油气地球化学知识框架

油气地球化学

第一章生物有机质组成与沉积模式

第一节有机质的形成与全球碳循环

一、生命的起源与演化

二、光合作用

三、对地球上有机质有主要贡献的生物

1、浮游植物（时间长、水体面积高、繁殖率高）

2、细菌（时间长、分布广、适应性极强、繁殖快）

3、高等植物（出现晚，分布在陆地保存难、可富集演化为煤层）

4、浮游动物（食物消费者产率低、低等浮游动物数量较大）

四、有机碳的循环

1、有机圈

2、有机碳的循环 (1)生物化学亚循环 (2)地球化学亚循环

第二节生物有机质的组成和性质

一、碳水化合物

二、蛋白质和氨基酸

（一）蛋白质

(二)氨基酸

(三)酶

三、脂类

1．脂肪酸

2．腊

3.萜类和甾类化合物

4.甾族化合物

四、木质素和丹宁

五、色素

第三节有机质沉积模式

一、有机质沉积的控制因素

1、生物控制因素:微生物降解、原始生产速率

2、物理控制因素:有机质沉积速率、沉积环境、有机质的搬运作用

二、缺氧环境的类型

1、大型缺氧湖泊

（1）深水是缺氧湖泊发育的重要条件

（2）缺氧湖泊的发育与纬度有关

（四季变化明显的湖泊底水含氧量大,热带湖泊含氧量少）

2、海相缺氧环境

(1)缺氧封闭局限海盆

(2)由上升流形成的缺氧沉积

第二章沉积有机质组成及成岩演化

第一节腐殖质的组成、结构和性质

1、腐殖质的概念：是指土壤、天然水和现代沉积物中不能水解的、不溶于有机溶剂的暗色有机质。

2、腐殖质的形成、提取及分类

(1)形成

有机质受细菌作用后剩余的木质素、氨基酸、脂肪酸、酚、纤维素等在微生物作用下缩合而成（在强还原环境下可以不形成腐殖质）

(2)提取与分类

富啡酸（FA）、胡敏酸(HA)、胡敏素

(3)腐殖酸元素组成

主要为C、H、O、S、N，其中C、O两项占90%以上

3.腐殖酸的结构

A富克斯结构模型 B费尔伯克结构模型 C特拉古诺夫结构模型 D库哈连科结构通式

4.腐殖酸的物理化学性质

(1)胶体性和可溶性

(2)明显的酸性

(3)亲水性

(4)热解性质

5.腐殖质的演化

第二节可溶有机质

一、可溶有机质的定义

凡是被中性有机溶剂从沉积岩（物）中溶解（抽取）出来的有机质称为可溶有机质，或可抽提有机质，也成为沥青。

可溶有机质的分类

沥青A：使用有机溶剂从沉积物或岩石中直接抽提出来的可溶有机质。

沥青B：有机溶剂抽提后的残渣，经高温热解后再用有机溶剂抽提出来的可溶有机质。

沥青C：使用有机溶剂从酸(HCl)处理过的沉积物或岩石中抽提出来的可溶有机质

二、氯仿沥青“A”的族组分

(1)油质：溶于石油醚而不被硅胶吸附的沥青部分

主要由烃类组成，在氯仿沥青中约占20～50％；

腐泥型有机质中数较腐殖型有机质多；

腐泥型有机质中油质主要是脂肪化程度高的烷烃-环烷烃；

腐殖型有机质中油质所含环烷-芳香烃稍多于烷烃-环烷烃。

(2)胶质：用苯和乙醇-苯从硅胶解吸的产物

含硫、氮、氧的复杂含碳化合物

腐泥型有机质中数较腐殖型有机质少

胶质又可分为苯胶质和乙醇-苯胶质(酸性较强)

(3)沥青质：溶于氯仿但不溶于石油醚的沥青部分

高分子化合物含量较胶质增加

显微镜下为胶状颗粒，由稠环芳香烃和烷基侧链组成

腐泥型有机质中数较腐殖型有机质少

四、氯仿沥青元素组成

氯仿沥青主要由C、H、O、S、N元素组成；平均来说，C的含量在84％左右，H的含量在10％左右，三种杂元素含量在6％左右。

第三节有机质的成岩演化

（1）沉积物成岩作用

沉积物沉积以后在埋藏过程中受温度、压力等外界因素的作用，失水、压实、胶结、溶解等固结成岩的过程。通常指沉积物沉积之后直到变质作用之前的整个过程。

（2）成岩作用阶段的有机质演化

有机质成岩演变的主要营力：微生物作用

（3）微生物的分布

整个成岩环境，主要为80摄氏度以下的成岩环境；

沉积物顶层细菌非常多, 主要为喜氧细菌, 深处主要为厌氧细菌；

细菌可在淡水和高饱和盐溶液量繁殖；

在一些极端环境中，如火山热泉、冰冻极区中都有细菌存在。

（4）微生物的代机制

分解—分子结构由大变小被简化

合成—分子结构由小变大被复杂化

（5）沉积物中细菌对有机质的作用

（6）埋藏深度与厌氧细菌活动的强度

0~1-2米，沉积表面向下细菌迅速减少，细菌活动强度的迅速降低主要是由于氧气的减少，使喜氧和兼氧细菌死亡。

2~150米，已无沉积的初始养料供细菌使用，故细菌活动仍处于低潮，同时沉积有机质不断缩合，腐殖质干酪根不断生成，并代替了沉积有机质。

150~400米，温度升至20~25 ℃，细菌利用新生成的腐殖酸和干酪根及其分解产物以及死亡的细菌作为养料，细菌活动复(其中发酵菌首先复)。

400~1000米，特别是700~1000米深度段，地温升至 35~45 ℃，最有利于甲烷生成菌生存，同时有机酸养料丰富，是细菌活动的又一高潮有大量生物成因甲烷生成。

1000~1800米，温度升至70~80 ℃，甲烷生成菌死亡，生物甲烷

不再生成。细菌作用让位于热解作用。

第三章干酪根结构特征与研究方法

第一节干酪根定义及分离方法

（1）干酪根的研究历史

（2）干酪根的分离方法

（3）干酪根研究的常用方法

1、光学类方法（显微镜、SEM、荧光显光镜）

2、化学类方法（元素分析、稳定同位素、热解分析、超临界抽提、氧化分解）

3、物理类方法（IR吸收光谱、X-ray、核磁共振NMR、顺磁共振ESR）

第二节干酪根的光学特性研究