Quaternary biogenic gases in the Qaidam Basin, Western China

The Quaternary Qigequan Formation, a continental clastic sedimentation system in Sanhu Depression of eastern Qaidam Basin, west-central China, contains abundant biogenic gas resources. Favorable characteristics of the Sanhu Depression’s geological history and framework responsible for biogenic gas production include rapid sedimentation, shallow burial depth, organic-rich sediments, high porosity/permeability, and a saline depositional environment. Gases are dominated by methane (>99%), with trace ethane/propane (C₂₊₃<0.5%) and minor non-hydrocarbon gases (CO₂ <0.5%; N₂ <3%). Methane has δ¹³C₁ values of −70 to −62‰ and δD₁ values of −240 to −220‰, suggesting generation following a CO₂ reduction pathway. Ethane is very light with δ¹³C₂ values of −50 to −44‰; propane δ¹³C₃ values range from −34 to −32‰. Ethane and propane are inferred to have the same thermocatalytic origin under low organic maturity levels and are unrelated to the biogenic origin of methane. Biogenic methane is equilibrated with the saline formation waters. The formation water geochemistry data, including stable isotope values (δD and δ¹⁸O) and ³⁶Cl age, suggest recent dilution by meteoric waters. Methanogenesis is currently active, as indicated by the presence of both abundant hydrogen and microbes. The recent and ongoing biogenic gas generation model proposed explains why biogenic gas accumulations are so abundant in a shallow geological setting where the conditions for accumulation and preservation are otherwise considered relatively poor.

En Chine centrale Ouest, d’abondantes ressources en gaz biogénique existent dans la Formation de Qigequan du Quaternaire, un système sédimentaire clastique continental dans la dépression de Sanhu du bassin Qaidam oriental. Parmi les caractéristiques favorables de l’histoire géologique de la dépression de Sanhu, en plus du cadre propice à la production de gaz biogénique, notons la sédimentation rapide, la faible profondeur d’enfouissement, les sédiments riches en matières organiques, la porosité et la perméabilité élevées dans un environnement sédimentaire salin. Le méthane prédomine parmi les gaz (>99 %) avec des traces d’éthane et de propane (C₂₊₃<0,5 %) et des quantités négligeables de gaz sans hydrocarbures (CO₂ < 0,5 %; N₂ <3 %). Le méthane affiche des valeurs δ¹³C₁ qui varient de −70 % à −62 % et des valeurs δD₁ qui varient de −240 % à −220 %, ce qui suggère une production suivant une réduction en CO₂. Très léger, l’éthane affiche des valeurs δ¹³C₂ qui varient de −50 % à −44 %; les valeurs du propane δ¹³C₃ varient de −34 % à −32 %. On suppose que l’éthane et le propane ont la même origine thermocatalytique dans des conditions de faibles niveaux de maturité organique sans lien avec l’origine biogénique du méthane. Le méthane biogénique est en équilibre avec les eaux salines de la formation. La géochimie des eaux de la formation, y compris les ratios isotopiques stables (δD et δ¹⁸O) et l’âge Cl³⁶ suggèrent une dilution récente par les eaux météoriques. La méthanogénèse est actuellement active ainsi qu’en témoigne la présence d’hydrogène et de microbes en abondance. Le modèle de production gazière récent et continu proposé nous donne les raisons de ces accumulations si abondantes de gaz biogénique dans un contexte géologique à faible profondeur où les conditions d’accumulation et de préservation sont autrement considérées comme relativement pauvres.

Michel Ory