最新地球化学-第四章生物标志物2幻灯片.ppt

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1、 在自然界中，活的生物体中含有微量的正构烷烃，在自然界中，活的生物体中含有微量的正构烷烃，尤其是细菌和藻本身含有正构烷烃。如原油中所含的高尤其是细菌和藻本身含有正构烷烃。如原油中所含的高含量的正十五烷和正十七烷，被认为是直接来源于绿藻含量的正十五烷和正十七烷，被认为是直接来源于绿藻和褐藻。和褐藻。 在现代沉积物中，正构烷烃和正脂肪酸的分布具有在现代沉积物中，正构烷烃和正脂肪酸的分布具有对应关系。对应关系。试验发现，具偶数碳特征的正脂肪酸通过脱试验发现，具偶数碳特征的正脂肪酸通过脱羧作用，失去一个碳原子而转变成为具奇数碳特征的正羧作用，失去一个碳原子而转变成为具奇数碳特征的正构烷烃。构烷烃。 国

2、内外大量研究发现，在现代沉积物、各时代的沉国内外大量研究发现，在现代沉积物、各时代的沉积岩、泥炭、低成熟度的原油以及油页岩中的正构烷烃，积岩、泥炭、低成熟度的原油以及油页岩中的正构烷烃，绝大多数具有绝大多数具有奇数碳优势奇数碳优势，仅在少数情况下具有，仅在少数情况下具有偶数碳偶数碳优势优势。但随着沉积物埋藏深度的增加，正构烷烃的这种。但随着沉积物埋藏深度的增加，正构烷烃的这种天然特性趋于消失，因而它被确定为生物标志化合物之天然特性趋于消失，因而它被确定为生物标志化合物之一。一。 第二节第二节 正构烷烃正构烷烃一、高分子量（一、高分子量（n n2525n n3333）具奇数碳优势）具奇数碳优势的

3、正构烷烃的正构烷烃 二、中等分子量（二、中等分子量（n n1515n n2121）具奇数碳优）具奇数碳优势的正构烷烃势的正构烷烃三、具偶奇优势的正构烷烃三、具偶奇优势的正构烷烃四、不具有奇数碳或偶数碳优势的正构烷经四、不具有奇数碳或偶数碳优势的正构烷经五、具偶奇优势的正构脂肪酸五、具偶奇优势的正构脂肪酸六、正构烷烃的应用总结六、正构烷烃的应用总结 二、中等分子量（二、中等分子量（n n1515n n2121）具奇数碳优势的正构烷烃）具奇数碳优势的正构烷烃 中等分子量的正构烷烃主要分布在海相和深湖相中等分子量的正构烷烃主要分布在海相和深湖相沉积有机质中。水生的藻类和其它浮游生物是这类正沉积有机质

4、中。水生的藻类和其它浮游生物是这类正构烷烃的来源。构烷烃的来源。 中等分子量的正构烷烃在中等分子量的正构烷烃在气相色谱图上所表现的特征。气相色谱图上所表现的特征。15 20 25 30当沉积物中同时混有来自当沉积物中同时混有来自海生的浮游生物和来自陆生高海生的浮游生物和来自陆生高等植物的有机质时，则在气相等植物的有机质时，则在气相色谱图上会出现前后两个高峰色谱图上会出现前后两个高峰 高分子量的正构烷烃在气高分子量的正构烷烃在气相色谱图上所表现的特征。相色谱图上所表现的特征。 正构烷烃分布区呈明显锯齿状表明奇偶正构烷烃分布区呈明显锯齿状表明奇偶优势明显。优势明显。在低成熟度的烃源岩中，正构烷烃的

5、分在低成熟度的烃源岩中，正构烷烃的分布特征明显反映其母质构成。布特征明显反映其母质构成。一般选用的参数是：一般选用的参数是：nCnC21-21-/nC/nC22+22+和和(n(n2121n n2222)/(n)/(n2828n n2929) )。利用这些比值可。利用这些比值可以计算海相、湖相有机质和陆源有机质的相以计算海相、湖相有机质和陆源有机质的相对比例。对比例。 第二节第二节 正构烷烃正构烷烃一、高分子量（一、高分子量（n n2525n n3333）具奇数碳优势）具奇数碳优势的正构烷烃的正构烷烃 二、中等分子量（二、中等分子量（n n1515n n2121）具奇数碳优）具奇数碳优势的正构

6、烷烃势的正构烷烃三、具偶奇优势的正构烷烃三、具偶奇优势的正构烷烃四、不具有奇数碳或偶数碳优势的正构烷经四、不具有奇数碳或偶数碳优势的正构烷经五、具偶奇优势的正构脂肪酸五、具偶奇优势的正构脂肪酸六、正构烷烃的应用总结六、正构烷烃的应用总结 我国江汉盆地潜江组的烃源岩和原油中，亦我国江汉盆地潜江组的烃源岩和原油中，亦具有偶奇优势正构烷烃分布。冀中坳陷晋县凹陷具有偶奇优势正构烷烃分布。冀中坳陷晋县凹陷的烃源岩和原油也是具偶数碳优势的正构烷烃。的烃源岩和原油也是具偶数碳优势的正构烷烃。三、具偶奇优势的正构烷烃三、具偶奇优势的正构烷烃 具偶奇优势的正构烷烃一般出现在碳酸盐岩和蒸具偶奇优势的正构烷烃一般出

7、现在碳酸盐岩和蒸发岩中，在原油中偶尔也可见到。发岩中，在原油中偶尔也可见到。 Welte Welte和和WaplesWaples认为，在高度还原的环境中，由蜡水认为，在高度还原的环境中，由蜡水解形成的正脂肪酸和醇以及植烷酸和植醇的还原作用为解形成的正脂肪酸和醇以及植烷酸和植醇的还原作用为主，因而形成偶数碳正构烷烃为主（成岩作用阶段）。主，因而形成偶数碳正构烷烃为主（成岩作用阶段）。 A.ShimoyamaA.Shimoyama和和W.D.JohnsW.D.Johns分别用蒙脱石和碳酸钙对分别用蒙脱石和碳酸钙对正脂肪酸进行降解试验，结果发现这两种矿物对正脂肪正脂肪酸进行降解试验，结果发现这两种矿

8、物对正脂肪酸的催化效应是不相同的（深成作用阶段）酸的催化效应是不相同的（深成作用阶段） 。 在蒙脱石的催化作用下，形成奇数碳的正构烷烃；在蒙脱石的催化作用下，形成奇数碳的正构烷烃； 在碳酸钙的催化作用下，形成了偶数碳正构烷烃。在碳酸钙的催化作用下，形成了偶数碳正构烷烃。成因机理成因机理第二节第二节 正构烷烃正构烷烃一、高分子量（一、高分子量（n n2525n n3333）具奇数碳优势）具奇数碳优势的正构烷烃的正构烷烃 二、中等分子量（二、中等分子量（n n1515n n2121）具奇数碳优）具奇数碳优势的正构烷烃势的正构烷烃三、具偶奇优势的正构烷烃三、具偶奇优势的正构烷烃四、不具有奇数碳或偶数

9、碳优势的正构烷经四、不具有奇数碳或偶数碳优势的正构烷经五、具偶奇优势的正构脂肪酸五、具偶奇优势的正构脂肪酸六、正构烷烃的应用总结六、正构烷烃的应用总结 这类正构烷烃主要出现在古代沉积物中，它这类正构烷烃主要出现在古代沉积物中，它们可能来源于细菌和其它微生物的蜡，也可能来们可能来源于细菌和其它微生物的蜡，也可能来自被细菌强烈改造的高等植物的蜡。自被细菌强烈改造的高等植物的蜡。 不具奇或偶碳优势的正构烷烃的主要特征是不具奇或偶碳优势的正构烷烃的主要特征是长链烃，其碳链可一直延续到长链烃，其碳链可一直延续到4040或或5050。在自。在自然界中，这类正构烷烃往往与一系列具有细菌成然界中，这类正构烷烃

10、往往与一系列具有细菌成因的、含量低的类异戊二烯型烷烃相伴生，其中因的、含量低的类异戊二烯型烷烃相伴生，其中包括异构和反异构的类异戊二烯型烷烃。包括异构和反异构的类异戊二烯型烷烃。 此外，在成熟的原油中，不论其原始物质来此外，在成熟的原油中，不论其原始物质来源加何，由于经历了充分的热裂解，其正构烷烃源加何，由于经历了充分的热裂解，其正构烷烃也往往显示不出奇数碳或偶数碳优势。也往往显示不出奇数碳或偶数碳优势。 四、不具有奇数碳或偶数碳优势的正构烷经四、不具有奇数碳或偶数碳优势的正构烷经第二节第二节 正构烷烃正构烷烃一、高分子量（一、高分子量（n n2525n n3333）具奇数碳优势）具奇数碳优势

11、的正构烷烃的正构烷烃 二、中等分子量（二、中等分子量（n n1515n n2121）具奇数碳优）具奇数碳优势的正构烷烃势的正构烷烃三、具偶奇优势的正构烷烃三、具偶奇优势的正构烷烃四、不具有奇数碳或偶数碳优势的正构烷经四、不具有奇数碳或偶数碳优势的正构烷经五、具偶奇优势的正构脂肪酸五、具偶奇优势的正构脂肪酸六、正构烷烃的应用总结六、正构烷烃的应用总结 与正构烷烃相似，在许多与正构烷烃相似，在许多近代沉积物和一些古代沉积岩近代沉积物和一些古代沉积岩中都鉴定出了正构脂肪酸。脂中都鉴定出了正构脂肪酸。脂肪酸的种类较多，其中与海相、肪酸的种类较多，其中与海相、湖相有关的是湖相有关的是C C1414CC2

12、222脂肪酸，脂肪酸，与高等植物有关的除与高等植物有关的除C C1616、C C1818外，还有外，还有C C2424CC3232脂肪酸。这两脂肪酸。这两种脂肪酸均具有偶奇优势。种脂肪酸均具有偶奇优势。当这两种来源的脂肪酸同当这两种来源的脂肪酸同时存在时，就会在气相色谱图时存在时，就会在气相色谱图上显示双峰。在很多现代三角上显示双峰。在很多现代三角洲、近岸盆地中都观察到了这洲、近岸盆地中都观察到了这种现象。种现象。五、具偶奇优势的正构脂肪酸五、具偶奇优势的正构脂肪酸 脂肪酸的偶奇优势与正脂肪酸的偶奇优势与正构烷烃的奇偶优势在成因上构烷烃的奇偶优势在成因上有着一定联系。有着一定联系。但是，在年轻

13、沉积物中，但是，在年轻沉积物中，正构烷烃、游离脂肪酸和与正构烷烃、游离脂肪酸和与干酪根结合的脂肪酸分布是干酪根结合的脂肪酸分布是不 同 的 。 正 构 烷 烃 中 以不 同 的 。 正 构 烷 烃 中 以C C2525CC3333占优势；而与干酪根占优势；而与干酪根结合的脂肪酸主要含结合的脂肪酸主要含C C1616、C C1818酸；游离脂肪酸尽管包酸；游离脂肪酸尽管包括了两个分子量范围，但含括了两个分子量范围，但含量甚少。由此可以推断。正量甚少。由此可以推断。正构烷烃并非都来自脂肪酸，构烷烃并非都来自脂肪酸，有的是继承性的生物烃。有的是继承性的生物烃。 正构烷烃和脂肪酸的碳数正构烷烃和脂肪酸

14、的碳数分布不仅具有指相意义，而且分布不仅具有指相意义，而且可以表征有机质演化的成熟度。可以表征有机质演化的成熟度。国内外大量资料表明现代国内外大量资料表明现代沉积物中正构烷烃的沉积物中正构烷烃的CPICPI值为值为2.45.52.45.5，古代沉积岩则降到，古代沉积岩则降到0.92.40.92.4，原油中，原油中CPICPI值值0.91.20.91.2。奇偶优势消失使曲。奇偶优势消失使曲线由锯齿状变平滑，与此同时，线由锯齿状变平滑，与此同时，高分子量烃类减少，低分子量高分子量烃类减少，低分子量烃类增加。烃类增加。 我国松辽盆地下白垩统黑我国松辽盆地下白垩统黑色泥岩抽提物的正构烷烃色谱色泥岩抽提

15、物的正构烷烃色谱图，从中可以清楚的看到这种图，从中可以清楚的看到这种变化。变化。 第二节第二节 正构烷烃正构烷烃一、高分子量（一、高分子量（n n2525n n3333）具奇数碳优势）具奇数碳优势的正构烷烃的正构烷烃 二、中等分子量（二、中等分子量（n n1515n n2121）具奇数碳优）具奇数碳优势的正构烷烃势的正构烷烃三、具偶奇优势的正构烷烃三、具偶奇优势的正构烷烃四、不具有奇数碳或偶数碳优势的正构烷经四、不具有奇数碳或偶数碳优势的正构烷经五、具偶奇优势的正构脂肪酸五、具偶奇优势的正构脂肪酸六、正构烷烃的应用总结六、正构烷烃的应用总结正烷烃的母质来源正烷烃的母质来源( (正烷烃色谱图上可

16、见两正烷烃色谱图上可见两个峰群个峰群, ,它们为两个物源它们为两个物源) )v 正烷烃中高碳数部分正烷烃中高碳数部分(nC(nC2525- -nCnC3535) ) 主要来自于奇碳数原子主要来自于奇碳数原子为主的高等植物中的生物腊为主的高等植物中的生物腊. .生物腊是植物征服陆地为防生物腊是植物征服陆地为防止植物体中水分蒸发止植物体中水分蒸发, ,而包在而包在植物体树叶表面的物质植物体树叶表面的物质, ,水生水生生物不具有生物腊。生物不具有生物腊。 六、正构烷烃的应用总结六、正构烷烃的应用总结v正烷烃正烷烃C C2121- -主要来自于以偶数碳原子为主的脂肪酸主要来自于以偶数碳原子为主的脂肪酸

17、. .海相原油没有石蜡海相原油没有石蜡, ,主要源自藻类主要源自藻类, ,正烷烃分布中以正烷烃分布中以C C2121- -为主为主, ,蓝绿藻来源的正烷烃以蓝绿藻来源的正烷烃以C C1414- -C C1919占优势。占优势。正烷烃的沉积环境正烷烃的沉积环境陆相陆相: :高碳数正烷烃占优势高碳数正烷烃占优势 C C2121- -/ / C C2222+ +小小海相海相: :低碳数正烷烃占优势低碳数正烷烃占优势 C C2121- -/ / C C2222+ +大大陆源有机质和水生生物共同输入，则正烷烃具有双峰特征陆源有机质和水生生物共同输入，则正烷烃具有双峰特征一般环境下一般环境下: :生物腊、

18、脂肪酸脱羧基形成奇碳数正生物腊、脂肪酸脱羧基形成奇碳数正烷烃烷烃, ,因此正烷烃显奇偶优势因此正烷烃显奇偶优势. .盐湖和海相缺氧盆地盐湖和海相缺氧盆地: :其生油岩和原油中正烷烃其生油岩和原油中正烷烃由生物腊和脂肪酸脱水加氢生成由生物腊和脂肪酸脱水加氢生成, ,因此具偶奇优势因此具偶奇优势. .vCPICPI的计算公式不是固定不变的的计算公式不是固定不变的, ,可以根可以根据实际资料自己修改公式据实际资料自己修改公式, ,但是在处理同一但是在处理同一批资料时批资料时, ,公式应一致。公式应一致。v低成熟阶段低成熟阶段, ,正烷烃低碳峰群首先平滑正烷烃低碳峰群首先平滑, ,高碳峰群滞后平滑。高

19、碳峰群滞后平滑。 除细菌来源的正烷烃无奇偶或偶奇优势外除细菌来源的正烷烃无奇偶或偶奇优势外, ,其它来源的正烷烃未成熟时总是分布不均其它来源的正烷烃未成熟时总是分布不均, ,随成随成熟度增高熟度增高, ,奇偶优势消失奇偶优势消失, ,高碳数正烷烃向低碳高碳数正烷烃向低碳数正烷烃转化。数正烷烃转化。 因此因此:CPI :CPI 、OEP OEP 趋近于趋近于1, C1, C2121- -/ C/ C2222+ +增大增大成熟度分析成熟度分析油源对比油源对比 以正烷烃分布曲线或指标进行对比。以正烷烃分布曲线或指标进行对比。生物降解生物降解 所有生物标志化合物中所有生物标志化合物中, ,正烷烃是细菌

20、的第一食物正烷烃是细菌的第一食物, ,当正烷烃含量降低当正烷烃含量降低, ,则表明有生物降解。则表明有生物降解。PrPh环烷烃类大斜361生物降解原油的气相色谱图生物降解原油的气相色谱图第三节第三节 支链烷烃支链烷烃 理论上理论上31316464烃应有一百万种以上的异构体，但实际烃应有一百万种以上的异构体，但实际上生物体中的异构体只有三种，即正构烷烃、上生物体中的异构体只有三种，即正构烷烃、22甲基烷烃甲基烷烃和和33甲基烷烃。这一事实充分证明，在活的生物体中烃类甲基烷烃。这一事实充分证明，在活的生物体中烃类的组成是很简单的。相反，在沉积物中所含的烃却要复杂得的组成是很简单的。相反，在沉积物中

21、所含的烃却要复杂得多。多。一、异构和反异构支链烷烃一、异构和反异构支链烷烃异构支链烷烃异构支链烷烃反异构支链烷烃反异构支链烷烃 这类烷烃在生物合成这类烷烃在生物合成的烃中含量最高，并的烃中含量最高，并与正构烷烃相伴生。与正构烷烃相伴生。烃分子中的碳原子数 来源 烃的类型 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 总量 土尔其烟草 正构烷烃 异构支链烷烃 反异构支链烷烃 1 1 9 2 8 6 23 7 13 2 7 5 5 9 2 69 15 16 布莱特烟草 正构烷烃 异构支链烷烃 反异构支链烷烃 2 1 6 2 6 3 25 4 7 3 14 6 7 11 3 56

22、 23 21 烟草叶中的烷烃（烟草叶中的烷烃（MoldMold等，等，19631963） 在陆生高等植物中，异构支链烷烃和反异构支链烷在陆生高等植物中，异构支链烷烃和反异构支链烷烃的数量比正构烷烃的数量低，它们的递减顺序是正构烃的数量比正构烷烃的数量低，它们的递减顺序是正构烷烃、烷烃、22甲基烷烃、甲基烷烃、33甲基烷烃。甲基烷烃。v 异构和反异构支链烷烃主要来源于陆生高等植异构和反异构支链烷烃主要来源于陆生高等植物的蜡。物的蜡。v 在羊毛中也发现有异构和反异构的支链烷烃。在羊毛中也发现有异构和反异构的支链烷烃。v 在来自海洋的有机物质和细菌的脂类化合物也在来自海洋的有机物质和细菌的脂类化合物

23、也含有低分子量的异构和反异构的脂肪酸，它们可能含有低分子量的异构和反异构的脂肪酸，它们可能是这类化合物的前身物。是这类化合物的前身物。v 在细菌的蜡中见有异构和反异构的酸，它们的在细菌的蜡中见有异构和反异构的酸，它们的分子量范围很宽。分子量范围很宽。v 在近代沉积物和古代沉积物以及石油中，都见在近代沉积物和古代沉积物以及石油中，都见有异构和反异构支链烷烃存在。有异构和反异构支链烷烃存在。CH3 （头） C CH2 （尾） CH2 CH 其中最主要的是带支其中最主要的是带支链的类异戊间二烯烷烃链的类异戊间二烯烷烃. .按照异戊二烯单元连接的按照异戊二烯单元连接的顺序可以分为规则的和不顺序可以分为

24、规则的和不规则的两类。规则的两类。（1 1）规则的类异戊）规则的类异戊二烯烷烃二烯烷烃是指各单元是指各单元头尾相接成链状分子。头尾相接成链状分子。 同系物的范围为同系物的范围为C C9 9CC4545。其中最常见的：。其中最常见的： 16 17 18 19 1 3 5 7 9 11 13 15 2，6，10，14-四甲基十五烷（姥鲛烷）四甲基十五烷（姥鲛烷）2，6，10，14-四甲基十六烷（植烷）四甲基十六烷（植烷）2，6，10-三甲基十五烷（降姥鲛烷）三甲基十五烷（降姥鲛烷）2，6，10-三甲基十三烷（异十六烷）三甲基十三烷（异十六烷）2，6，10-三甲基十二烷（法呢烷）三甲基十二烷（法呢烷

25、）二、无环类异戊二烯型烷烃二、无环类异戊二烯型烷烃1.1.类型划分类型划分v头头相连的异戊二烯头头相连的异戊二烯烃碳数可高达烃碳数可高达4040。烃源烃源岩和原油中常见的是它岩和原油中常见的是它们的降解产物，碳数为们的降解产物，碳数为15301530。是甲烷菌和热。是甲烷菌和热嗜酸菌等古细菌输入的嗜酸菌等古细菌输入的标记。标记。 （2 2）不规则的类异戊二烯烷烃）不规则的类异戊二烯烷烃的连接方式是在头尾的连接方式是在头尾系列中有一个系列中有一个“头对头头对头”或或“尾对尾尾对尾”相连的键，有时相连的键，有时两端带有饱和环或芳香环。两端带有饱和环或芳香环。不规则的异戊二烯烷烃一般不规则的异戊二烯

26、烷烃一般指示藻类和细菌的成因和强的还原环境。指示藻类和细菌的成因和强的还原环境。 v尾尾相连的系列碳数尾尾相连的系列碳数为为30403040。角鲨烷角鲨烷番茄红烷番茄红烷-胡罗卜烷胡罗卜烷尾尾- -尾连接尾连接 头头- -头连接头连接 2.无环类异戊二烯的鉴定无环类异戊二烯的鉴定（即（即: :可用可用m/z 183m/z 183的质量色谱图分析它们的分的质量色谱图分析它们的分布情况。头布情况。头尾、头尾、头头、尾头、尾尾连接的类异尾连接的类异戊二烯烷烃均可用戊二烯烷烃均可用 m/z 183m/z 183检测出。）检测出。）vC C2020以下规则类异戊二烯烷烃以下规则类异戊二烯烷烃, ,经色谱

27、分经色谱分析鉴定即可。析鉴定即可。vC C2020以上类异戊二烯烷烃含量低以上类异戊二烯烷烃含量低,GC,GC检测检测不出不出, ,用用GC-MSGC-MS则行则行, ,此类烷烃的特征离此类烷烃的特征离子峰为子峰为m/z183m/z183。饱和烃气相色谱图饱和烃气相色谱图PhPr异十三烷异十三烷异十六烷异十六烷法呢烷法呢烷降法呢烷降法呢烷相相对对强强度度保留时间保留时间降姥鲛烷降姥鲛烷还原还原: :脱水加氢脱水加氢植烷植烷氧化氧化: :植烷酸植烷酸脱羧脱羧姥鲛烯姥鲛烯姥鲛烷姥鲛烷3.3.无环类异戊二烯烷烃在地化中的应用无环类异戊二烯烷烃在地化中的应用 （1 1）反映沉积环境和成岩作用）反映沉积

28、环境和成岩作用 PrPr和和PhPh来自来自: :叶绿素叶绿素A A的植醇侧链的植醇侧链 规则的异戊二烯烃类，不仅来自于叶绿素的植醇，而规则的异戊二烯烃类，不仅来自于叶绿素的植醇，而且还与细菌有关。且还与细菌有关。 植醇是碳数小于等于植醇是碳数小于等于2020的规则类异戊二烯烃的主要来的规则类异戊二烯烃的主要来源。高等植物中的叶绿素、藻菌中的藻菌素在微生物的作源。高等植物中的叶绿素、藻菌中的藻菌素在微生物的作用下都会分解游离出植醇。在成岩过程中植醇一部分结合用下都会分解游离出植醇。在成岩过程中植醇一部分结合成为干酪根的组成部分。另一部分转化形成植烷和姥姣烷。成为干酪根的组成部分。另一部分转化形

29、成植烷和姥姣烷。酸性环境中酸性环境中偏碱性的环境偏碱性的环境植醇的成岩演化途径植醇的成岩演化途径vPr/PhPr/Ph比值比值 还原环境还原环境:Pr/Ph1 :Pr/Ph1:Pr/Ph1v头头头连接的类异戊二烯烷烃：头连接的类异戊二烯烷烃： 是喜热菌细胞壁的成分是喜热菌细胞壁的成分, ,表明细菌对原油作出了贡献。表明细菌对原油作出了贡献。v C C2020的长链类异戊二烯烷烃：的长链类异戊二烯烷烃： 陆相原油中较多陆相原油中较多, ,因为因为它们来自高等植物中的萜、烯、醇类它们来自高等植物中的萜、烯、醇类. .如桦树木中有如桦树木中有C C3030C C4545的桦木间异戊二烯醇类。的桦木间

30、异戊二烯醇类。可选用参数可选用参数: i C: i C1818异戊二烯烷烃异戊二烯烷烃/(Ph+Pr) /(Ph+Pr) Pr/n C Pr/n C17 17 , ,Ph/n CPh/n C18 18 随热演化程度增加随热演化程度增加Ph Pr i CPh Pr 31,31时有时有22R22R和和22S22S两种对映体两种对映体. .霍烷的立体异构和种类霍烷的立体异构和种类 在有机质和原油中发现的藿烷在有机质和原油中发现的藿烷异构体的种类有异构体的种类有5 5种：种：(4)(4)藿烷类化合物的鉴定藿烷类化合物的鉴定主要在主要在m/e191m/e191质量色谱图中识别。质量色谱图中识别。(5)(

31、5)藿烷类化合物的研究意义藿烷类化合物的研究意义v升藿烷分布情况可以反映沉积环境。升藿烷被认为是来自升藿烷分布情况可以反映沉积环境。升藿烷被认为是来自细菌藿烷四醇和一般存在于原核微生物中的其它多功能团细菌藿烷四醇和一般存在于原核微生物中的其它多功能团3535藿烷类化合物，高含量的藿烷类化合物，高含量的3535升藿烷可能与沉积环境中强升藿烷可能与沉积环境中强烈的细菌活动有关。烈的细菌活动有关。v高丰度的高丰度的3535升藿烷一般与海相的碳酸盐岩或蒸发岩有关。升藿烷一般与海相的碳酸盐岩或蒸发岩有关。也有人认为是在沉积时期的海相高还原环境的一般性指标。也有人认为是在沉积时期的海相高还原环境的一般性指

32、标。v升藿烷的分布会受到热成熟度的影响，在加利福尼亚蒙特升藿烷的分布会受到热成熟度的影响，在加利福尼亚蒙特雷组（雷组（Montery FormationMontery Formation）生成的一套相关石油中，升藿）生成的一套相关石油中，升藿烷指数是随成熟度增加而减小的。此外，大多数碳酸盐岩中烷指数是随成熟度增加而减小的。此外，大多数碳酸盐岩中2929藿烷含量大于藿烷含量大于3030藿烷。藿烷。藿烷系列化合物的指相作用。藿烷系列化合物的指相作用。 加利福尼亚蒙加利福尼亚蒙特雷组石油的特雷组石油的升藿烷组成升藿烷组成（为一组典型（为一组典型源于缺氧沉积源于缺氧沉积背景有机质的背景有机质的石油，且

33、升藿石油，且升藿烷分布受成熟烷分布受成熟度影响）度影响） 藿烷系列化合物在成熟度研究中的应用。藿烷系列化合物在成熟度研究中的应用。 v1717霍烷成为生物型霍烷霍烷成为生物型霍烷, ,仅分布于未成熟的生油仅分布于未成熟的生油岩和原油中岩和原油中, ,他的构型与生物体中的一样。他的构型与生物体中的一样。v172122R/22S172122R/22S霍烷分布于一切生油岩和原油中霍烷分布于一切生油岩和原油中, ,其中未成熟样品和生物体的构型仅为其中未成熟样品和生物体的构型仅为172122R172122R霍霍烷。烷。v莫烷分布在未成熟莫烷分布在未成熟- -低成熟样品中。低成熟样品中。q霍烷系列的热稳定

34、性研究霍烷系列的热稳定性研究 稳定性稳定性 : 22S 22R: 22S 22R 随演化程度的加深随演化程度的加深: : 转化转化 22R 22S22R 22Sq藿烷的成熟度参数藿烷的成熟度参数v升藿烷的异构化作用升藿烷的异构化作用22S/22S/（22R+22S22R+22S）： 通常用通常用C C3131 和和C C3232升藿烷的分析结果计算升藿烷的分析结果计算22S/(22R+22S)22S/(22R+22S)，用于成熟度研究。在成熟阶段，用于成熟度研究。在成熟阶段该比值由该比值由0 0增加到增加到0.60.6左右左右(0.570.6(0.570.6为均衡状态。为均衡状态。样品比值在样

35、品比值在0.50.540.50.54范围内表明勉强进入生油阶范围内表明勉强进入生油阶段，当比值为段，当比值为0.570.620.570.62则表明达到或超过主要则表明达到或超过主要的生油阶段。的生油阶段。 注意：该参数被认为是用于确定生烃门限的注意：该参数被认为是用于确定生烃门限的最好参数。最好参数。v-莫烷莫烷/-/-藿烷和藿烷和-藿烷：藿烷： 生物体中生物构型的生物体中生物构型的17(H)21(H)-17(H)21(H)-藿烷极藿烷极不稳定，在石油中很难找到。不稳定，在石油中很难找到。 -莫烷莫烷/-/-藿烷藿烷随成熟度增加而减小，在未成熟的沥青中约随成熟度增加而减小，在未成熟的沥青中约为

36、为0.80.8，在成熟的烃源岩中小于，在成熟的烃源岩中小于0.150.15，在石油中可，在石油中可低达低达0.050.05。通常用。通常用C C3030化合物来测定莫烷化合物来测定莫烷/ /藿烷比藿烷比值，有时也用值，有时也用C C2929，或两者同时都用。有证据表明，或两者同时都用。有证据表明，莫烷莫烷/ /藿烷在某种程度上受源岩输入或沉积环境的藿烷在某种程度上受源岩输入或沉积环境的影响。影响。qTm和和Ts: 17(H)-22,29,30三降藿烷(Tm) 18(H)-22,29,30三降新藿烷(Ts) 从化学结构上从化学结构上T Tm m的热稳定性没有的热稳定性没有T Ts s的大。所以在

37、热演的大。所以在热演化中化中T Tm m的转化比的转化比T Ts s 快，使快，使Ts/Ts/（Ts+TmTs+Tm）比值一般随演化程）比值一般随演化程度加深而增大。可以用来反映成熟度。度加深而增大。可以用来反映成熟度。 有研究者指出该比值不仅与成熟度有关，它与源岩的有研究者指出该比值不仅与成熟度有关，它与源岩的有机相也密切相关（有机相也密切相关（MoldowanMoldowan等，等，19861986），而且对粘土催），而且对粘土催化剂反应很敏感，来自碳酸盐岩的石油与来自页岩的石油化剂反应很敏感，来自碳酸盐岩的石油与来自页岩的石油相比，该值常较低。在评价来自同一有机相的同源石油时，相比，该值

38、常较低。在评价来自同一有机相的同源石油时，Ts/Ts/（Ts+TmTs+Tm）是非常可靠的成熟度指标。）是非常可靠的成熟度指标。油源对比：油源对比： 指纹对比指纹对比, ,直接用直接用m/e 191m/e 191谱图对比。谱图对比。M/e191M/e191TS TS TMTM升藿烷升藿烷伽玛蜡烷伽玛蜡烷烃源岩烃源岩原油原油生物降解生物降解: : 对霍烷的分布影响很大对霍烷的分布影响很大, ,即可形成一系列即可形成一系列25-25-降霍降霍烷同系物烷同系物, ,在在m/z 177m/z 177就有较强的峰出现而就有较强的峰出现而m/z 191m/z 191的峰的峰较弱。较弱。v 如果在原油中发现

39、了如果在原油中发现了C-25C-25脱甲基霍烷则表脱甲基霍烷则表明原油遭受过生物降解作用明原油遭受过生物降解作用, ,对原油的运移对原油的运移, ,聚集和保存作用以及生油期的研究将提供重聚集和保存作用以及生油期的研究将提供重大线索。大线索。v如果在原油中同时发现了正规霍烷和生物如果在原油中同时发现了正规霍烷和生物降解霍烷降解霍烷, ,而正烷烃的分布是正常的而正烷烃的分布是正常的, ,则表明则表明该盆地中降解的和非降解的原油曾经发生了该盆地中降解的和非降解的原油曾经发生了混合作用混合作用. .2.2.非藿烷系列非藿烷系列 非藿烷的五环三萜类，目前认识较为深入的是伽非藿烷的五环三萜类，目前认识较为

40、深入的是伽马蜡烷和奥利烷，这些化合物均具有生源意义。马蜡烷和奥利烷，这些化合物均具有生源意义。(1)(1)伽马蜡烷伽马蜡烷 是一种是一种3030三萜烷，常作为高盐度还原沉积环境三萜烷，常作为高盐度还原沉积环境的标志化合物，它广泛分布于碳酸盐岩和盐湖相石油的标志化合物，它广泛分布于碳酸盐岩和盐湖相石油和沉积物中。和沉积物中。HO 四膜虫醇转化为伽马蜡烷四膜虫醇转化为伽马蜡烷 四膜虫醇是某些原生动物和光合作用细菌细胞膜中的四膜虫醇是某些原生动物和光合作用细菌细胞膜中的脂类化合物。高盐度特别适合含有四膜虫醇的微生物的繁脂类化合物。高盐度特别适合含有四膜虫醇的微生物的繁殖。殖。 伽马蜡烷的鉴定伽马蜡烷

41、的鉴定 在在m/e191m/e191质量色谱图中识别一般位于质量色谱图中识别一般位于C C3131一升一升藿烷和藿烷和C C3232二升藿烷之间。二升藿烷之间。 奥利烷被认为是白垩纪或更年轻时代高等植物有奥利烷被认为是白垩纪或更年轻时代高等植物有机质输入的标志物，迄今在老于白垩纪的石油中还没机质输入的标志物，迄今在老于白垩纪的石油中还没有发现奥利烷的实例。有发现奥利烷的实例。 我国和其它国家的第三纪石油和沉积物中广泛分我国和其它国家的第三纪石油和沉积物中广泛分布有奥利烷。布有奥利烷。 生油岩或原油中发现有它生油岩或原油中发现有它, ,可以肯定生油可以肯定生油母质中含有陆源高等植物的输入。母质中

42、含有陆源高等植物的输入。（2 2） 18(H)-18(H)-奥利烷奥利烷奥利烷可能源于奥利烷可能源于-香树精和蒲公香树精和蒲公英赛醇等高等植物英赛醇等高等植物三萜类三萜类 。高等植物三萜向奥利烷的转化高等植物三萜向奥利烷的转化 18(H)-18(H)-奥利烷的鉴定奥利烷的鉴定 在在m/e191m/e191质量色谱图中识别一般位于质量色谱图中识别一般位于C C3030藿烷藿烷之前。之前。 不同沉积环境生成的石油的不同沉积环境生成的石油的m/z191m/z191质量色质量色谱图具有明显差别。所以研究石油的萜类化合谱图具有明显差别。所以研究石油的萜类化合物的组成可以提供许多有用信息。物的组成可以提供

43、许多有用信息。 显示了一种典型的海显示了一种典型的海相大陆架沉积的源岩特征。相大陆架沉积的源岩特征。3131至至3535升藿烷的正常阶升藿烷的正常阶梯状分布与沉积时亚氧化梯状分布与沉积时亚氧化底水条件相符。底水条件相符。17(H)-17(H)-3030重排藿烷（重排藿烷（3030* *），），这可能与藿烷形成过程中这可能与藿烷形成过程中粘土介质的酸性催化反应粘土介质的酸性催化反应有关。作为大陆架沉积的有关。作为大陆架沉积的源岩所形成的石油中缺乏源岩所形成的石油中缺乏奥利烷，可能表明其源岩奥利烷，可能表明其源岩的地质时代要早于白垩纪。的地质时代要早于白垩纪。澳大利亚西北大陆架采出的石油澳大利亚西

44、北大陆架采出的石油产自希腊的Prinos石油 其源岩可能为碳其源岩可能为碳酸盐岩，较高的酸盐岩，较高的3535升藿烷含量，指示源升藿烷含量，指示源岩形成于缺氧条件的岩形成于缺氧条件的盆地中。与其它许多盆地中。与其它许多碳酸盐岩生成的石油碳酸盐岩生成的石油一样，油中含有以一样，油中含有以17(H)-29,30-17(H)-29,30-二降二降藿烷和藿烷和17(H)-30-17(H)-30-降降-29-29-升藿烷为代表升藿烷为代表的的30-30-降藿烷系列。降藿烷系列。较高的伽马蜡烷含量较高的伽马蜡烷含量指示源岩沉积时的超指示源岩沉积时的超盐度环境。奥利烷的盐度环境。奥利烷的存在表明其地质时代存

45、在表明其地质时代为白垩纪到第三纪。为白垩纪到第三纪。采自南斯拉夫采自南斯拉夫 一种由缺一种由缺氧至弱氧化条氧至弱氧化条件的超盐度源件的超盐度源岩生成的石油岩生成的石油的萜烷指纹图。的萜烷指纹图。以伽马蜡烷和以伽马蜡烷和3434升藿烷占升藿烷占优势为特征。优势为特征。阿拉斯加的阿拉斯加的Kenai油层的中新世石油油层的中新世石油 其特其特点是点是2727至至3535藿烷的藿烷的相对丰度低。相对丰度低。这种特殊的这种特殊的石油被认为石油被认为是由一种树是由一种树脂煤源岩生脂煤源岩生成的。成的。 由一种由一种下白垩统湖下白垩统湖相源岩生成。相源岩生成。高伽马蜡烷高伽马蜡烷是含盐至超是含盐至超盐湖相沉积盐湖相沉积环境的特征。环境的特征。 采自安哥拉浅海的石油采自安哥拉浅海的石油