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TitreMicrobial consortia controlling biogenic gas formation in the Qaidam Basin of western China
AuteurShuai, Y; Zhang, S; Grasby, S E; Hou, W; Chen, Z; Huang, L; Kui, M; Xu, Y; Wang, Y
SourceJournal of Geophysical Research, Biogeosciences vol. 121, 2017 p. 2296-2309, https://doi.org/10.1002/2016JG003403
Année2017
Séries alt.Secteur des sciences de la Terre, Contribution externe 20160111
ÉditeurAmerican Geophysical Union
Documentpublication en série
Lang.anglais
DOIhttps://doi.org/10.1002/2016JG003403
Mediapapier; en ligne; numérique
Formatspdf
Sujetsgaz d'origine biologique; méthane; eau de gisement; champs de gaz naturel; saumure; géochimie du chlore; chlore; combustibles fossiles; géologie marine
Illustrationstables; plots; charts
ProgrammeÉvaluation des ressources pétrolières pour les schistes, Les géosciences pour les nouvelles sources d'énergie
Résumé(disponible en anglais seulement)
Knowledge of what controls the activity of subsurface microbial communities is critical for assessing and managing biogenic methane resources. In this study, 19 formation water and 5 gas samples were collected at depths of 800 to 1900 m from 3 Quaternary biogenic gas fields of the Qaidam Basin, China. The formation waters were brines with chloride (Cl) concentrations from 1200 to 2700 mM. Bacterial 16S rRNA gene copies ranged from 3.75×104 to 2.23×106 copies mL-1 of water, and those of archaea ranged from 2.44×103 to 4.66×107 copies mL-1 of water. Both bacterial and archaea 16s rRNA gene copies were negatively correlated with Cl concentration. The microbial community structure differed significantly depending on Cl concentrations at three gas fields. At high Cl waters (>1800 mM), the microbial community showed a halophilic signature made up of several abundant taxonomic groups within Firmicules, ?-Proteobacteria and methylotrophic Methanosarcinales. At low Cl concentration, Firmicules and hydrogenotrophic methanogens (Methanococcales and Methanomicrobiales) were dominant microbial community members. The proportion of inferred hydrogenotrophic methanogens (Methanococcales, Methanomicrobiales, and Methenobacteriales) decreased from 89% to 14% of total archaeal reads with increasing Cl concentration; in contrast, methylotrophic species (Methanosarcinales and Thermoplasmata E2) increased from 11% to 85%. Given that the proportion of inferred hydrogenotrophic species was positively correlated with the archaeal gene abundances, we suggest that Cl concentrations primarily constrain the activity of archaea catalyzing H2 reduction of CO2. This was further supported by stable isotope geochemistry of methane , with d13CCH4 values of -69.9 to -69.1¿ and dDCH4 values of -234.7 to -230.9¿ in Tainan fields.
Our results show that dilution of formation waters is critical in the process of biogenic gas formation. This suggests that an engineered decrease in Cl concentrations of the reservoir may induce methanogenesis as a potential method to increase gas reserves in such areas in the future.
Résumé(Résumé en langage clair et simple, non publié)
Dans le cadre d'une collaboration internationale, les scientifiques de la CGC ont examiné l'origine des gisements économiques de gaz qui sont formés par l'activité microbienne dans le sous-sol. Ceux-ci sont inhabituels par rapport à la plupart des champs de gaz formés par la dégradation thermique de la matière organique dans la roche, mais peuvent quand même former des champs gaziers de grande importance économique. Une des principales conclusions de ce travail est le contrôle de la salinité de l'eau sur la vitesse à laquelle les microbes produisent le gaz. Cela suggère que la bonne gestion du champ de gaz pourrait conduire à l'amélioration des taux de production de gaz par des microbes, un bioréacteur géant formant des ressources de gaz de faible teneur en carbone. Des recherches supplémentaires seraient justifiées de tester le potentiel économique.
GEOSCAN ID299014