes of alkane gases[J]. Natural Gas Industry, 2011, 31(12): 1-6.

[51]
MILKOV A V. New approaches to distinguish shale-sourced and coal-sourced gases in petroleum systems[J]. Organic Geochemistry, 2021, 158: 104271.

[52]
GALIMOV E M. Isotope organic geochemistry[J]. Organic Geochemistry, 2006, 37(10): 1200-1262.

[53]
STAHL W J, CAREY B D, Jr. Source-rock identification by isotope analyses of natural gases from fields in the Val Verde and Delaware basins, west Texas[J]. Chemical Geology, 1975, 16(4): 257-267.

[54]
秦建中, 郭树之, 王东良. 苏桥煤型气田地化特征及其对比[J]. 天然气工业, 1991, 11(5): 21-26.

QIN Jianzhong, GUO Shuzhi, WANG Dongliang. Geochemical characteristics of Suqiao coal-formed gas field and their contrast[J]. Natural Gas Industry, 1991, 11(5): 21-26.

[55]
陈海树. 含煤岩系成因天然气识别和新指标: 苯和甲苯[M]// 《煤成气地质研究》编委会. 煤成气地质研究. 北京: 石油工业出版社, 1987: 171-174.

CHEN Haishu. New parameters for recognition of gas originated from coal series: Benzene and toluene, in symposium on geological research of coal-formed gas[M]//Editorial Board of Coal Formed Gas Geology Research. Symposium on geological research of coal-formed gas. Beijing: Petroleum Industry Press, 1987: 171-174.

[56]
胡国艺, 罗霞, 李志生, 等. 生物气中轻烃分布特征及其成因[J]. 中国科学: 地球科学, 2010, 40(4): 426-438.

HU Guoyi, LUO Xia, LI Zhisheng, et al. Geochemical characteristics and origin of light hydrocarbons in biogenic gas[J]. SCIENCE CHINA Earth Sciences, 2010, 53(6): 832-843.

[57]
HU G Y, ZHANG S S, JIN L, et al. The origin of natural gas in the Hutubi gas field, Southern Junggar Foreland Sub-basin, NW China[J]. International Journal of Coal Geology, 2010, 84(3/4): 301-310.

[58]
王铁冠. 生物标志物地球化学研究[M]. 武汉: 中国地质大学出版社, 1990.

WANG Tieguan. Approach to biomarker geochemistry[M]. Wuhan: China University of Geosciences Press, 1990.

[59]
PETERS K E, WALTERS C C, MOLDOWAN J M. The biomarker guide[M]. 2nd ed. Cambridge: Cambridge University Press, 2004: 1131.

[60]
DES MARAIS D J, DONCHIN J H, NEHRING N L, et al. Molecular carbon isotopic evidence for the origin of geothermal hydrocarbons[J]. Nature, 1981, 292(5826): 826-828.

[61]
JENDEN P D, NEWELL K D, KAPLAN I R, et al. Composition and stable-isotope geochemistry of natural gases from Kansas, Midcontinent, U.S.A.[J]. Chemical Geology, 1988, 71(1/2/3): 117-147.

[62]
LIU Q Y, WU X Q, WANG X F, et al. Carbon and hydrogen isotopes of methane, ethane, and propane: A review of genetic identification of natural gas[J]. Earth-Science Reviews, 2019, 190: 247-272.

[63]
HOŞGÖRMEZ H, YALÇIN M N, CRAMER B, et al. Molecular and isotopic composition of gas occurrences in the Thrace basin (Turkey): Origin of the gases and characteristics of possible source rocks[J]. Chemical Geology, 2005, 214(1/2): 179-191.

[64]
DAI J X, LI J, LUO X, et al. Stable carbon isotope compositions and source rock geochemistry of the giant gas accumulations in the Ordos Basin, China[J]. Organic Geochemistry, 2005, 36(12): 1617-1635.

[65]
DAI J X, XIA X Y, QIN S F, et al. Origins of partially reversed alkane δ13C values for biogenic gases in China[J]. Organic Geochemistry, 2004, 35(4): 405-411.

[66]
戴金星, 夏新宇, 秦胜飞, 等. 中国有机烷烃气碳同位素系列倒转的成因[J]. 石油与天然气地质, 2003, 24(1): 1-6.

DAI Jinxing, XIA Xinyu, QIN Shengfei, et al. Causation of partly reversed orders of δ13C in biogenic alkane gas in China[J]. Oil & Gas Geology, 2003, 24(1): 1-6.

[67]
戴金星. 概论有机烷烃气碳同位素系列倒转的成因问题[J]. 天然气工业, 1990, 10(6): 15-20.

DAI Jinxing. A brief discussion on the problem of the geneses of the carbon isotopic series reversal in organogenic alkane gases[J]. Natural Gas Industry, 1990, 10(6): 15-20.

[68]
FABER E, GERLING P, DUMKE I. Gaseous hydrocarbons of unknown origin found while drilling[J]. Organic Geochemistry, 1988, 13(4/5/6): 875-879.

[69]
WHITICAR M J. Carbon and hydrogen isotope systematics of bacterial formation and oxidation of methane[J]. Chemical Geology, 1999, 161(1/2/3): 291-314.

[70]
赵靖舟, 蒲泊伶, 耳闯. 页岩及页岩气地球化学[M]. 上海: 华东理工大学出版社, 2016: 272.

ZHAO Jingzhou, PU Boling, ER Chuang. Geochemistry of the shale and shale gas[M]. Shanghai: East China University of Science and Technology Press, 2016: 272.

[71]
张居和, 李景坤, 霍秋立. 松辽盆地三站气田天然气地球化学特征与烃源岩产气贡献[J]. 天然气地球科学, 2006, 17(6): 837-841.

DOI

ZHANG Juhe, LI Jingkun, HUO Qiuli. Gas geochemistry feature and ration contribution of hydrocarbon source rocks in Sanzhan gas field of Songliao Basin[J]. Natural Gas Geoscience, 2006, 17(6): 837-841.

[72]
GONG D Y, LI J Z, ABLIMIT I, et al. Geochemical characteristics of natural gases related to Late Paleozoic coal measures in China[J]. Marine and Petroleum Geology, 2018, 96: 474-500.

[73]
戴金星. 从碳、氢同位素组成特征剖析柯克亚油气田的油气成因[J]. 石油勘探与开发, 1989, 16(6): 18-23.

DAI Jinxing. An analysis of the origin of petroleum in Kekeya oil and gas field from a study of the isotopic composition of carbon and hydrogen[J]. Petroleum Exploration and Development, 1989, 16(6): 18-23.

[74]
DAI J X, GONG D Y, NI Y Y, et al. Genetic types of the alkane gases in giant gas fields with proven reserves over 1000×108m3 in China[J]. Energy Exploration and Exploitation, 2014, 32(1): 1-18.

[75]
卢双舫, 张敏. 油气地球化学[M]. 北京: 石油工业出版社, 2008.

LU Shuangfang, ZHANG Min. Petroleum geochemistry[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2008.

[76]
王绪龙, 支东明, 王屿涛, 等. 准噶尔盆地烃源岩与油气地球化学[M]. 北京: 石油工业出版社, 2013: 565.

WANG Xulong, ZHI Dongming, WANG Yutao, et al. Source rocks and oil-gas geochemistry in Junggar Basin[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2013: 565.

[77]
DAI J X. Giant coal-derived gas fields and their gas sources in China[M]. Amsterdam: Academic Press, 2016: 564.

[78]
LI M W, VOLKMAN J K, NI Y Y. Recent advances on natural gas geochemistry in Chinese sedimentary basins: A special issue to celebrate the 80th birthday of Professor Dai Jinxing[J]. Organic Geochemistry, 2014, 74: 1-2.

[79]
翟光明. 中国石油地质志-卷一-总论[M]. 第1版. 北京: 石油工业出版社, 1996: 615.

ZHAI Guangming. Petroleum geology of China-volume 1-general Introduction[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 1996: 615.

[80]
翟光明. 中国石油地质志-卷一-总论[M]. 第2版. 北京: 石油工业出版社, 2023.

ZHAI Guangming. Petroleum geology of China-volume 1-general Introduction[M]. 2nd ed. Beijing: Petroleum Industry Press, 2023.

[81]
ODDEN W, PATIENCE R L, VAN GRAAS G W. Application of light hydrocarbons (C4-C13) to oil/source rock correlations: A study of the light hydrocarbon compositions of source rocks and test fluids from offshore Mid-Norway[J]. Organic Geochemistry, 1998, 28(12): 823-847.

[82]
SHUAI Y H, ETIOPE G, ZHANG S C, et al. Methane clumped isotopes in the Songliao Basin (China): New insights into abiotic vs. biotic hydrocarbon formation[J]. Earth and Planetary Science Letters, 2018, 482: 213-221.

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