干酪根
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4-第三章 干酪根1
(Fulvic acid)
腐殖质的分类： 腐殖质按土壤学研究（Kononova,1966）通常分为三类： •富啡酸（FA） •胡敏酸(HA) •胡敏素 腐殖酸的组成： 腐殖酸
腐殖酸的平均元素组成
元素组 成：主要为C、 H、O、S、N， 其中C、O两 项占90%以上。
元素（%） C H N
FA
HA
在干酪根中发现的特殊脂类化合物如藿烃类和古细 菌类异戊二烯化合物含量较少，由于这些生物分子通常 含有极性基团，在成岩作用早期，可通过官能团之间的 反应结合在一起，变成稳定的大分子得以保存下来。
3．干酪根形成理论的综合模型
从干酪根的生物大分子先体抗蚀变能力方面讲，传统 演化及选择保存这两种形成机理可以作为两个极端。将两 者统一在一起，把干酪根看作是抗蚀的生物大分子，地质 缩合大分子，富硫大分子及特殊脂类化合物的混合物可能 更为合理。
指沉积岩中的不溶有机质。
由于人们的认识方法和研究方法和目的的不同， 对于干酪根所下的定义也就不完全一致。
国外几家学者的定义
•Forsmann (1963)和Hunt (1958) ： 一切不溶于普通有机 溶剂的古代沉积岩中的分散状的有机质。 •Tissot和Welte(1978) ： 沉积岩中不溶于碱性溶剂，也不 溶于有机溶剂的有机质。 它泛指一切成油型、成煤型的有机物质，但不包括现 代沉积物中的腐殖物质。 •Durand (1980) ：一切不溶于常用有机溶剂的沉积有机质。 包括各种牌号的腐殖煤(泥炭、褐煤、烟煤、无烟煤)、 藻煤、烛煤、地沥青类物质(天然沥青、沥青、焦油砂中 的焦油)，近代沉积物和泥土中的有机质。这是所有干酪 根定义中内涵最广泛的。
亲水性 由于分子中存在有桥键，碳网具有疏松的海绵状结构， 大量水分子就可以分布于这些海绵状空隙中。 风干了的腐殖酸也还可能含有25%的水分。 腐殖酸的亲水程度取决于芳核与侧链间的比例，即取决 于缩合程度。 热解性质： 腐殖酸是良好的热不稳定性物质，受热分解，含氧减 少。
干酪根的演化 化学
干酪根的演化化学干酪根是一种沉积物中的有机质，经过地质演化形成的。
它在化学上具有独特的特点，对石油勘探和石油地质研究具有重要意义。
干酪根的形成主要与有机质的化学成分和环境因素有关。
有机质是由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成的复杂混合物，其中碳元素是主要成分。
在地质演化过程中，有机质经历了生物分解、颗粒运移、沉积作用等过程，逐渐转变为干酪根。
干酪根的化学成分主要包括生物聚合物、腐殖质和胶体物质等。
生物聚合物是有机质中重要的组成部分，主要由蛋白质、核酸、多糖等大分子有机化合物组成。
腐殖质是有机质中的一种不溶于水的物质，具有较高的分子量和较强的稳定性。
胶体物质是有机质中的一种胶体溶胶体系，具有较小的粒径和较大的比表面积。
干酪根的演化过程可以分为生物分解、成熟和石化三个阶段。
生物分解是指有机质在生物作用下发生分解和氧化的过程。
成熟是指有机质在地下埋藏过程中受到高温高压作用，逐渐转变为干酪根的过程。
石化是指干酪根在长时间的埋藏过程中，经过化学反应和结构改变，形成石油和天然气的过程。
干酪根的演化过程与化学反应密切相关。
在生物分解阶段，有机质中的蛋白质、核酸等生物聚合物会发生水解、氧化等反应，产生一些小分子有机物。
在成熟阶段，有机质中的腐殖质会发生裂解、脱氢等反应，生成石油和天然气的前体物质。
在石化阶段，干酪根中的有机质会发生裂解、聚合等反应，形成石油和天然气。
干酪根的演化过程还受到环境因素的影响。
温度、压力、埋藏深度等环境条件会影响干酪根的演化速度和产物类型。
高温和高压有利于干酪根的成熟和石化，但过高的温度和压力会导致有机质的热解和热裂，降低石油和天然气的产率。
埋藏深度越大，干酪根的演化程度越高，石油和天然气的含量也越高。
干酪根的演化对石油勘探和石油地质研究具有重要意义。
通过研究干酪根的化学成分和演化过程，可以了解地下沉积环境的特点，判断石油和天然气的形成条件和分布规律。
同时，干酪根中的有机质也是石油和天然气的主要来源，研究干酪根有助于预测石油和天然气资源的潜力和开发前景。
干酪根
生物有机组分
(类脂化合物、蛋白质、糖类和木质素)
被其它 生物吞食
保存到 沉积物（岩）中
氧化分解
沉机质
不溶有机质(干酪根)
2.干酪根的成分及结构
成分： 黑色或褐色粉末，是一种高分子聚合物，无固定的
化学成分C（79%）H（9%）O（3%）S（5%） N（2%）微量元素。
（二）干酪根（Kerogen）※ 1、干酪根的定义和形成 定义：油母质，沉积岩中不溶于非氧化型酸、 碱和非极性有机溶剂的分散沉积有机质。
生物有机组分
水体
成 岩 作 用
形成过程：
生物化学及化学降解
较小碎片
缩合作用、聚合作用
腐殖物质
失去O2 H2O NH3
干酪根
生
物
体
死亡
(藻类、细菌、浮游生物和高等植物)
干酪根 加氢、去氧、富集碳 石油
3.干酪根类型—化学分类
根据碳、氢、氧元素的组成，将干酪 根分为Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型 3种类型。
类型 H/C O/C 来源
Ⅰ型 1.1-1.6 0.06-0.16
Ⅱ型 1.1-1.35 0.08-0.2
Ⅲ型 0.7-1.1 0.1-0.25 高等植物
藻类、水生低 水生低等生 等微体生物 物
生油潜 力
大
中等
低
干酪根
煤结构示意图
干酪根的基本化学结构
低熟阶段：H/C=1.64,O/C=0.06 高熟阶段：H/C=0.83,O/C=0.013
以脂肪链为主，芳 香环为次，侧链杂原 子含量低，且以醚型 杂原子官能团为主。 主要的生油母质
Ⅰ型干酪根（Behar等，1987）
干酪根的基本化学结构
低熟阶段：H/C=1.34,O/C=0.196 高熟阶段：H/C=0.73,O/C=0.026
干酪根的元素 组成测定方法 元素分析仪
元素 分析 仪的 基本 原理
有机物在氧气燃烧，用 氧化剂使其充分氧化，使 各元素定量的转化为其对 应的氧化物
C转化为CO2 H转化为H2O N转化为N2O、 再还原为N2
热导池检测器
柱色谱
3、有机质官能团特征（红外光谱）
基团类型 主要吸收频带(cm-1) 2930 2860 烷基类型 (H) 1455 1375 720 1630~1600 芳基类型 (C) 反应的基团振动特征
具形态 部分
惰质组
粗粒体 菌类体
碎屑惰性体
有机碎屑
镜质体
菌藻类
颗石藻
层状藻
葡萄藻
菌解无定形
结构镜质体
惰质体
条 带 镜 质 体
菌 孢
菌核
菌核
角质体
孢粉体
孢粉体
孢粉体
暗色泥岩－藻类体
暗色泥岩－壳质组
暗色泥岩－镜质组和惰质组
2、干酪根的元素组成 干酪根是一种高分子聚合物，又不同于一般的 纯有机化合物，因而没有固定统一的元素组成
固定碳（%）
镜煤反射率RO（% ） H/C原子比 地 温（℃） 深 度（m） 孢粉颜色 主要反应 有机质成熟度
—55
干酪根演化规律
-- 精品--
3 、 热裂解甲烷气阶段——准变质阶段 • Ro 2％为深成阶段后期，有机质为高成熟
经过上述的深成阶段，干酪根上绝大部分可以断裂的侧 链和基团基本消失，已不再具有形成长链液态烃的能力。 残余的少量烷基链，尤其是已经形成的轻质液态烃在高温 下继续裂解形成大量的最稳定的甲烷。干酪根的结构进一 步缩聚形成富碳的残余物质。因此，该阶段也称为干气阶 段。 • 特点：
-- 精品--
门限温度：有机质开始大量转化成石油的温度。达到门限温度 的深度叫成熟点。
一般地，50~120℃作为石油门限温度范围。不同沉积盆地， 不同层位，门限温度不同。与有机质类型、埋藏时间有关。
松辽盆地 3.1~4.8℃/100m 加瓦尔油田（中东） 5.1℃/100m （世界第一大油田） 但是，不是温度越高越好。 太高，石油裂解成气态烃； 太低，生油速度太慢。
主要产物形成甲烷和低成熟油干酪根中结构不稳定的最先脱落下来在有利的保存条件下可形成生物气藏和一定量低熟油富含胶质和沥青原始的干酪根组成取决于有机质的类型及细菌改造的程度在成岩阶段后期杂原子键断裂形成coo以及一些高分子量的杂原子化合物如胶质沥青质
-- 精品--
以上分析得出两点认识： 有机质含量变化、干酪根结构变化及生成烃类组成的变化 说明油气生成具有阶段性，从而提出生油门限，门限温度和 成熟度等概念，为找油找气提供深度和温度的范围。
（3）准变质阶段 温度继续升高，镜质体反射率继续增大，Ro>2.0％，
残留的干酪根中仅含少量短烷基链。H/C和O/C原子比均 降到最低值，红外光谱中只有与芳核结构有关的谱带。干 酪根颜色变为黑色，荧光消失，芳香片层排列定向，干酪 根形成了愈来愈稳定的结构。该阶段以富碳、缩聚为特征。
-- 精品--
3 、 热裂解甲烷气阶段——准变质阶段 • Ro 2％为深成阶段后期，有机质为高成熟
经过上述的深成阶段，干酪根上绝大部分可以断裂的侧 链和基团基本消失，已不再具有形成长链液态烃的能力。 残余的少量烷基链，尤其是已经形成的轻质液态烃在高温 下继续裂解形成大量的最稳定的甲烷。干酪根的结构进一 步缩聚形成富碳的残余物质。因此，该阶段也称为干气阶 段。 • 特点：
-- 精品--
门限温度：有机质开始大量转化成石油的温度。达到门限温度 的深度叫成熟点。
一般地，50~120℃作为石油门限温度范围。不同沉积盆地， 不同层位，门限温度不同。与有机质类型、埋藏时间有关。
松辽盆地 3.1~4.8℃/100m 加瓦尔油田（中东） 5.1℃/100m （世界第一大油田） 但是，不是温度越高越好。 太高，石油裂解成气态烃； 太低，生油速度太慢。
主要产物形成甲烷和低成熟油干酪根中结构不稳定的最先脱落下来在有利的保存条件下可形成生物气藏和一定量低熟油富含胶质和沥青原始的干酪根组成取决于有机质的类型及细菌改造的程度在成岩阶段后期杂原子键断裂形成coo以及一些高分子量的杂原子化合物如胶质沥青质
-- 精品--
以上分析得出两点认识： 有机质含量变化、干酪根结构变化及生成烃类组成的变化 说明油气生成具有阶段性，从而提出生油门限，门限温度和 成熟度等概念，为找油找气提供深度和温度的范围。
（3）准变质阶段 温度继续升高，镜质体反射率继续增大，Ro>2.0％，
残留的干酪根中仅含少量短烷基链。H/C和O/C原子比均 降到最低值，红外光谱中只有与芳核结构有关的谱带。干 酪根颜色变为黑色，荧光消失，芳香片层排列定向，干酪 根形成了愈来愈稳定的结构。该阶段以富碳、缩聚为特征。
-- 精品--
干酪根
干酪根的元素及化合物组成和结构变化都很大，干酪根的类型和演化程度不同，具有不同的结构模型，因此， 不可能存在干酪根的单一结构模型。
我国黄县褐煤有机质的结构与绿河干酪根及腐泥煤的结构不同。秦匡宗等研究表明，黄县褐煤的主要结构参 数为:芳碳率0.59;芳氢率0.21;芳族取代率0.54;芳族内平均环数为2。以100个碳原子为基准，结合元素分析， 其化学结构式为C100H102O24N2S，设杂原子氮与硫均以杂环状态存在。
干酪根是沉积有机质的主体，约占总有机质的80%-90%，研究认为80%以上的石油烃是由干酪根转化而成。干 酪根的成分和结构复杂，是一种高分子聚合物，没有固定的结构表达式。
演化史
Ⅲ型干酪根地史上，从前寒武纪到泥盆纪，沉积有机质的唯一来源是海洋浮游植物（藻类）和细菌，在泥盆 纪以后，高等植物开始重要起来。尤其是在成煤作用上。但就对沉积有机质的贡献来看远不及海洋浮游植物和细 菌。这主要基于下列原因：
来源
Ⅱ型干酪根
石油及天然气来源于沉积有机质。对生成石油及天然气的原始物质而言，以沉积物（岩）中的分散有机质为 主。沉积物（岩）中的沉积有机质经历了复杂的生物化学及化学变化，通过腐泥化及腐殖化过程形成干酪根，成 为生成大量石油及天然气的先躯。
干酪根（Kerogen）一词最初被用来描述苏格兰油页岩中的有机质，它经蒸馏后能产出似蜡质的粘稠石油。 为人们所普遍接受的概念是：干酪根是沉积岩中不溶于一般有机溶剂的沉积有机质。与其相对应，岩石中可溶于 有机溶剂的部分，称为沥青。
（1）地史上高等植物的出现明显晚于浮游植物。
（2）无论古今，海域面积明显大于陆地。
（3）浮游植物与细菌比高等植物高产。
因此，海洋浮游植物与细菌提供的沉积有机质的总量要比陆生高等植物大得多。以植物为例，现今陆地上年 产量不及总产量的1/7。浮游植物、细菌以及高等植物等随着沉积埋藏逐渐演化为有机质，沉积有机质演化为腐 殖酸，进而演化到干酪根。
我国黄县褐煤有机质的结构与绿河干酪根及腐泥煤的结构不同。秦匡宗等研究表明，黄县褐煤的主要结构参 数为:芳碳率0.59;芳氢率0.21;芳族取代率0.54;芳族内平均环数为2。以100个碳原子为基准，结合元素分析， 其化学结构式为C100H102O24N2S，设杂原子氮与硫均以杂环状态存在。
干酪根是沉积有机质的主体，约占总有机质的80%-90%，研究认为80%以上的石油烃是由干酪根转化而成。干 酪根的成分和结构复杂，是一种高分子聚合物，没有固定的结构表达式。
演化史
Ⅲ型干酪根地史上，从前寒武纪到泥盆纪，沉积有机质的唯一来源是海洋浮游植物（藻类）和细菌，在泥盆 纪以后，高等植物开始重要起来。尤其是在成煤作用上。但就对沉积有机质的贡献来看远不及海洋浮游植物和细 菌。这主要基于下列原因：
来源
Ⅱ型干酪根
石油及天然气来源于沉积有机质。对生成石油及天然气的原始物质而言，以沉积物（岩）中的分散有机质为 主。沉积物（岩）中的沉积有机质经历了复杂的生物化学及化学变化，通过腐泥化及腐殖化过程形成干酪根，成 为生成大量石油及天然气的先躯。
干酪根（Kerogen）一词最初被用来描述苏格兰油页岩中的有机质，它经蒸馏后能产出似蜡质的粘稠石油。 为人们所普遍接受的概念是：干酪根是沉积岩中不溶于一般有机溶剂的沉积有机质。与其相对应，岩石中可溶于 有机溶剂的部分，称为沥青。
（1）地史上高等植物的出现明显晚于浮游植物。
（2）无论古今，海域面积明显大于陆地。
（3）浮游植物与细菌比高等植物高产。
因此，海洋浮游植物与细菌提供的沉积有机质的总量要比陆生高等植物大得多。以植物为例，现今陆地上年 产量不及总产量的1/7。浮游植物、细菌以及高等植物等随着沉积埋藏逐渐演化为有机质，沉积有机质演化为腐 殖酸，进而演化到干酪根。
第2章_干酪根ppt(改动), 教授级
轻
-10
-15
-20
-25
-30
-35 13C
果胶 蛋白质 半纤维素 总碳水化合物 总有机碳
乙醇抽提类脂物 纤维素 木质素 氯仿抽提类脂物 海相高等植物 湖沼高等植物 陆生生物 浮游生物 淡水浮游生物
重
-20
-25
-30 13C
1000 1500 2000 2500 3000
3500
4型
3型
2型
干酪根是一种高分子聚合物，又不同于一般的 纯有机化合物，因而没有固定统一的元素组成
干酪根的元素 组成测定方法
元素分析仪
元素 分析 仪的 充分氧化，使 各元素定量的转化为其对
应的氧化物
热导池检测器
柱色谱
C转化为CO2 H转化为H2O N转化为N2O、 再还原为N2
3、有机质官能团特征（红外光谱）
基团类型
烷基类型 (H)
芳基类型 (C)
含氧基团 (O)
主要吸收频带(cm-1)
反应的基团振动特征
代表符号
2930 2860 1455
1375 720
1630~1600 870 820 750
3600~3200 1710
1100~1000
脂肪链的甲基(—CH3)、次甲 Ka1
13C
0 00
(13C /12C)样品 (13C /12C)标准 (13C /12C)标准
1000
通用PDP标准是美国卡罗林纳州白垩系Peedee中的 箭石13C/ 12C，其值为1123.72*10-5。
我国石油系统采用的标准为周口店奥陶系灰岩，其值
13C/ 12C，为1123.6*10-5。
重
具形态 部分
干酪根类型和生烃能力评价
干酪根类型和生烃能力评价干酪根（Kerogen）一词最初被用来描述苏格兰油页岩中的有机质，它经蒸馏后能产出似蜡质的粘稠石油。
现在为人们所普遍接受的概念是：干酪根是沉积岩中不溶于一般有机溶剂的沉积有机质。
与其相对应，岩石中可溶于有机溶剂的部分，称为沥青。
一、干酪根基本情况：（1）干酪根定义:为腊状有机物质。
是动植物遗骸(通常是藻类或木质植物)在地下深部被细菌分解，除去糖类、脂肪酸及氨基酸后残留下的不溶于有机溶剂的高分子聚合物。
除了含有碳、氢、氧之外，也含有氮和硫的化合物。
（2）干酪根来源石油及天然气来源于沉积有机质。
对生成石油及天然气的原始物质而言，以沉积物（岩）中的分散有机质为主。
沉积物（岩）中的沉积有机质经历了复杂的生物化学及化学变化，通过腐泥化及腐殖化过程形成干酪根，成为生成大量石油及天然气的先躯。
干酪根是沉积有机质的主体，约占总有机质的80%-90%，研究认为80%以上的石油烃是由干酪根转化而成。
干酪根的成分和结构复杂，是一种高分子聚合物，没有固定的结构表达式。
（3）干酪根成分:有固定的化学成分，主要由C、H、O和少量S、N组成，没有固定的分子式和结构模型。
Durand等对世界各地440个干酪根样品的元素分析结果表明，平均C占76.4%，H占6.3%，O占11.1%，三者共占93.8%，是干酪根的主要元素成分。
又称油母质、油母。
来源于希腊字keros，是蜡的意思。
1912年，布朗(A G Brown)首次用该术语表示苏格兰油页岩中的有机物质，它们经过蒸馏生成蜡状稠油。
以后的学者通常将干酪根与生油母质联系起来。
1980年，杜朗(B Durand)在《干酪根》一书中将其定义为：沉积物中不溶于常用有机溶剂的所有有机质，包括各种牌号的腐殖煤(泥炭、泥煤、烟煤、无烟煤)、藻煤、烛煤、地沥青类物质(天然沥青、沥青、焦油矿中的焦油)、近代沉积物和泥土中的有机质。
这个定义的内涵太广泛，于是将其简化为：干酪根是沉积物中的溶于非氧化的无机酸、碱和有机溶剂的一切有机质。
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干酪根是一种高分子聚合物，又不同于一般的 纯有机化合物，因而没有固定统一的元素组成
干酪根的元素 组成测定方法
元素分析仪
元素 分析 仪的 基本 原理
有机物在氧气燃烧，用 氧化剂使其充分氧化，使 各元素定量的转化为其对
应的氧化物
热导池检测器
柱色谱
C转化为CO2 H转化为H2O N转化为N2O、 再还原为N2
能团。
低演化阶段
高演化阶段
芳香族环状化合物 饱和环状化合物
杂环化合物 脂族链
II 型干酪根中心分子排列的构造模式
（Tissot,1975）
o
10 A
直径一般小于10A 浅处
层间距 3.4A~8A
深处
层间距 3.4A~4A
每一层由 7~8个芳 香核组成
5~6层单层 碳网组成
d Lc
La
d=3.352A
深 度（m） 孢粉颜色 主要反应
—1,000
浅黄，橙 黄
生物化学
1,000 —4,000 橙 —— 褐 热催化
轻质油，湿 气
低挥发分的 烟煤
75 —85
1.3 —2.0
0.69 —— 0.62
150 —200
4,000 — 6,000
深褐
热裂解
准变质阶段
高温甲烷 半无烟煤，无
烟煤 85 — 2.0 —
重
轻
-10
-15
-20
-25
-30
-35 13C
果胶 蛋白质 半纤维素 总碳水化合物 总有机碳
乙醇抽提类脂物 纤维素 木质素 氯仿抽提类脂物 海相高等植物 湖沼高等植物 陆生生物 浮游生物 淡水浮游生物
重
-20
-25
-30 13C
1000 1500 2000 2500 3000
3500
4型
3型
2型
1型 图例
泌阳凹陷核桃园组干酪根13C值
官能团中的氧数量
（与干酪根有关的WB%）
其它的 酮 羧酸 酯（非羧基）
5
I型
总氧量=4.6%
0
5
II型
总氧量=10.3%
0
15
III型
总氧量=27.5%
10
5
0
浅层未成熟的不同类型干酪根中结合 在各种官能团内的含氧量
三、干酪根的主要研究方法
人工 降解法
Ⅲ型干酪根
具有生气能力
五、干酪根的类型划分
深 成 作 用
干酪根类型及演化图
2.0
1.5 H/C
1.0
0.5
Ⅰ型 Ⅱ1 型
潍北盆地北部凹陷 Ek 潍北盆地灶户断鼻 Ek 苏北盆地 Ef 1 苏北盆地 Ef 2 苏北盆地 Ef3 苏北盆地 Ef 4 黄骅坳险Ek
Ⅱ2 型
Ⅲ型
Ro=1.0%
Ro=0.5%
脂肪链和芳香环组成， 以脂基为主的杂原子官 能团占有很大的比例。 具有生油、生气的能力
Ⅱ型干酪根
干酪根的基本化学结构
低熟阶段：H/C=1.05,O/C=0.281
高熟阶段：H/C=0.67,O/C=0.059
与Ⅱ型干酪根结构较 为接近，但芳香环更多、 分子结合的更大一些；分 子的侧链是以酚羟基、醌 和芳羧基为主。
＜0.62 200 —
6,000
黑
热裂解
有机质成熟度 未 成 熟
成熟
高成熟
过成熟
13C
0 00
(13C /12C)样品 (13C /12C)标准 (13C /12C)标准
1000
通用PDP标准是美国卡罗林纳州白垩系Peedee中的 箭石13C/ 12C，其值为1123.72*10-5。
我国石油系统采用的标准为周口店奥陶系灰岩，其值
13C/ 12C，为1123.6*10-5。
生油潜量大的富氢富脂肪链的干酪根在红外光谱上烷基吸收峰高， 而含氧基团峰低；生油潜量小的干酪根则含氧基团吸收峰高和芳基 峰高，而烷基峰低。利用红外光谱特征可以研究干酪根的成熟度和类型。
4、干酪根的碳同位素组成
同位素是指质子数相同，而中子数不同的原子
碳的质子数为6，中子数分别6、7、8
碳的天然同位素为12C、13C、14C 其中碳14C同位素是放射性同位素，不稳定
0.0
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
O/C
烃源岩干酪根的元素组成范氏图
六、干酪根的成熟度
反射率(RO%)测量原理:
在波长546nm(绿光处)， 镜质体抛光面的反射光强度对 与垂直入射光强度的百分比。
样品直方图
25
20
15
10
5
0 0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5
每块样品测量20～50个镜质体的Ro进行统计计算， 用计算机划出直方图，寻找样品的正态分布，取值 求出测量有效点n、Ro平均值和标准偏差s。
1、干酪根的显微组成
干酪根 的显微 组成鉴 定的主 要方法
透射光
反射光
荧光 高倍电 镜扫描
鉴定干酪根的透光性、形态和结构
鉴定干酪根的反光性、形态、结构和突起 鉴定干酪根在近紫外光激发下发射 较长波长的光——荧光 研究干酪根的显微结构及其晶格成像
碳酸盐
石英
蚀变部分 凝胶化有机质
具结构的 有机碎屑
颗粒状、薄膜状和 亚胶体状的有机物
有机组分
粘土物
沉积岩无机组分和有机显微组分
显微组分组
显微组分
藻质体
壳质体
腐泥组
镜质组 惰质组
富氢无定型 结构镜质体 无结构镜质体 碎屑镜质体 贫氢无定型
丝质体 半丝质体 微粒体 粗粒体 菌类体 碎屑惰性体
显微亚组分
化石藻质体 碎屑藻质体 孢粉体 角质体 树脂体 木栓质体 碎屑壳质体
形态完整性
微化石 有机碎屑 微化石组成
干酪根在岩石中的相对含量
总的岩石
矿物
对含有机质的沉积岩通 过盐酸、氢氟酸处理矿 物质后，分离出来的
总的有机质
干酪根
（不溶）
含C、H、O、S、N 重分子，分子量 一般超过500
沥青部分 （溶于有机溶剂）
沥青+树脂
芳香烃 饱和烃
只含C、H 重分子， 分子量一 般小于600
天然气 2 1011t
全部干酪根 1016t
基(>CH2)官能团的伸缩振动
>CH2 、—CH3的不对称弯曲 振动
>CH3的对称弯曲振动 脂肪链 —(CH2)n— 的C—C骨架振动 芳环中C=C骨架振动
K1455 K1375 K720
K1630
芳环CH的面外变形振动
Karo
OH的伸缩振动
羰基、羧基的C=O的伸缩振 动
芳基烷基中C — O,C — O — C伸缩振动
页岩油 5 1011t
在煤中 1013t
油 41011t
在富含 有机物 页岩中 1014t
沥青”A” 3 1011t
在油页岩中 1012t
通过 热解 生成
干酪根与各种化石燃料最大资源量的比较
二、干酪根的组成
1、干酪根的显微组成 2、干酪根的元素组成 3、干酪根的基团组成 4、干酪根的碳同位素组成
主要用于干酪根结构特征研究。能较好的 区分谱图中的脂肪族（包括脂环族）、芳 香族（包括烯烃）和羰基（包括酮和醛）。
四、干酪根的结构特征
绿河页岩干酪根的结构 Duran(1982)
异戊二烯烃 取代基
正烷烃 取代基
甲基酮酯 取代基
异戊二烯酯 取代基
截留的性质 未知化合物
干酪根
芳香酯 取代基
酯取代基
O
KOH K1710
K1100
物质分 子中的 基团在 连续红 外光照 射下， 可吸收 振动频 率相同 的红外 光，形 成该分 子特有 的红外 光谱。
K1630
KOH
Ka1
K1710
K
不同类型干酪根的红外光谱典型示例
芳环CH的面 外变形振动
芳环中C=C 骨架振动
OH的伸 缩振动
陆相干酪根的红外光谱图
干酪根
C16酸
交联植醇 氧化断链可能 的侧链位置（CrO3）
异戊二烯链
不饱和脂肪链
不饱和脂肪酸
绿河页岩的干酪根网络的亚单元模式
类胡萝
甾
萜
卜素
甾
甾
甾
类胡
萜
萝卜素
萜
杂环 分子
绿河页岩干酪根的结构模式
绿河页岩 I型 干酪根结构示意图
推测干酪根很 可能是由桥键交 联的核组成的三 维大分子。核是 由堆积的2~4个 平行程度不一的 芳香片状体组成。 每一片状体或层 状体包含数目小 于10的缩合芳香 族的环状化合物 及少数杂环化合 物。这些环状、 片状体的直径一 般小于10A。每 个堆积体的层数 常是2个，层间距 3.4A~8A，核上带 有各种脂肪链族， 环烷环和各种官
第三章 干酪根
一、干酪根的定义 二、干酪根的组成 三、干酪根的研究方法 四、干酪根的结构特征 五、干酪根的类型划分 六、干酪根的成熟度
一、干酪根定义
干酪根（Kerogen）：一词源于希腊字Keros，意为蜡。
B.Durand的定义：分散在沉积物中不溶于常用有机溶剂的所有 有机质，包括各种牌号的腐殖煤（泥炭、褐煤、烟煤、无烟煤）
干酪根的成熟度
有机质成熟演化的阶段性
成岩演化阶段 成岩阶段
烃类产物
生物甲烷
煤阶固定碳（%） 镜煤源自射率RO（%）泥炭，褐 煤
—55
—0.5
H/C原子比
＞0.84
深成阶段
重质油，干 气
高挥发分的 烟煤