川东北不同含硫物质硫同位素组成及H2S成因探讨

自1995年川东北地区渡1井在飞仙关组获得高产的高含硫天然气以来,相继在该地区的罗家寨、滚子坪、渡口河、铁山坡、七里北、普光等构造发现高含硫大中型气田和含气构造,这些构造中的H2S含量一般分布在9%～17%之间。飞仙关组天然气中H2S的δ34S值主要分布在+10.3‰～+13.7‰之间,地层中硬石膏的δ34S值则分布在+11.0‰～+26.1‰之间,即天然气的δ34S值比硬石膏的δ34S值轻。针对不同含硫物质生成H2S的硫同位素分馏特征进行了一系列实验研究,包括硫化亚铁与盐酸反应,硫磺、硫酸钙分别与正己烷反应,泥灰岩加热生成H2S等,实验结果表明,无机反应生成的H2S的δ34S值均比反应物的重。理论上,在硫离子与氢离子结合生成H2S的反应过程中,S2-和H+通过离子的碰撞方式形成的34S2-与H+结合形成H2S的稳定性比32S2-与H+结合形成H2S的稳定性高。由此推测,若天然气中的H2S是由地层中硬石膏与烃类的反应生成的,那么H2S的δ34S值应该比硬石膏中的δ34S值重。综合各种因素认为单质硫与烃类的反应可能是川东北飞仙关组H2S形成最主要的原因。