沁水盆地阳泉地区煤层氮气同位素组成及其成因

煤层气地球化学研究对象以煤层甲烷为主，对非烃组分氮气地球化学特征的研究相对较少。采用气相色谱和同位素质谱方法，分析了沁水盆地北部阳泉—寿阳地区煤层排采气中氮气的地球化学特征。结果表明：采集的排采气样中氮气体积分数平均为1.46%，其中大气源氮气为1.05%，有机成因氮气为0.41%。有机成因氮气的δ15N平均为+1.5‰，属于热氨化和热裂解混合成因。阳泉—寿阳地区排采气中有机成因氮气同位素组成主要受地下水动力条件、人为排采活动以及解吸—扩散—运移效应影响，其中，较强的地下水动力条件导致其同位素组成偏轻；产气量越高，氮气同位素组成越重；煤层埋深越深，氮气同位素组成越重。依据多元线性回归分析的结果，各影响因素对有机成因氮气同位素组成影响的程度由高到低依次为：地下水动力条件>排采>解吸—扩散—运移。