有机地化综合

1、第1题1、奇偶优势：在富含陆源碎屑物质的有机质中，正构烷烃多以Nc27、nC29、nC31为主，具有明显的奇碳数优势，随着有机质的成熟度增加，这种优势逐渐消失。2、偶奇优势：来源于碳酸盐岩和蒸发岩的有机质具有偶奇优势的正构烷烃，偶尔在原油中也可见，常伴随有高的植烷/姥鲛烷值。在盐湖沉积过程中，在高盐度的强还原环境中沉积的有机质，也具有偶奇优势，如江汉盆地潜江组的生油岩和原油。主要原因是：高度还原环境，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，超过其脱羧基作用，造就了偶数碳相对于奇数碳正构烷烃优势，以及植烷对姥鲛烷的优势；而在还原条件较差的环境中，以脱羧基作用为主，因此形成奇数碳相对于

2、偶数碳正构烷烃以及姥鲛烷相对于植烷的优势。3、CPI（碳优势指数）：用来表示C25-C33之间正构烷烃的奇数碳分子与偶数碳分子含量的比值，用来指示烃源岩的成熟度。沉积岩有机质CPI值1.2（或1.15），就可列为生油岩，且越接近1的附近，就愈成熟。CPI=1/2(C25+C27+C33)/（C24+C26+C32）+ (C25+C27+C33)/（C24+C26+C34） 4、OEP（奇偶碳优势值）： OEP=(Ci+6Ci+2+Ci+4)/(4Ci+1+4Ci+3 )(-1)i+1 其中i为主峰碳碳数减2，例如主峰碳数为17，则i为15，式中的分母即为偶碳量，当主峰碳为18时，则指数为负值，

3、分子分母颠倒，最终又使分母为偶碳。一般认为OEP1.2时，生油岩进入成熟阶段。主峰碳：6、海陆有机质分布差异：（1）、相同点：海相和湖相烃源岩形成的沉积环境均有稳定的水体；水体中生物繁盛，能提供大量的生油物质；具有较强的还原环境，有利于有机质的保存；（2）差异：湖相水体范围有限，变化大，海洋水体巨大，比较稳定；沉积烃源岩的湖泊多为构造凹陷，受裂谷或断裂控制，海相烃源岩则与海平面升降以及古海洋环境密切相关；湖水在湖盆的滞留时间较短，水位变化大，而海水在海盆中滞留时间较长，水位变化缓慢；湖泊水体相对安静，一般具有较深的水体的缺氧环境，海洋的风浪较大，其影响的深度较大，深部还有强大的底流影响，缺氧条

4、件仅在特殊的环境下出现。海相烃源岩发育的有利场所：前缘斜坡、淹没台地及深水盆地等有利于海相烃源岩的发育，而受限制的台地内部及近岸碳酸盐岩台地边缘的烃源岩发育条件一般，开阔台地和台地边缘则相对不利于海相烃源岩的发育；陆相烃源岩发育的有利环境：（1）半深水-深水湖相及各种类型沼泽相是烃源岩形成的最有利相带。（2）长期持续沉降的凹陷有利于有机质的保存和优质烃源岩的形成。（3）陆相沉积盆地的多旋回性有利于有机质的保存。（4）近海湖盆有利于形成好的生油气层。第2题7、支链和类异戊二烯烷烃（侯，p-209）8、pr/ph不论是石油中还是沉积岩中，最重要和研究最多的是姥鲛烷和植烷，它们来源于植物叶绿素的植醇

5、侧链，在氧化条件下植醇先形成植烷酸，经脱羧作用形成姥鲛烷，而在还原条件下，植醇保存iC20骨架，加氢形成植烷，因此，可以利用Pr/Ph比值来指示有机质沉积环境的氧化还原条件。9、Pr/n-c17 ph/n-c18第3题规则甾烷：凡是具有以下特征的甾烷称为规则甾烷：在C-10和C-13上有一个甲基，有五个手征性碳原子（C-5,C-14,C-17，C-20和C-24）（侯读杰）。结构如下甾烷通常在M/Z=217和231下鉴定,M/Z代表质荷比，常见的规则甾烷为C27C29，C27母源：低等水生生物和藻类；C29母源：藻类和陆源高等植物，意义：因此常根据C27、C28、C29甾烷的分布和相对含量的高

6、低来确定原油的母质来源和进行油源对比。m/z=191 C19-C29 三环萜烷：通常用m/z=191谱图识别长侧链三环萜烷（碳数范围多从19到30），结构特征为环上带有一个异戊二烯结构单元的长链，主要为藻类或细菌成因，广泛分布于湖相、浅海相沉积物中。C29-C35藿烷：五环三萜烷中最重要的一类，五环三萜烷是由六个异戊二烯结构单元组成的五个环包含有30个碳原子的环烷烃，其中把E环为五元碳环并且碳数由27至35（往往缺28）的系列的称之为藿烷系列，主要生源为原核生物和细菌，细菌藿四醇是更合适的前身物。伽马蜡烷：非藿烷系列的五环三萜烷化合物，是通过还原四膜虫醇生成，代表高盐度湖相和非海相、强还原和水

7、体分层（张立平等）环境，具有高特效性。Ts，Tm：正常的藿烷的碳数为C30，当少三个CH2时称之为三降藿烷，其中最常见的为17（H）-22,29,30三降藿烷和18（H）-22,29,30三降藿烷，前者称为Tm后者称为Ts，两者比值可作为成熟度指标。甾烷和藿烷成熟度参数：藿烷成熟度指标:1 “莫烷”（）、“藿烷”（）、生物构型（）比热稳定性顺序：，型藿烷在未成熟沉积物中占优势，而在成熟源岩和原油中含量低，型藿烷主要存在于成熟烃源岩和原油中。2 藿烷22s/(22R+22S)22s/(22R+22S),随着成熟度增加到生油门限，该比值从0增大到0.6左右。3 Tm/Ts成熟度指标随着成熟度的增加

8、，Tm逐渐消失，Ts相对浓度增加。与此相类似的参数还有C29Ts/C30藿烷和C30重排藿烷/C30藿烷。甾烷成熟度参数：1 20S%：C2920S/(20S+20R)比值会随着成熟度的升高而增大，对于未成熟样品，20S/（20R+20S）值约为0，而成熟样品该值为0.50.6(平衡状态，20S：20R=55%：45%)，而在生油窗比值达到终点值，相当于镜质体反射率Ro为0.8%。国外学者常常用该参数进行有机质演化阶段划分，小于0.2为未熟，0.20.3为低熟，大于0.3为成熟阶段。2 %：C29 (20S+20R)/ C29(20S+20R) + C29 (20S+20R)构型将向地质条件下

9、更为稳定的构型转化，这样比值也会随着成熟度增高而增大。该比值在生油带的前半段骤然上升，从0到0.5最高可达0.8，终点值在生油窗的中后阶段，对中国陆相沉积物，该比值小于0.15为未成熟，0.150.3为低熟，大于0.3为成熟阶段。3 C26甾烷（侯读杰书）21-降胆甾烷的相对浓度也用来评价生油窗中晚期的成熟度，如怀俄明州原油中21-降胆甾烷/21-降胆甾烷+24-降胆甾烷+27降胆甾烷的值随着原油其他成熟度参数的增加而升高4 低相对分子质量甾烷/高相对分子质量甾烷（侯读杰书）比如Mackenzie等认为，三芳甾烷的C20/C28+C20在生油窗末期，其值大于1。金刚烷：金刚烷是由四个椅式六元环

10、形成的一个立体笼形结构的烃，分子中比环己烷多四个碳和四个氢，分子式为C10H16结构与金刚石相似，但不是金刚石制得，发现于某些地区的石油中。含量可以还原裂解程度。第4题4.芳烃: 苯、菲、萘的结构式；甲基菲成熟度参数；单芳甾烷、三芳甾烷与成熟度；（1）苯萘菲结构式：苯（C6H6）：萘（C10H8）：菲（C14H10）：蒽（C14H10）（2）甲基菲成熟度参数：未成熟样品：1-甲基菲、9-甲基菲占优势 随温度增高，有机质成熟，2-甲基菲、3-甲基菲丰度增加这两个指数随埋藏深度产生由小到大再逐渐变小的变化。Radke指出：当有机质演化达到Ro1.35%，各指数由峰值转为下降。（3）单芳甾烷、三芳甾

11、烷与成熟度：随温度增加，甾族化合物侧链开始断裂，失去烷基，由C27-C29单芳甾烃转化为C20+C21单芳甾烃。 或由C26-C28三芳甾烃转化为C20+C21三芳甾烃。芳构化程度指标：三芳环甾族/（单芳环甾族三芳环甾族）成熟度指标：第5题第6题 微生物降解的相对顺序原油中生物标志物抗生物降解的能力一般按下列顺序增强：正构烷烃异构烷烃类异戊间二烯烷烃甾烷藿烷（重排甾烷）芳构化甾烷卟啉第7题自然界中有机碳、有机硫的循环过程； 控制TOC的主要因素是什么？有机碳循环 1）两个有机碳循环具体如下：重要的生物有机碳循环生物泵生物碳泵在浅水区浮游植物光合作用固定CO2、在深水区有机质沉降、降解作用的总体

12、效应是将CO2和其他营养物从表层转移到深海生物泵。 海洋的温盐环流（特别是上升流）, 能够将营养物和富 CO2的水送回到表层，于是补偿了生物泵移去的营养物。有机硫循环：有机硫成因有机硫循环过程：有机硫循环图（与上面的基本一样）：具体文字描述过程部分，每个人按图理解来写，别人理解写的反而不好记忆这里不做描述。有机质丰度的主要控制因素沉积物中有机质的数量和性质不仅取决于生物的发育，还取决于有机质的来源和有机沉积环境。（1）有机物产率原始有机物产率高，有机物的供应量也大，有机质的丰度也大。有机质含量高，可造成还原环境，有利于有机质的保存。影响因素：古气候条件；营养物质；水体环境；海洋上升流。（2）有

13、机质类型地质历史时期水介质环境中有机质物质的天然组合寒武-志留：细菌、藻类和浮游动物；泥盆-侏罗：细菌、藻类和浮游动物，少量高等植物；白垩-近代：细菌、藻类和浮游动物，高等植物。（3）沉积环境 沉积作用虽然可以发生在水上环境（如风成沉积），但绝大部分发生在覆水盆地中。同时，水上沉积物中即使有有机质，由于与空气充分接触氧化，有机质也无法保存。因此，下面主要讨论水体环境。首先需要剖析环境的物理、化学及生物学参数及其对有机质沉积的影响。 水体环境的物理参数物理环境是指沉积物和有机质从中降落的沉积介质的动态和静态的物理性质。对有机质沉积有重要影响的物理参数：1） 水流流速碎屑颗粒在流水中的三种搬运方式

14、：悬浮、跳越、滚动分散有机质主要呈悬浮搬运。沉积物颗粒在水体中的沉降速度（mm/s），可用斯托克斯公式计算：该公式对砂粒沉积大体适合，对于粘土和有机质颗粒，一经搬运，很不容易沉积下来，大都搬运到水盆地比较平静的环境，通过粘土与有机质的粘合作用才能沉积。2） 粘土矿物与有机质的絮凝作用机理：（ J. Bernal & E. T. Degens ）l 浮游植物释放、分泌有机物与粘土矿物，特别呈悬浮状态粘土发生絮凝作用，形成大粒聚合体迅速沉积下来。l 浮游动物以泥质物为食，在体内粘土与有机成分粘合，以粪粒形式排出，迅速沉积。主要在波浪弱的静水盆地中发育，对溶解有机质的凝絮。3） 水体深度与波

15、浪基面的的深度浪基面以下静水低能环境浪基面以上湍流高能环境水体过深，不利有机质保存，因在有机质经过很深水体时，常被其它生物或氧气所消耗。4） 沉积速度与沉降速度沉积速度对有机质的影响较为复杂，一般说，过快沉积有“稀释作用”，而过慢有机质会被“暴露氧化”，都不利于有机质的保存。“稀释效应”（diluting effect） ：在有机物供应恒定时，有机质丰度与碎屑沉积速度成反比，无机物“稀释”了有机物。水体环境的化学参数l 氧化-还原电位(Eh)：当Eh值等于零时为中性，正值为氧化环境，负值为还原环境。有机质只有沉积在还原条件下才能保存持久。 有机质主要保存在强还原带弱还原带，沉积物中有机质含量丰

16、富，本身就指示了处于良好的还原环境。如“黄铁矿”。l 酸碱度(pH值)：当pH7.8时，有机质常与碳酸盐一起沉积，有机质含量较高，就形成碳酸盐岩生油岩。这种环境缺乏陆源沉积物补给，有机质多为腐泥型。在pH7的强酸沼泽环境，堆积了以腐植型为主的有机质。l 盐度：在淡水、微咸水和正常咸水环境，水生生物都可大量发育。超咸水环境不利于生物发育，只剩下少数喜盐生物。咸度周期性变化的环境，可造成不同生物群落的周期性繁殖和死亡，提供十分丰富的有机质沉积。一定水深的湖水的盐度分层可以造成底水缺氧，有利于有机质的保存。l 温度：温度影响许多矿物和气体的溶解度，故对化学沉淀有重大影响。如一些盐类矿物需要在具有一定

17、封闭的环境、气候炎热干燥，蒸发作用强烈的水盆地中才能沉积。水生生物的发育与温度有关。生物礁生活在热带海洋中；显微粒状灰质藻，主要生长在温暖地区；硅藻大量发育在寒冷地区。对有机质沉积和保存最有影响的是热带、温带水盆地内温跃层的存在。水体环境的生物参数l 提供有机质和沉积物来源：生物的高生产率提供大量的有机质来源。l 改变沉积环境：生物活动引起CO2含量的变化可以影响碳酸盐的沉淀或溶解搬运。特别是生物的呼吸作用和有机质分解作用都消耗氧气，并产生大量CO2、H2S、NH3、CH4等气体，造成下部水体和沉积物的缺氧还原环境，为有机质沉积、保存创造了基本条件。原地底栖生物及遗迹化石大量发育的沉积层，反而

18、说明当时为含氧环境，不利于有机质保存。l 加速沉积过程：主要表现为有机质与粘土矿物的絮凝作用，它既是物理过程，又是生物过程。l 消耗、改造有机质：对于大量的高等植物有机质，细菌的分解，还原作用更是主要的。在营养丰富、条件适宜时，细菌的繁殖速度是极其惊人的。它大量消耗各种有机质，本身的有机质体又提供了更富类脂物的有机质。这可视为对有机质的改造作用。有利的沉积环境是：表面水体中具有高的有机生产力（率）；下部水体中为还原环境；地理上为封闭-半封闭环境；停滞的水体，低能沉积环境和超过浪基面深度的中等水深；较高的沉降速率，欠补偿的沉积环境。第8题8、索式抽提的含义、族组分有哪些？如何进行分离？索氏抽提:

19、利用相似相容原理从固体物质中反复萃取可溶化合物的一种方法，因其反复抽提，所以又叫连续抽提法。通常用索氏抽提器进行，索氏抽提器由提取瓶、虹吸管、滤纸套、玻璃管和冷凝器组成。工作原理：称取已经碎好的岩样（100目以下，0.177m）装入滤纸套内，有机溶剂（国内通常用三氯甲烷）装入提取瓶中然后对提取瓶进行加热，使有机溶剂气化通过玻璃管进入冷凝管液化之后滴进滤纸套内开始浸提样品，待虹吸管内三氯甲烷液面达到一定高度，溶解萃取化合物的溶液进入提取瓶中，然后反复循环进行提取。这种抽提比较完全，适用于定量分析，但抽提时间长，不同岩样有严格的抽提事件碳酸盐岩氯仿抽提48h，泥岩和页岩氯仿抽提72h，煤样更难抽提

20、所需时间更长。族组分：国内常用的有机溶剂为三氯甲烷（氯仿），用氯仿抽提岩样中的可溶有机物统称为氯仿沥青“A”，可溶沥青是十分复杂的混合物，可以把其分为饱和烃、芳烃、非烃和沥青质四个组分。分离方法：主要采用柱色层、薄层色谱、液相色谱等基本原理:根据可溶沥青中不同化合物在流经分离柱内的吸附剂时，同吸附剂间的吸附性能不同，以及各种有机冲洗剂的极性不同，其脱附快慢不同的原理，选择适当的吸附剂配比及冲洗剂用量，可以把原油中各组分分离。目前常采用柱色层法，以硅胶和氧化铝为吸附剂，用正己烷可以把可溶组分和沥青质分离然后用石油醚、苯、苯-乙醇可以依次将可溶组分的饱和烃、芳香烃、非烃馏分分离然后用质量法计算并求

21、得各组分含量。流程图如下：第9题第10题第11题第12题第13题13.不同阶段有机质的演化特征和Tissot的生油气模式；（1）不同阶段有机质演化特征：1）成岩作用阶段2）深成作用阶段3）准变质作用阶段（2）Tissot生烃模式1） 生物化学生气阶段2） 热催化生油气阶段3） 热裂解生凝析气阶段4） 深部高温生气阶段课本P158第14题14、试根据有机地球化学课程所学习的分析测试内容，设计一套对野外考察进行烃源岩评价的分析测试方案，并说明其主要分析测试的目的。实验步骤：（1） 野外采集烃源岩样品（全岩）；（2） 结合化学分离法和物理分离法，分离提取干酪根；（3） 利用全岩样品和Rock-eva

22、l分析仪进行岩石热解分析，测出Tmax，S0，S1，S2 ，S3和S4；（4） 将全岩样品粉碎，并用索氏抽提法抽提氯仿沥青“A”并测其含量；（5） 将干酪根样品粉碎，在显微镜下观察并统计干酪根显微组分和相对含量；（6） 利用干酪根样品和元素分析仪测出干酪根的H/C和O/C；（7） 利用干酪根样品在油浸状态下测出其镜质体反射率Ro。评价：（1） 有机质丰度1）利用岩石热解法得到的数据求TOC，TOC= 0.083(S0+S1+S2)+S4/10；利用TOC评价有机质丰度2）利用氯仿沥青“A”含量评价有机质丰度。（2）有机质类型1）利用干酪根显微组分评价有机质类型；2）利用H/C和O/C投至图版中

23、，评价有机质类型；3）利用岩石热解法得到的数据求类型指数TI，TI=S2/S3,用TI评价有机质类型。（3）有机质成熟度1）利用镜质体反射率Ro评价有机质成熟度；2）利用干酪根显微组分评价有机质成熟度；3）利用岩石热解法得到的数据求产率指数PI，PI=（S0+S1）/(S0+S1+S2)，用Tmax和PI评价有机质成熟度。第15题十五、油源、油油对比方法:总组成对比法：包括：物理特性（颜色、比重、粘度）、烃类组成、元素浓度（硫、氮、钒、镍）和比值（V/(V+Ni）、全油同位素、族组成同位素等。它们反映的是油和烃源岩中有机物分子的综合特征。分子组成法：1、轻烃组成，有两种方法：配对法和单组分浓度

24、对比单组分浓度对比：将c5-c10各种化合物浓度进行对比，由于影响浓度的因素很多，应用受到限制；配对法：将化学结构和沸点相同(近)的烃类成分配对。用每对中的各组分的浓度比值进行对比2、C15+正构烷烃常根据正构烷烃气相色谱图计算单个组分的百分含量，以碳数为横坐标，百分含量为纵坐标，绘出碳数分布曲线图。333、类异戊二烯烷烃4、甾类和萜类化合物结构独特，性质稳定，尤其是可以抵抗微生物降解，所以在油源对比中起着很大的作用。常采用甾类和萜类化合物系列的分布型式及特征化合物作为油、油和油、源对比参数。对于遭受中等甚至强烈的生物降解的石油，生物标志化合物具有独特的效能。5、碳同位素6、硫同位素通过实验模

25、拟研究显示原油与干罗根的硫同位素接近，相差小于2%；Cai et al. (2009a & b)提出快速埋藏、快速生烃的盆地，有机硫同位素值可应用于油源对比7、微量元素常用钒和镍，V/Ni<1为陆相环境，V/Ni>1为海相环境，而且，V/Ni随年代越老，比值越小，可能由于V较Ni不稳定。可能受到后期改造的参数:1、 利用C15+正构烷烃进行油源对比是要十分慎重，2、 碳同位素第16题如何区别不同成因类型的天然气？成因分类：可将其划分为无机成因气、有机成因气及混合成因气三大类。 天然气成因分类方案（据戴金星等， 1992）基本概念：无机成因：主要与岩浆岩、变质岩、火山岩喷发有

26、关的气体。有机成因：来源于沉积岩中有机质，经演化形成，包括生物气、油型气和煤成气；混合成因：地球的大气圈是由生物作用、化学作用、放射作用等生成的气体混合物组成，兼具有机与无机来源。具体分类和概念1 无机成因气1）幔源气，又称深源气，指在地幔或地幔通过不同方式上升到沉积圈的天然气。2）宇宙气指在宇宙空间由放射性反应、核反应及化学反应等作用形成的天然气。以含H2、 He为特征，并有CH基、CH2基等混杂。3）岩浆岩气指在岩浆岩中由高温化学作用形成的气体。包括在岩浆岩、火山岩矿物包裹体气及大部分火山气。以含CO2、 H2为主，混有N2、 CH4、 H2S及稀有气体。4）变质岩气指在变质岩中由高温化学

27、变质作用形成的气体。富含CO2、 N2、 H2，并有CH4、 H2S及稀有气体混杂。5）无机盐类分解气指在沉积岩中由无机盐类化学分解产生的气体。如碳酸盐分解产生的CO2、磷酸盐被还原产生的H2S等。2 有机成因气有机质的热演化程度可分为生物气、热解气和裂解气。(1)生物气biogas ： 或称细菌气、 生物化学气。 指有机质在未成熟阶段(Ro<0.5)经厌氧细菌进行生物化学降解的气态产物。 以高甲烷含量及低甲烷碳同位素值为识别特征： 一般 13C1<-55， 这是鉴别生物气的良好标志。(2)热解气thermogenic gas ： 指有机质在成熟阶段(Ro=0.52.0)经热催化作

28、用降解而形成的天然气。 由于有机质母质类型不同， 形成热解气的性质也就有别， 所以根据有机质母质类型可将热解气分为两种：即油型热解气和煤型(成)热解气。(3)裂解气pyrolysis gas ： 指在过成熟阶段(Ro>2)已生成的液态烃和残余干酪根以及部分重烃气经高温裂解作用形成的天然气。 裂解气的化学组分以甲烷为主，重烃气含量极少(小于2) 。3 混合成因气，没有具体的分类综合判视（八种常用方法）在区别天然气成因类型时，常用的指标为：（一）天然气碳同位素：可用来判别无机成因气与有机成因气的鉴别、生物气与油型热解气、油型气与煤型气的鉴别（1）有机与无机成因气的鉴别：1）碳同位素系列区别无

29、机成因：13C1>13C2>13C3有机成因：13C113C213C313C413C52）CO213C1>-10均是无机成因气；3）除高成熟和过成熟的煤成气外，13C1>-30的皆是无机成因甲烷4）利用13C1和CH4的含量判别：13C1>10无机成因，13C130有机成因，介于其间为混合区。（2）生物成因气的鉴别从组成上看，生物气甲烷是生物气的主体，A、干燥系数（C1/C1-5）大，一般在0.95以上；B、据世界范围生物气甲烷的碳同位素组成数据的统计，具有工业价值的生物气藏的13C1分布范围为-55-85，明显富集轻碳同位素；C、生物气甲烷的同位素组成受环境水介质的氢同位素组成的制约，随着伴生水的D值的增加，甲烷的D值也增大；D、在海相环境中形成的生物气甲烷明显比陆相淡水环境形成的生物气甲烷富集氘；E、从世界范围看，由于环境的水介质的氢同位素组成