天然气动态扩散的原因有哪些呢为什么引起的_天然气活动

1.汽车天然气

2.开放式厨房为什么不能开通天然气

3.天然气水合物环境及工程响应

4.扩散现象的例子有哪些？

5.天然气成因类型划分及气源分析

你好，有四个。

（一）气体的扩散速度

气体的扩散速度可以影响气体交换的进行。如果扩散速度快，气体交换也快；扩散速度慢，则气体交换也慢。

如前公式所述，气体分子的扩散速度与溶解度成正比，CO2在血浆中的溶解度约为O2的24倍，但CO2的分子量（44）大于O2（32），因此在同样分压下，CO2的扩散速度约为O2的21倍。然而，气体分子扩散的动力是分压差，分压差越大，扩散速度也越快。肺泡与血液间O2分压差是CO2分压差的10倍，如仅从分压差的角度考虑，O2的扩散速度应比CO2快。但如果把气体的溶解度，分子量以及分压差对气体扩散速度的影响综合在一起来考虑，CO2的扩散速度约为O2的20倍。然而，O2和CO2的扩散都极为迅速， 仅需约0.3s即可完成。 通常情况下血液流经肺毛细血管的时间约0.7s，所以当血液流经肺毛细血管不到全长的1/2时，已经基本上完成了交换过程。可见，通常情况下肺换气时间绰绰有余。但在肺部严重病变时，就可造成气体交换不足，而且气体交换不足所造成的PO2降低要比PCO2升高明显得多（即在气体交换不足时，往往缺O2显著，而CO2潴留却不明显）。其原因之一就是由于CO2的扩散速度比O2快。

（二） 呼吸膜的厚度

肺换气时O2和CO2的扩散必须通过呼吸膜。呼吸膜的厚度、通透性和面积都会影响气体交换的效率。正常呼吸膜非常薄，如前所述，它有6层结构组成，但总厚度不到1μm，有的地方只有0.2μm，所以通透性大，气体易于扩散。此外，因为呼吸膜的面积极大，肺毛细血管总血量不多，只有60～140ml，这样少的血液分布于这样大的面积，可以想象血液层是很薄的。肺毛细血管平均直径不足8μm，因此，红细胞膜通常接触毛细血管壁，所以O2、CO2不必经过大量的血浆就到达红细胞，增大了交换速度。病理情况下，任何使呼吸膜增厚或扩散距离增加的疾病，都会降低扩散速率，减少扩散量，如肺纤维化、肺水肿等，可出现低O2血症。

（三）呼吸膜的面积

根据前述公式，气体扩散速率与扩散面积成正比。正常成人肺有3亿左右的肺泡，总扩散面积约70m2。安静状态下，呼吸膜的扩散面积约40m2，故有相当大的储备面积。运动时因毛细血管开放数量和开放程度的增加，扩散面积也大大增大。在病理情况下，例如肺气肿的病人，由于肺泡融合使气体扩散的面积减小，另外，肺不张、肺实变、肺毛细血管关闭和阻塞都可使呼吸膜扩散面积减小。

（四）通气/血流比值

VA是指每分肺泡通气量，血流（Q）是指每分肺血流量。VA/Q比值影响着气体交换。正常成年人在安静时，VA是350ml×12=4.2L，Q=5L可以求得VA/Q=0.84。此时，VA与Q的匹配最合适，气体交换的效率最高。如果VA/Q>0.84，可能由于肺通气过度，也可能由于肺血流量减少所致，这意味着通气相对过剩，使肺泡气未能与血液气体充分交换，相当于肺泡无效腔增大。反之，如果VA/Q＜0.84，这就意味着通气不足或血流过剩，或两者同时存在。其过程是部分血液流经通气不良的肺泡，静脉血中的气体未得到充分更新，未能成为动脉血就流回了心脏，犹如发生了动-静脉短路，称为功能性动-静脉短路（Functional A-V Shunting）。

由此可见，VA/Q增大，表示增加了生理无效腔，可以理解为未能很好利用肺通气；VA/Q减小，表示发生了功能性短路，可以理解为未能很好利用肺血流。以上两种情况都妨碍了有效的气体交换，可导致血液缺O2或CO2潴留，但以血液缺O2为主。这是因为动、静脉血液之间O2分压差远远大于CO2分压差，所以动-静脉短路时，动脉血PO2下降的程度大于PCO2升高的程度。另外，动脉血PO2下降和PCO2升高时，可以刺激呼吸加强， 使肺泡通气量增加，有助于CO2的排出，却无助于O2的摄取，这是由氧解离曲线和CO2解离曲线的特点所决定的。患肺气肿的病人，VA/Q两种异常都可以存在， 致使肺换气效率受到极大损害，是造成肺换气功能异常最常见的一种疾病。

正常成人安静时，肺总的VA/Q比值为0.84，但肺各局部的VA/Q并不相同，例如人在直立位时，肺尖部的VA/Q和Q都较肺下部的小，不过Q的减少更为显著，所以肺尖部的VA/Q增大，可达3以上，而肺下部的VA/Q减小，约为0.6。 造成VA/Q不均匀的解剖生理因素是多方面的。

在肺泡通气方面：

①吸气时，胸廓下部肋骨的动度大于上部，膈肌的下降也主要使肺门以下的肺叶扩张，所以肺下部的通气量大于上部；

②直立位时，重力作用使胸膜腔内压由上而下出现一个梯度，上方最负，所以肺上部的肺泡较肺下部的肺泡更为扩张。基础容积较大的肺上部处于S曲线上段，较平直，顺应性较小，而肺的中下部处于曲线的中段，顺应性较大。因此吸气时，在相同跨肺压改变下，吸入气较多的进入肺的中下部；

③肺内压的区域性差异，也可以引起呼吸道不均匀扩张，以致吸入气分布不均；

④吸气时，周边肺组织的扩张程度比深部肺组织的大，因此，即使在同一平面，肺泡通气量的分布也是不均匀的，外周的大于中心的肺泡。

在肺血流量方面：

①肺循环是低压系统，更易受重力影响。直立时，肺尖部的血流量比肺下部的少；

②跨肺压的部位差异和变化也影响肺毛细血管的口径；

③左右肺动脉从肺总动脉发出时角度上的差异， 使左肺的血流量多于右肺的血流量。虽然正常情况下存在着肺泡通气和血流的不均匀分布，但从总体上说，由于呼吸膜面积远远超过气体交换的实际需要，所以并不影响O2的摄取和CO2的排出。更何况正常人的肺通气和肺血流还存在着自身调节机制，当某一部分肺泡通气减少时，由于O2分压降低，CO2分压升高，可导致该部分肺血管收缩，从而减少血流量，与通气减少相匹配；反之，如果某区域血流量不足，则由于CO2分压下降，而使该区域支气管收缩，从而减少了通气量。由于这种自身调节，所以可使通气和血流自动匹配，比值相对稳定，使肺换气能有效地进行。

汽车天然气

燃气闪爆的原因是燃气泄漏、不良操作或维护以及燃气与其他可燃物质混合等。

1、燃气泄漏

燃气管道或设备有泄漏，导致燃气积聚在室内或封闭空间内，达到一定浓度后遇到火源引发闪燃或爆炸。

2、不良操作或维护

燃气设备的使用、操作或维护不符合规范或不当，如操作错误、设备损坏或老化、漏气检测不及时等，可能导致闪爆事故。

3、燃气与其他可燃物质混合

燃气泄露与其他可燃物质（如油漆、溶剂、酒精等）混合，在遇到火源时产生闪燃或爆炸。燃气泄漏与明火、电火花、静电等火源接触，引发闪燃或爆炸。燃气储存设备，如燃气罐或燃气供应站，因压力异常、泄漏等原因，引发闪爆。燃气设备本身的故障或缺陷，如阀门失灵、泄漏管道、燃烧器故障等，可能导致闪爆。

燃气爆炸的伤害

天然气管道爆炸的威力远胜于煤气罐爆炸，根据相关数据显示，在天然气爆炸事故中，威力甚至可以相当于一颗小型。首先，爆炸的范围非常广泛。在爆炸发生时，天然气管道内的高压气体会猛烈地释放出来，形成巨大的压力波，能够在瞬间摧毁建筑物、车辆和道路。而且由于管道爆炸的范围非常广泛，很难进行有效的疏散，因此，人员伤亡也相当惨重。

其次，在天然气爆炸中，还会产生大量的火灾。由于天然气是易燃的气体，一旦遇到明火，就会燃烧起来，形成大面积的火海，这也会对周围环境和生命造成巨大的威胁。而且，由于天然气管道运营的地点通常是市区以外的地方，而且管道周围的草木非常干燥，因此，一旦发生爆炸，火势的扩散速度也非常快。

开放式厨房为什么不能开通天然气

以天然气气(包括CNG、LNG、LPG在内，下同)作为汽车燃料有以下特性：

优点

①有较高的经济效益。在相同的当量热值时，世界各国一般将1立方米天然气的价格控制为1升汽油柴油的一半。

如果各类发动机的热效率比较近，则天然气汽车的燃料费用大约是汽油车或柴油车的一半。这不仅弥补了由于汽车数量不断增加而引起的液体燃料供应不足，而且使用汽车的运行费用大幅度降低。

就汽车窗体顶端发动机而言，天然气容易扩散，在发动机中容易和空气均匀混合，燃烧比较完全、干净、不容易产生积碳，抗爆性能好，不会稀释润滑油，因而使发动机汽缸内的零件磨损大大减少，使发动机的寿命和润滑油的使用期限大幅度增长。这些都会降低汽车的保养和运行费用，提高汽车使用的经济性。

②有较好的社会效益。与石油燃料相比，气体燃料在制备过程中能量损失较小，对大气的有害排放污染物少。从燃料来源考虑，对环境保护是更有利的。

③比较安全。CNG、LNG和LPG汽车的气瓶或气罐等都很结实可靠。天然气本身比空气轻(LPG除外)，稍有泄漏，很快就会扩散到大气中。气体燃料系统的各个部件，特别是密封部分，都经过严格的检查。因此，天然气作为汽车燃料是比较安全的。

缺点

①由于气体燃料的能量密度低，天然气汽车携带的燃料量较少，一般行驶距离较汽油车短。由于气体燃料在汽缸中的可燃混合气里占有一定的容积(汽油机汽缸中流体燃料所占容积忽略不计)，在同样的汽缸工作容积下，用天然气作燃料时作的功少。而目前用的天然气发动机大多是由原汽油机改装的，因而汽油汽车在改用天然气后功率往往会下降10%～20%左右，这就是司机所说的爬坡没劲、加速响应慢等现象。一般柴油汽车如果用"双燃料"方式改装燃用天然气，则不会出现这种现象，但改装件的结构较为复杂。

②由于目前的天然气汽车是在原来的汽油车或柴油车的基础上改装的，原来汽油机或柴油机的燃料系统大多保留。

这样，要在原汽车的增加天然气燃料系统，特别是气瓶使原来的汽车的有效空间减少，本身的自重也增加了。

③天然气是气态燃料，不容易储存和携带。为此，需要加压或液化以便装瓶，还需要建造比汽油、柴油加油站投资都大的加气站，并形成一定的网络，一次性投资较大。

④将现有的汽车改用天然气作燃料时，需增加发动机燃料系统的部件，如储气瓶、减压阀、混合器等，需要一定的改车投资。

虽然有以上的不足之处，但从总的经济和社会效益分析，用天然气作为汽车燃料还是利大于弊。

官方的托辞是，一点影响也没有，还能让司机们节省开支，创造财富。其实就上海几年用下来，口碑不好。听很多TAXI师傅说，LPG液化器的车子容易自燃，动力不足，发动机经常要大修，所以现在上海LPGTAXI的数量逐年下降。

天然气水合物环境及工程响应

因为现在很多房子的户型都比较小，所以在装修的时候，会将餐厅、厨房等部位都设计成开放式的，这样可以有效的增大视觉空间，但开放式厨房是不能开通天然气的，很多业主不解，下面就跟我一起来简单的了解一下开放式厨房不能开通天燃气的原因吧。

1、 因为天燃气容易扩散。

2、 天燃气跟液化气不同，天燃气容易扩散，如果将厨房设计成开放式的，气体可能会扩散至客厅，甚至是卧室，非常容易引发爆炸事故，后果不堪设想。

3、 所以燃气公司的工作人员在发现厨房没有门的时候，会先要求业主进行整改，否则不能通气。

以上就是对于开放式厨房为什么不能开通天然气的介绍，网友们明白了吗？

扩散现象的例子有哪些？

(1)天然气水合物的环境效应

天然气水合物对全球碳循环和气候变化具有双重作用：一是水合物中甲烷气直接或通过化学和生物化学以CO2的形式间接释放进入大气；二是低碳的甲烷可替代多碳石化燃料而降低人为温室气体的排放。天然气水合物在自然界中极不稳定，温压条件的微小变化就会引起它的分解或生成。在路易斯安那州海外水深500m以下，拍摄到天然气水合物小丘和丘群，由1992和1993年的录像的对比辨识出一个小丘的消失和另一个小丘的新生。在小于周围连续释放的气流含69.6% CH4、6.3% C2H6、1.7%C3H8、11.4% N2、8%CO2及微量丁烷、戊烷、氧气。在沉积层中，有机质和CO2在细菌作用下可生成大量甲烷，深成作用亦可使地质历史时期埋藏的有机质转化成天然气，在适宜的温压条件下就可形成天然气水合物。另一方面，天然气水合物在温度增高或压力降低就会分解，向大气释放甲烷。由于天然气水合物蕴藏量极大，其甲烷的吞吐量也极大；因此，天然气水合物是地圈浅部一个不稳定的碳库，是全球碳循环中的一个重要环节，在地圈与水圈、气圈的碳交换中起到了重要作用。

甲烷是一种活动性强的温室气体，它对全球气体变暖的影响比相当量的二氧化碳大20倍。更新世时期全球气候变化(海退)引起海陆环境内天然气水合物释放出大量甲烷，这些甲烷气体也反过来引起全球气候变化。全球变暖，冰川及冰盖融化，引起海平面上升；海平面上升造成水下静水压力增大，增大天然气水合物的稳定性，而水温的上升又起相反的作用。对多数陆缘海底天然气水合物来说，水深均大于300～500m，海平面的升降及海底水温变化都对天然气水合物有影响。上述变化也因天然气水合物赋存区所处纬度不同，天然气水合物的稳定与不稳定变化关系也有所差别。对英国人陆架面积约60万km2海域的测量表明，每年逸出而进入大气的甲烷量达12万吨到3.5百万吨，占整个英国甲烷排入量的2%～4%。因此，对广泛分布海底天然气水合物的海区来说，这种排放情况更突出，成为开发利用天然气水合物工作需要先行监测研究的重要课题。

海底的海水温度的升高可能导致水合物的分解和甲烷气体的释放。释放的甲烷气体被加入到全球碳储量中。它可以通过冒泡或者扩散到水柱中、可以通过海水的流动进行水平对流、在水柱中进行化学和生物化学反应、并且如果甲烷气体的释放速度超过了氧化速度将最终通过冒泡进入到大气中。由于这种释放可以导致一种级联效果，对气候影响的潜力非常大。包括大气层的扩大、海洋温度的升高和加速现存的水合物的分解。最近的深海调查发现麻坑等构造说明在过去大量的流体从海底释放出来。水合物的分解和释放是其中的一个可能原因。联合储存器和海洋碳循环模型的数值计算研究表明在百年这个尺度上对气候的变化有明显的影响。最近对海洋温度变化引起的水合物的分解的模拟表明在十年这个尺度上储存较浅的水合物可以释放山数量极大的甲烷气体，而这仅仅需要在水合物储存区的沉积物中增加1℃的热量。相反，对寒冷的深海区的水合物的行为模拟研究并没有显示大范围的不稳定现象或者甲烷气体的释放。

(2)天然气水合物的工程地质响应

Sultan等[2004]对天然气水合物的分解对海底边坡稳定性的影响作了新的研究。他们把温度、压力、孔隙水化学性质以及平均孔隙大小分布等因素考虑进去，对土壤中水合物的热动力学化学平衡进行了研究。模型运用基于能量守恒定律的焓形式的公式，这种改进的模型显示，由于温度和压力的增高，水合物将会在水合物赋存带的顶部分散开以确保同周围的水达到化学平衡，这同试验得出结果一致。并且使用这一模型对挪威大陆边缘的Storegga大滑坡进行了实例分析，在计算中考虑进海平面变化及海水温度变化对静水压力的影响。模拟结果表明天然气水合物的在滑坡的顶部分解，从而打破了以往水合物只在赋存带底部分散的认识。

海底地质灾害是天然气水合物开发研究的重要内容。天然气水合物与海底滑坡有关早在20世纪70年代就认识到了。美国大西洋大陆边缘填绘出近200个滑坡，被认为是海平面下降，同压降低，甲烷气体从分解的天然气水合物中游离出来，造成边坡不稳定引起的。

同时，该海域多数滑坡均分布在天然气水合物分布区内或其附近也说明了这一点。在其它海域的海台塌陷也与天然气水合物有关，如西南非洲陆坡和海台、挪威陆缘、波弗特海陆缘、里海、北巴拿马陆架和加拿大纽芬兰。一旦滑坡起动，水合物层之下的游离气就会沿裂隙上升，原米处于亚稳定状态的水合物也将分解释放甲烷气体。研究表明绝大多数大型滑坡与天然气水合物失稳，或者说与崩塌物质在水合物之上“滑翔”有关。海底滑坡与水合物之间二者相互作用，一方面，海底滑坡为天然气水合物的形成提供了丰富的物质条件，有利于水合物的形成；而水合物的形成又对滑塌堆积的松散沉积物起固定作用；另一方面，天然气水合物分解时释放出的气和水增大了孔隙压力，从而使沉积物滑动，又可造成新的海底滑坡。因此，在开发利用海底天然气水合物时应该充分考虑并研究海底地质灾害，设计可行的技术方案。

在海洋堆积物里，天然气水合物形成时能够在孔隙中产生一种胶结作用，致使大陆斜坡带处于明显较为稳定的状态。由于压力和温度条件发生变化而引发天然气水合物释放时，首先会导致大陆斜坡带较多部位产生失稳现象，在那里会形成巨大的滑塌块体滑入深海，并使深海生态环境遭受灾难性后果(图8.20)。

图8.20 海洋天然气水合物环境和工程地质效应的综合示意图

根据先前对海底的探测的结果，科学家解释说，8千年前位于挪威大陆边缘总量大约5600m3的沉积物从人陆坡上缘向挪威海盆滑动了800km，巨量的泥土推开海水引起的海啸造成毁灭性的后果，可怕的浪涛突然间吞没了海岸线。科学家猜测，这个极为著名的Storrega海底山崩，大概是由于天然气水合物释放而形成的世界著名的最大滑体之一。

天然气水合物作为可能的封闭矿床的盖层有利于向上运移的烃类化合物的聚集，但是钻井时如若钻遇在天然气水合物近旁形成的这种气体储集库，有可能出现爆炸式的压力释放，也即所谓的“blow outs”。科学家认识到，天然气水合物的脆弱性对井位的选择、钻探和下套管的方案具有重要的影响，天然气水合物处于失稳状态当然也会对海底的管道、电缆等工程设施及施工造成威胁，甚至造成可怕的后果。

南海北部陆坡发现大量天然气水合物存在的地质、地球物理和地球化学标志。其征清晰典型、多证据并存的水合物赋存区与海底滑坡的分布范围相吻合，说明水合物与海底滑坡之间有着极其密切的关系。

南海北部陆坡发育的海底滑坡，以松散结构的高含量粉粒为特征，具有较高的含水率、孔隙比和有机碳以及高含量的烃类气体，为天然气水合物的形成提供了丰富的物质来源和储集空间，水合物的形成又可固结滑塌堆积的松散沉积物；然而，天然气水合物的分解又可造成新的海底滑坡。

根据天然气水合物稳定的温压条件，它至少在始新世末就已存在，当时海洋冷水圈(水温＜10℃)已形成。在这以前，晚白垩世及古新世的底层海水温度估计为7-10℃，在较深水部位也可能形成较薄的天然产水合物层。在适宜的条件下形成的天然气水合物充填于沉积层物的空隙中，起到阻碍沉积物固结和矿物胶结的作用。当压力降低或温度升高时，天然气水合物稳定深度降低，水合物层的底部变得不稳定，释放出远大于水合物体积的甲烷，形成一个充气层，降低了沉积物的强度，导致大范围的滑坡。在渐新世以前不存在大的冰盖，在出现较长时间的低水面时天然气水合物的不稳定化可能成为海底滑坡及浅层构造变动的一级动因。在早始新世末(49.5Ma)及渐新世中期(30Ma)有两次海平面下降，都伴随有人型滑坡。新泽西州陆缘的地震剖面的分析表明在早第三纪发生了四次大滑塌，都对应于主要低水面期。更新世冰期时海平而下降约100m，陆架和陆坡的静水压力降低约1000kPa，使天然气水合物的稳定深度下降约20m。这可能是当时在世界范围内发生普遍陆缘滑坡的原因。天然气水合物与海底滑坡的可能联系在世界各地都有报道，重新研究陆缘的地震剖面和地层数据，分析在天然气水合物稳定深度内的浅层构造现象，将可能找到更多地质历史中存在天然气水合物的证据。

水合物分解所带来的负面影响引起了有关专家的高度关注。Ogisako等认为，分析海底含水合物沉积的变形机制，应对海底表面变形机制以及含水合物层的变形机制分别加以研究。含水合物层中水合物分解，可以用掘进模型予以描述。Ogisako等进一步把日本南海海槽海底沉积物分成黏性土和砂质土两种类型，两种类型的土质具轴对称特征且符合黏弹性模型。在上述设的基础上，Ogisako等利用有限元法对日本南海海槽含水合物沉积在水合物分解时的变形机制进行了研究。

日本的另一位地质学家Masayuki等也对含水合物沉积物十力学特征进行了研究，他的实验方法是通过设计一个排水系统，然后在该系统中放入实验室合成的水合物和砂，然后观测水合物分解时含水合物沉积的变形机制。该排水系统用了二维压力技术，从而使得该排水系统能够模拟深水环境下的压力体系，此外，Masayuki等设计的排水系统还能够控制水注入和排出的速度。

海底水合物的分解，除导致海底稳定性降低，并出现海底滑坡之外，还会导致海啸的发生。以美国为例，其东海岸、墨西哥湾、西海岸、阿拉斯加和夏威夷等地的海啸在幅度和频度方面都有所增强。一些研究表明：海啸所产生的危害，要比人们想象的还要严重许多。针对目前存在的问题，美国方面已经开展了海啸的调查和研究，以进一步搞清海啸发生的频度、幅度、潜在危害评估、形成机制以及和水合物分解之间的关系等。

在对现代地质环境和灾害进行研究的基础上，地球科学工作者对地质历史时期的环境及灾害又重新开始关注。古生物学家针对地质历史时期几次大的生物灭绝现象提出了各种各样的说。如泥盆纪晚期动物的灭绝现象，广泛分布的黑色页岩使众多的地质学家相信是全球性的缺氧导致了该次生物的人灭绝。最新的碳同位素测试数据显示：伊朗和中国南部一些地区标准剖面上δ13C分别降低了-5‰和-1.5‰。碳同位素异常与全球碳循环的扰动有关，与此相对应的是氧同位素的测试结果也显示了类似的异常。上述现象说明了一个全球性的变暖。由于气体水合物中甲烷的释放，导致全球变暖，从而最终导致了生物的灭绝。

北部墨西哥湾的布什山水合物渗流站位上有天然气水合物的地面露头。最新设计的流体通量测量仪/化学取样器叫做MOSQUITO，被部署在布什山已经有430天，确定地下动力流通量如何影响天然气水合物稳定性，并量化相关的入海甲烷的通量。其中3台流体通量测量仪被放置在临近天然气水合物丘堤的一个露头处，而第4台用以监测背景条件。通量测量仪测量结果揭示了丘堤附近地面下水文学特征复杂而多变，伴随着-161～273cm/yr范围内的下降流到上升流的频繁活动，以及通量水平组分的暂时性变化。通量的连续化学记录表明了沉积物中天然气水合物活跃地形成。Solomon等提出，临近天然气喷出口(达4个月)的海水下降流的长周期由分压力驱动。流速的高频率变化(日-周)有可能源自沉积物渗透性和三维流体通量场的短暂变化，这是活跃天然气水合物和自生碳酸盐析出的结果，也是游离气出现的结果。天然气水合物形成归因于聚焦天然气喷出口长期的甲烷气析出，然后是更为弥散的晶间甲烷通量。从聚焦天然气喷出口横跨布什山冷泉的甲烷通量，其估算值为5×106mol/yr。这种显著的通量证实布什山和相似的西北墨西哥湾烃类渗流可能是重要的进入海洋抑或大气中的甲烷的自然来源。

“甲烷喷发说”设天然气水合物和海底渗流是控制第四纪大气和气候变化的主要地质因素。然而，甲烷地质来源存在着更广泛的类别，在过去气候变化中发挥重要作用。除了近海渗流，相关的甲烷地质散发(GEM)还来自陆上渗流，包括泥火山活动、微渗流和地热通量，全部的GEM是现在大气中甲烷的第二重要自然来源。陆上GEM进入大气的甲烷量似乎要胜过海上的渗流。陆上来源向大气中输送同位素值显著较重(富13C)的甲烷，主要受内生地质作用(地球动力学)的控制，导致地质年代尺度和千年尺度上人规模的气流变化，只有小部分是受控于外生(地表)地质作用，所以不为消极反馈所影响。大气中甲烷富集的最终影响不是如同“气水化合物爆发说”所言，必然地需要灾变或者突发的释放。从米源的增强排气过程已经对冰心记录中观测到的甲烷趋势有所贡献，能够解释最近的观测中发现的晚第四纪甲烷浓度增加的峰值，以及伴随的重同位素甲烷的富集。这个说应当经历基于大气、生物和地质指标的各种多学科交叉研究的证实。

天然气成因类型划分及气源分析

一、有用的例子

1、烹饪时对食品的腌制：腌制食物材料时，调料小分子通过扩散进入食材内；

2、蚊香灭蚊的效果：蚊香中的灭蚊物质通过扩散，散步房间的各个地方，达到灭亡效果；

二、有害的例子

1、二手烟的扩散：没吸烟的人也会受到二手烟的危害，是尼古丁焦油等分子在空气中的扩散；

2、长时间堆放煤块的墙角会发黑：煤分子在墙体构成的分子中扩散；

扩展资料：

扩散现象的原因：

由于粒子（原子、分子或分子集团）的热运动自发地产生物质迁移现象叫“扩散”。扩散可以在同一物质的一相或固、液、气多相间进行。也可以在不同的固体、液体和气体间进行。主要由于浓度差或温度差所引起。

一般是从浓度较大的区域向浓度较小的区域扩散，直到相内各部分的浓度达到均匀或两相间的浓度达到平衡时为止。物质直接互相接触时，称自由扩散。若扩散是经过隔离物质进行时，则称为渗透。在自然界中扩散现象起着很大的作用。

它使整个地球表面附近的大气保持相同的成分；土壤里所含有的各种盐类溶液的扩散，便于植物吸收，以利生长。此外在半导体，冶金等很多行业都应用扩散，以达目的。扩散，热传导和粘性通称为输运现象，其分别将物质（质量）、热能、动量由一位置移至另一位置，从而达到浓度或温度的均匀。

参考资料：

百度百科-扩散现象

（一）无机与有机天然气类型划分

天然气成因类型的判识主要依赖于天然气的组分和碳、氢同位素组成，并以天然气伴生的轻质油、凝析油、原油的轻烃地球化学特征以及稀有气体同位素组成为辅。腰英台地区的甲烷碳同位素明显偏重，其δ13C1＞30‰。据戴金星（1992），除高成熟和过成熟的煤型气外，δ13C1＞-30%。的均为无机成因的甲烷，因此利用CH4（%）与δ13C1（‰）图可知（图3-33），腰英台构造带主要分布煤型气区内，ChaS1井与YS1井（3466m）登娄库组可能为无机成因甲烷气或者少量的无机气混入的有机气，另外ChaSl井区的个别样品介于无机气与有机气之间，从而表明此研究区有深部的无机气混入，达尔罕构造带以及双坨子地区主要分布有机成因煤成气，煤型气与油型气需要进一步的判识（张枝焕、童亨茂等，2008）。

图3-33 无机与有机天然气类型划分

1—YS1（K1d）；2—YS1（K1yc）；3—YP1（K1yc）；4—YP7（K1yc）；5—YS2（K1yc）；6—DB11（K1yc）；7—D2（K1yc）；8—DB33井区；9—ChaS1井区；10—双—坨子地区

（二）有机烷烃气体进一步鉴别

在有机成因的烷烃气中，生物气和裂解气均具有高甲烷含量、低重烃含量的特点，它们的区别之一是生物气甲烷碳同位素较低，而裂解气的甲烷碳同位素值偏重，根据生物气的一个良好鉴别标志δ13C1＜-55%来看，长岭断陷天然气均属于裂解气。从δ13C1—1gC1/C2+3关系图来看（图3-34），腰英台构造带与ChaS1井区的天然气均属于煤型气，ChaS1井个别样品明显有无机气的混入，为煤成气与无机气的混合气。双坨子地区与腰英台地区的天然气组成特征明显存在差别，主要为原油伴生气以及凝析油与原油伴生气的混合气，由此表明两研究区的天然气的气源是不一致的，腰英台与达尔罕构造带的天然气主要为腐殖型干酪根裂解气，而非原油裂解气（张枝焕、童亨茂等，2008）。

苏联学者Гуцадо（1981）从CH4与CO2共生体系碳同位素热平衡原理出发，以世界上已有CH4与CO2共生体系中测得的δ13C.和δ13Cco2为依据，将自然界不同成因类型的CH4与CO2共生体系划分为三个区，即Ⅰ区为无机成因区，Ⅱ区为生物化学气区，Ⅲ区为有机质热裂解气区。根据图3-35不难看出，研究区腰英台构造带主要分布有机质热裂解气，YS1井与YS2井营城组天然气个别样品分布在无机气的成因区域，大部分样品介于有机质热裂解气区与无机成因气区，达尔罕构造带的天然气主要为有机质裂解气，因此腰英台构造区块的天然气极有可能存在混源特征，可能有无机气的混入，其混源单元还需要进一步的鉴别。

图3-34 天然气δ13C1—lg（C2+（C3）关系图

1—ChaS1井区；2—双坨子地区；3—YS1（K1yc）；4—YS1（K1d）；5—YP1（K1yc）；6—YP1（K1yc）；7—YS2（K1yc）；8—DB11（K1yc）；9—DB33井区

图3-35 CH4与CO2共生体系碳同位素分布图

1—YS1（K1d）；2—YS1（K1yc）；3—YP1（K1yc）；4—YP7（K1yc）；5—YS2（K1yc）；6—DB11（K1yc）；7—D2（K1yc）；8—DB33井区

（三）无机成因甲烷气及识别标志

自然界烃类的大规模形成是有机－无机物质相互作用的结果，而现今油气勘探都是在有机烃源发育的盆地中进行，有机和无机烷烃气混合成藏使无机烷烃气不如非烃气易于识别。尽管如此，目前在许多裂谷盆地中发现了一系列可能的无机成因天然气的聚集，说明无机成因油气仍有一定的发展前景。

到目前为止，对无机成因烃类气体的判断主要依据有烃类气体的组分、碳同位素、烷烃碳同位素系列、与烃类气体伴生的非烃气体、稀有气体的含量及同位素以及地质背景综合分析等方法。松辽盆地有无机成因CH4的一些重要判别依据：

1.该区与无机CO2气藏等伴生的CH4气藏，有特高甲烷碳同位素及负碳同位素系列

在松辽盆地送的与无机CO2气藏等伴生的甲烷碳同位素分析样品，碳同位素值出现了大量的δ13C1值大于－30‰，其中还有大量大于－20‰的样品，并出现了大量负碳同位素系列样品，且上述两种特征还同时出现在同一气田（藏），显示了无机成因烃气的存在。

碳同位素是判识无机成因天然气最直接的证据。我国许多地区如云南腾冲县澡塘河、四川甘孜县拖坝、吉林长白山天池、内蒙古克什克腾旗热水镇以及国外许多地区如新西兰地热区、东太平洋热液喷出口、俄罗斯希比尼地块岩浆岩、美国黄石公园等都发现了无机CH4。这些地区的甲烷碳同位素虽然变化较大，但一般都大于30‰。

许多学者亦提出了鉴定无机成因CH4的下限值，有的为大于－20‰，有的为－30‰。但必须指出的是不论哪一个值都不是划分无机甲烷的绝对值，因为某些高（过）成熟的煤型CH4也有显示重碳同位素特征的特点，因此在确定其成因时还需综合考虑其他资料，如烷烃气碳同位素系列、地质构造背景等。其中碳同位素系列是识别有机、无机烷烃气最有效的手段之一。

有机成因的天然气主要源于沉积物中分散有机质的分解。在生烃母质干酪根热降解生成烷烃气的过程中，由于12C—12C键的键能低于12C—13C键，因此生物成因天然气中CH4及其同系物的碳同位素组成具有随碳数的增大而变重的分布特征，即δ13C1＜δ13C2＜δ13C3＜δ13C4正碳同位素系列。这种分布特征几乎存在于所有有机成因的天然气藏，并被有机质热解成烃的模拟实验和理论推导所证实。而对于无机成因的烷烃气来说，重烃气含量很少，而且主要是由甲烷通过放电作用聚合形成的。在由CH4聚合形成高分子烃类或CO加氢合成烃类的过程中，由于12C—13C键的键能低于12C—12C键，使12C随分子量的增加而逐渐富集，从而形成甲烷同系物的碳同位素组成与有机成因的同位素系列正好相反，即形成δ13C1＞δ13C2＞δ13C3负碳同位素系列。如前面提到的俄罗斯希比尼地块与岩浆岩有关的天然气中δ13C1为3.2‰，δ13C2为9.1‰，δ13C3为16.2‰；美国黄石公园泥火山气的δ13C1为21.5‰，δ13C2为26.5‰。

徐家围子断陷在昌德、汪家屯、肇州以及朝阳沟等地区及腰英台气田均发现了甲烷碳同位素异常和负碳同位素系列，表明该区有无机烃类气体存在。汪家屯地区W a903井甲烷碳同位素最重达12.22‰，而乙烷的碳同位素为22.99‰；昌德地区表现的最为明显，FaS1、FaS2等井多个气样显示负碳同位素系列，且甲烷碳同位素偏重。从这些气样组分来看，干燥系数 一般都在0.98以上，显得很干，也与无机成因烷烃气的特征相似。

此外，也有学者提出负碳同位素系列并不是判断无机成因烃类气体最可靠的标志，由两种不同成因天然气混合，或由天然气的扩散引起同位素分馏均可造成这种现象的出现。以往的研究认为混合作用形成甲烷至丁烷碳同位素的完全反序排列可能性不大，但最近的同位素数值模拟研究结果表明，两种碳同位素正序排列的天然气，混合后可以得到碳同位素完全反序排列的天然气，但要求混合的两个端元的天然气必须具有不同的成因或来源，或它们是明显不同演化阶段的产物。从徐家围子地区的地质条件和同位素特征来看，很难用两种有机成因的气混合加以解释，因为要得到FaS1、FaS2那样重的甲烷负碳同位素系列，要求具有有机成因天然气甲、乙、丙碳同位素为15‰，－14‰，13‰相当的天然气存在，而这种天然气无法与有机质演化的任一阶段相对应，在徐家围子地区也未发现具这种特征的天然气。因此，混合作用不能合理解释该区存在的负碳同位素系列。

2.在该区火山岩的原生流体包裹体中发现CH4

地球深部流体的性质和成分是当前国内外学术界争论的热点课题。火山喷发物中含有大量的非烃气体、少量烃类气体、稀有气体以及沿一些深大断裂带及地震期前后有烃类气体、CO2和稀有气体释放已是公认的事实。近年来对火山岩及其地幔岩流体包裹体的研究进一步揭示其流体相主要为H2O、CO2、CH4、N2、H2、H2S及一些稀有气体。地幔物质及其所含流体在横向和纵向上分布也是极不均匀的，如河北坪尖晶石二辉橄榄岩幔源岩气体包裹体中还原性气体含量高达68.0%～93.4%，而山东栖霞大方山二辉橄榄岩样品中还原性气体为8.5%～39.3%。有学者研究了我国华北地区地幔岩的分布，认为地球深部由上到下依次为尖晶石二辉橄榄岩、尖晶石－石榴石二辉橄榄岩和石榴石二辉橄榄岩，分别代表岩石圈地幔和软流圈地幔。其中石榴石二辉橄榄岩中的H2和CH4的含量最高，而尖晶石二辉橄榄岩含H2和CH4相对较低，因而认为地球深部不同圈层可能孕育有不同性质和类型的天然气，由浅至深有H2O→CO2→CH4、H2富集的趋势，其中莫霍面附近可能是CO2的聚集带，岩石圈与软流圈界面附近可能是烃气的富集带，而H2可能有更深的来源。

在该区非气层段火山岩中集的火山岩流体包裹体，普遍有较高含量的无机烃气，证实无机成因烃类气体对该区气藏的贡献不容忽视。从徐家围子地区岩浆火山岩流体包裹体气液相成分来看，岩浆成分由基性变为酸性时，CO2有从少变多的趋势，CH4的变化趋势正好相反，因此上述研究成果及推断可能是正确的。在长岭达尔罕及腰南构造，在DB11 井的4017～4120m井段的基性岩中发现大量含CH4的气液相包裹体，其中CH4的最高含量可达到31.9%，该层测试产纯CH4，而在相邻的DS2井3670～3780m的酸性流纹岩中，产出以CO2为主的气藏，在该层中发育大量含CO2的气液相包裹本。

3.在该区发现大量示指深部低氧逸度环境的伴生气体

在松辽盆地，已发现部分高含H2及CO、H2S气的气藏，反映该区地壳深部存在低氧逸度环境，有利于甲烷的生成。无机成因气中低氧逸度组分往往构成共生组合，如DB11井营城组玄武岩段，H2含量达6%,H2S含量达（30～50）×10-6，与CH4共生。其各项同位素指标均反映这些组分源自无机成因，证实深部存在低氧逸度的大地构造环境。

4.从地质背景综合分析方法证实应当存在无机成因甲烷

一般认为，某些高（过）成熟的煤型甲烷也有显示重碳同位素特征的特点，并经不同成因天然气混合，或由天然气的扩散引起同位素分馏可造成负碳同位素系列。因此，在一些不含煤系的地区，如部分烃类气藏的δ13C1出现明显偏重，且出现负碳同位素系列，但周缘未发现明显的煤系烃源岩，可以确定存在较大规模的无机甲烷供给。

无机CO2与甲烷的共生，在各类有机烃类成藏条件差别不大的情况下，在局部地区出现特高、特大的气藏，或在有机烃类气体供给很少的区带，在圈闭中发现大量甲烷，揭示存在无机成因甲烷的供给。

以腰英台—达尔罕断凸带为例，该带已钻达基岩顶面的D2、DBIl井揭示，经二维、三维地震资料标定，该区周邻不存在煤系源岩，其它方向有机烃源的运移供给路线也很长。但在腰英台深层气田，发现富含CO2（含量15%～24%），以CH4为主（76%～85%）的气藏，也存在甲烷重碳同位素和碳同位素反向序列。在YS1、YS101、YS102、ChaS1、ChaS1-1、ChaS1-2、ChaS1-3井揭示大型腰英台气田，探明天然气地质储量达（600～700）×108m3的情况下，周围的ChaS2、D2、YN1井却仅发现了CO2气，未发现烃类聚集。这些表明腰英台深层气田有天然成因甲烷的混人。

由于岩石圈地幔及地壳深处广泛存在C、H、O、N等元素，无机成因天然气的主要组成是CO2，其次是CH4及N2等，无机成因气藏也是以CO2为主，含部分CH4、H2、N2、CO2等组分。在无机成因的甲烷气苗中，甲烷含量一般在5%～30%，但即使是这种较低含量，无机成因甲烷供给量也远大于有机成因甲烷供给量。19年Welham等指出，东太平洋北纬21°处中脊喷出的热液（400℃）中，含氢气、甲烷的氦，δ13C1值为17.6‰～－15‰，R/Ra约为8，说明这些气体是幔源的。该处喷出的H2的体积浓度为10%，每年喷出H2和CH4分别为12×108m3和1.6×108m3，如果以此喷出速度，即使仅按照与火山热的地质历史100万年来计算，该处喷出的H2和CH4即可达到1200×1012m3、160×1012m3，也远远大于有机物的生烃量。由此也可见，CO2的供给量是何等惊人。

同时在沉积盖层的深埋压实条件下，CO2易于与地壳中碳酸盐岩、碱性岩类发生反应，并大量溶解于水中，而产生大量的损耗。而在地壳沉积盖层的温度、压力条件下，CH4则有相对的化学稳定性，在CO2逃逸和散失量很大的条件下，无机成因CH4常可以形成相对富集，甚至形成无机成因甲烷为主的天然气藏。

（四）煤型气与油型气的鉴别

确认天然气属于煤型气还是属于油型气，对于追溯、对比烃源岩起着重要作用，目前最为常用的参数是乙烷或丙烷碳同位素。YS1井登娄库组天然气δ13C2为－24.7‰，为典型的煤型气，YS1井营城组天然气δ13C2为－26.4‰～－26.5‰，DBIl-1井与DBl1-2井营城组天然气δ13C2为－26.1‰～－28.7‰，均为煤型气和油型气混合气区，DB33-9-3井天然气的δ13C2为－29.3‰，也接近煤型气和油型气混合气区，按照δ13C2值－29%。为界限，长岭断陷天然气为高成熟的煤型气。

1.“V”型鉴别图（δ13C1-δ13C2-δ13C3）

考虑到甲烷、乙烷与丙烷三者碳同位素的综合信息，在δ13C1—δ13C2δ13C3相关图上（图3-36），利用烷烃成因天然气碳同位素系列数据，能够鉴别不同成因的有机天然气。其中Ⅰ区为煤型气，Ⅱ区为油型气，Ⅲ区为混合型气，Ⅳ区为深层混合气（戴金星，1992；顾忆等，1998）。从图3-36可以看出，腰英台构造带与达尔罕构造带的天然气主要分布在碳同位素倒转区以及煤型气和油型气或者深层气的混合气区，而且天然气的成熟度明显偏高，DBll井的天然气可能有少量的油型气混入，双坨子地区的天然气主要为煤型气与油型气，由此表明，双坨子构造带的天然气的特征明显不同于上述两个构造带，腰英台与达尔罕构造带的天然气明显具有多源的性质，而且可能混有深部的无机气，造成其甲烷的同位素明显偏重，导致其烃类组分的同位素发生倒转。

2.δ13C2-δ13C1图

通过利用δ13C2值的大小将天然气划分为煤型气、油型气以及煤型气与油型气的混合气区，再通过δ13C1受热演化程度的差异将天然气划分为未熟、低熟，成熟、高熟以及过成熟五个阶段，可以很好地将天然气中煤型气与油型气类型分开，从图3-37可以看出，腰英台与达尔罕构造带的DB33-9-3、DB33-5-5、DB11井以及ChaS1井的个别样品可能为高过成熟的煤型气与油型气混合气，而其余样品天然气均为高过成熟的煤型气，双坨子地区的天然气成熟度略低，分布油型气或煤型气，不同于腰英台与达尔罕构造带的天然气的特征。

图3-36 天然气δ13C2-δ13C1不同成因类型图

1—ChaS1井区；2—双坨子地区；3—YS1（K1d）;4—YS1（K1yc）；5—YP1（K1yc）；6—YS7（K1yc）;7—YS2（K1yc）;8—D2（K1yc）;9—DB11（K1yc）；10—DB33井区

图3-37 天然气δ13C2—δ13C1不同成因类型图

1—ChaS1井区；2—双坨子地区；3—YS1（K1d）；4—YS1（K1yc）；5—YP1（K1yc）;6—YP7（K1yc）,7—YS2（K1yc）;8—D2（K1yc）;9—DB11（K1yc）;10—DB33井区

3.C1/C1-5与δ13C1图

利用干燥系数（C1/C1-5）与δ13C1同样也可以判识天然气类型.对于煤型气与油型气在不同的演化阶段过程中，其干燥系数与δ13C1存在一定的对应关系，对于成熟度高的油型气与煤型气，其干燥系数与δ13C1必然很高，图3-38中A1、B1、C1、D1、E1为煤型气演化阶段，界限由虚线表示，A2、B2、C2、D2、E2为油型气演化阶段，界限为由实线表示。通过图3-38可以看出，腰英台构造带与达尔罕构造带的营城组与登娄库组的天然气主要分布在高成熟的煤型气与油型气区，双坨子地区天然气具有煤型气与油型气的混合特征，明显不同于两构造带的天然气特征。

图3-38 利用C1/C1-5与δ13C1图判别不同类型烷烃气体

1—ChaS1井区；2—双坨子地区；3—YS1（K1d）;4—Ys1（K1cy）；5—D2（K1cy）；6—YP1（K1yc）；7—YP7（K1yc）；8—YS2（K1yc）;9—DB11（K1yc）;10—DB3井区

（五）天然气同位素倒转现象分析

长岭断陷腰英台与达尔罕构造带天然气碳同位素系列数据分析表明，碳同位素倒转系列和负碳同位素系列是其主体，并且碳同位素明显偏重。导致碳同位素异常的原因有很多，研究天然气碳同位素倒转的原因，对天然气的成因或其经受的次生变化作出判断，可以作为天然气运移途径和气源对比的一种间接方法。戴金星（1993）曾对烷烃气碳同位素系列倒转问题作过详细研究，认为引起碳同位素系列倒转的主要原因有：1）有机气与无机气的混合，二者分别属于正碳同位素系列与负碳同位素系列的典型，当二者混合时，很容易发生同位素分布的倒转现象；2）煤型气与油型气的混合，这是造成碳同位素系列倒转的主要原因；3）同型不同源或同源不同期天然气的混合，同源的早期形成的低成熟度的天然气散失一部分后的剩余气，与晚期较高成熟度形成的天然气形成混合天然气，可导致烷烃气同位素倒转；4）生物降解作用，细菌选择降解某些组分致使剩余组分变重；5）地温增高也可使碳同位素倒转，在碳同位素交换平衡下，若地温高于100℃，则出现正碳同位素系列；当温度高于200℃时，则正碳同位素系列改变成为负碳同位素系列（戴金星，1990）；6）源岩性质控制，在中国陆相河湖交替发育的含油气盆地，烃源岩有机质的分布是不均一的，同一套烃源岩中I型和Ⅲ型有机质可能同时存在，因此其产生的烃类烷烃气可能发生倒转，松辽盆地北部深层烃源岩就有混源的特点。

此外，盖层微渗漏造成的蒸发分馏作用也是许多天然气藏同位素出现倒转的重要原因，Prinzhofer等（1995）在对Jenden的资料进行重新解释时，认为微渗漏作用更能合理地解释Appalachian盆地天然气同位素的倒转现象，他们按Jenden等提出的混合模式计算后发现有些样品点并不符合混合模式，提出了一种新的微渗漏模式。黄海平（2000）利用微渗漏模式较好地解释了徐家围子断陷深层天然气同位素倒转的现象。从图3-39看出，腰英台构造带的ChaS1井区、达尔罕构造带的DB11-1、DB11-2、DB33-9-3、DB33-5-5等井天然气样品同位素发生倒转，是受到盖层微渗漏作用的影响。

导致天然气碳同位素倒转可能是上述因素之一，也可能是两种或两种以上的因素引起的。长岭断陷深层天然气普遍被认为主要来源于沙河子组和营城组，经历了较复杂的构造变形和较高的成熟演化阶段，可能存在多源气的混合，主力烃源岩发育于盆地断陷晚期和坳陷早期，火山活动频繁，烃源岩除正常的热演化外，还受到因火山活动引起的异常热，主力烃源岩沙河子组和火石岭组在盆地分布不均一，有机质具有非均质性，因生气层上下部位和层内成熟度及有机质性质不一样，也会使同层同时生成的天然气同位素发生混合而倒转。盆地基底发育深大断裂，无机成因的CO2、N2普遍存在，并且丰度较高，在腰英台地区CO2含量平均值为20%以上，因此天然气中可能有无机成因烷烃气加入，天然气藏产层主要在登娄库组与营城组，成藏模式比较复杂，天然气可能以垂直运移为主，运移路径较长，因而可以引起多期次的天然气碳同位素动力分馏效应。

图3-39 天然气同位素反转解释模式

1—ChaS1井区；2－双坨子地区；3—YS1（K1d）；4—YS1（K1yc）;5—D2（K1yc）;6—YP1（K1yc）;7—YP7（K1yc）;8—YS2（K1yc）;9—DB11（K1yc）；10—DB33井区

据此按照通常的天然气同位素的划分，结合长岭断陷腰英台地区天然气各种分析数据可知，YS1井登娄库组以及ChaS1井个别样品表现出无机成因气的特点，而腰英台构造带大部分井区的样品，如YS1、YS2、YP7井以及达尔罕构造带的DB33井区、DB1I井主要分布有机成因的烷烃气（张枝焕、童亨茂等，2008）。