沉积有机质的组成ppt课件

第七章沉积有机质的组成*生化组分组成元素组成天然有机质的组成沉积有机质的组成讨论不能讨论分解、聚合溶解性可溶有机质和不溶有机质*第一节腐殖质腐殖质是广泛存在于土壤和现代沉积物中的有机质。它是生物，尤其是植物残体经化学和生物降解，随后又在微生物的参与下缩聚形成的复杂混合物。遗体（动植物）尤其是高等植物生物化学作用下分解单体有机化合物氨基酸脂肪酸酚糖其它芳香族化合物微生物吸收水溶带走腐殖质微生物作用下互相之间发生反应缩合*腐殖质结构十分复杂，一般由多缩合核、支承碳链和官能团（羧基COOH、氧甲基OCH3、氨基NH2、羟基OH等）组成，通过杂原子键（羰基C=O、羧基等）或碳键（C－C）连接在一起。土壤中碳的60－70%存在于腐殖质中。无固定的元素组成和结构也无特定的物理化学性质*一、腐殖质的分离富啡酸（既溶于酸又溶于碱）、胡敏酸（只溶于碱而不溶于酸）和胡敏素（酸和碱中都不溶解），而主要成分为前二者。一般将富啡酸和胡敏酸统称为腐殖酸。我们着重介绍腐殖酸。humicacidn.腐植酸,黑腐酸,腐殖酸,胡敏酸*二、腐殖酸的组成腐殖酸为暗色到黑色胶状体，无定形，结构复杂，采用电子显微镜、X衍射、核磁共振等技术 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 。腐殖酸主要由C、H、O、N、S元素组成。元素CHNSO富啡酸（%）45.75.42.11.944.8胡敏酸（%）56.24.73.20.835.5*元素组成的差异有机质来源成岩环境湖、海水生生物富类脂富蛋白质富含氢和氮有机质来自：来源于陆地土壤、泥炭高等植物高氧、低氢低氮土壤腐殖质多形成于氧化环境，更使氧含量较高海湖沉积物为还原环境，使其含氢量增加来源于腐殖酸中相对：*三、腐殖酸的结构腐殖酸的元素组成并不是固定不变的，相应的其结构也是逐渐演变的。对腐殖酸降解分析 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明，主要降解产物是酚酸和苯羧酸，还有脂肪酸等脂族化合物。腐殖酸主要降解产物主要降解产物脂肪族化合物酚类苯羧酸类总计富啡酸（%）22.230.223.075.4胡敏酸（%）24.020.332.076.3*四、腐殖酸的主要物理化学性质1．溶解性和胶体性质腐殖酸或多或少溶于碱性、弱酸性及中性溶液，也溶于醇、醛、酮、吡啶等有机溶剂。2．弱酸性腐殖酸的弱酸性是由其羧基和酚羟基解离引起的。富啡酸比胡敏酸的酸性强。3．热解性质腐殖酸对热不稳定。在受热过程中碳含量增加，氧减少。方法主要有热重法（TG）、差热分析法（DTA）等。吡啶*4．分子量腐殖酸是高分子量的物质，不同方法测得的相对分子质量相差极大，一般为400－200000，有的可高达几百万。5．水解性腐殖酸的可水解性，是它与干酪根的一个重要区别。酸性条件下氨基酸、单糖和对羟基苯甲酸等碱性条件下水解酚、酚酸等水解*五、腐殖质的演化富啡酸、胡敏酸胡敏素干酪根分子量碳、氢元素含量氧元素和含氧官能团酸度水解性亲水性含氮量芳核的缩合度颜色加深*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（抽提）出来的有机质称为可溶有机质，或可抽提有机质，也称为沥青。岩石中的可溶有机质实际上相当于尚未运移出去的原石油。因此，不少学者常常使用氯仿沥青“A”这个指标来反映岩石中有机质的数量或岩石的生油气能力。当它从生成它的细粒岩石（生油岩）中运移出来后，就有可能聚集成为工业性的油藏。*二、可溶有机质的分类根据抽提过程和方法的不同，提取出的可溶有机质又可被分为：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；为游离沥青沥青“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；为热解沥青沥青“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。为结合沥青或束缚沥青（先经过抽提）*第三节干酪根一、干酪根的定义干酪根（Kerogen，曾译为油母）一词来源于希腊语Keros，指能生成油或蜡状物的有机质。Tissot和Welte（1978），Hunt（1979），Durand（1980），王启军（1984）给出了不同的定义。关于干酪根定义的差别体现在以下三方面：（1）是否包括富集状态的有机质（如煤）？（2）是否包括沉积物中的不溶有机质？（3）是否限定为“不溶于非氧化的酸、碱溶剂”的有机质？*关于第一点：富集状态的有机质也是生油气母质；关于第二点：不包括沉积物中的有机质（油气地球化学更关注沉积岩中的有机质）；关于第三点：制备干酪根的操作流程，不应该被反映到干酪根定义的内涵当中。因此，本书给出的干酪根定义是：泛指一切不溶于常用有机溶剂的沉积岩中的有机质。*干酪根是地球上有机碳的最重要形式，是沉积有机质中分布最广泛、数量最多的一类。*二、干酪根的组成及研究方法１．干酪根的显微组分组成从岩石中分离出来的干酪根一般是很细的粉末，颜色从灰褐到黑色，肉眼看不出形状、结构和组成。生油潜能最大藻质体和以藻和细菌为主形成的富氢无定形壳质体及部分富氢无定形生油潜能次之镜质组及贫氢无定形生油潜能差惰质组生油气潜能极低**干酪根显微组分的光学特征*2．干酪根的元素组成C70－85％H3－11％O3－24％N<2%S含量较少干酪根C84％H13％O2％原油贫氢富氧*但不同来源的干酪根元素组成有所不同。干酪根的元素组成是划分干酪根类型，判断其生油气能力的重要指标。干酪根中各元素含量干酪根的来源和成因干酪根的演化程度干酪根源于富类脂组源于水生生物相对富氢贫氧会生成更多的石油*3．干酪根的基团组成干酪根中主要由脂族结构、芳香结构和杂原子（主要是O）结构三类基团组成。其中，以脂族基团含量高的干酪根产烃能力较高。三类基团相对含量的多少干酪根的来源和成因干酪根的演化程度判别干酪根类型和演化程度*在1710厘米-1附近，为羰基(C=O)的伸缩振动区，是由酮、酸、酯中的C=O所引起的。波数3430厘米-1附近宽而不对称的光谱带，与－OH基团有关(酚、醇、羧基中的OH)在2920厘米-1和2855厘米-1处显示两个最大值，该吸收带与－CH2、－CH3脂族基团有关羧酸醛酮羰基(C=O)羰基(C=O)羧基COOH酯*1400－1040厘米-1为一个很宽的光谱带，包括C－O伸缩振动和OH的弯曲振动1600厘米-1，与芳核共扼双键C＝C伸缩振动吸收区有关，为苯环的骨架振动。1450厘米-1吸收带代表CH3，CH2,基团；1375厘米-1吸收带仅与CH3有关930－700厘米-1连续衰弱带，与芳环而外弯曲振动有关720厘米-1光谱带是由4个或4个以上碳原子的脂族链形成的。*4．干酪根的碳同位素组成干酪根的碳同位素组成生物先质的同位素组成在干酪根形成和演化过程中的同位素分馏12C98.892％13C1.108％14C放射性同位素稳定碳同位素可用于测定第四纪年龄半衰期短5730年考古学用于研究油气成因和油气源*CO2生物中的碳生物分馏作用碳同位素轻碳同位素重大气碳源δ13C＝－7‰海洋水中的碳源δ13C=0‰陆相生物δ13C轻海相生物δ13C重陆生植物的δ13C典型值-24~-34‰水生生物（海洋）为-4~-28%，湖生生物比海洋生物的δ13C偏负10‰左右。同一种生物体中，类脂化合物往往比较富含轻碳同位素。*1．据生物来源的分类法三、干酪根的类型研究干酪根的类型（性质）是评价干酪根生油、生气潜力的基础。干酪根腐泥型干酪根腐殖型干酪根腐殖－腐泥腐泥－腐殖*腐泥质是在滞水盆地条件下（海湾、泻湖、湖泊等）堆积的有机淤泥。主要来源于水生浮游生物，常常也混有孢子、花粉、树脂和蜡等。富含类脂化合物和蛋白质氢碳比高（1.3－1.7）、氧碳比低以链式结构为主经成熟作用可形成藻煤、油页岩和生油岩。*腐殖质是由高等植物的细胞和细胞壁（主要由木质素、纤维素、丹宁组成）在有氧条件下沉积而成的有机物质。相对贫氢富氧，H/C原子比低，一般小于1主要是成煤、成气的原始物质。*2．据干酪根显微组分的分类法干酪根的显微组分惰质组和镜质组脂质组产烃能力低产烃能力高干酪根腐泥型腐殖型腐殖－腐泥腐泥－腐殖大庆油田脂质组>80％50％<脂质组<80％20％<脂质组<50％脂质组<20％*3．据干酪根元素组成的分类法从图可以看出，随着成熟度的升高，所有有机质的H/C比、O/C比均降低。*Ⅰ型干酪根：原始H/C>1.5，O/C<0.1生油潜能最高（可达原始有机质重的80％）松辽盆地深湖相的主力源岩层多属于此类。相比之下，Ⅰ型干酪根在自然界分布较少。*来源于海相浮游生物（以浮游植物为主）和微生物的混合有机质。Ⅱ型干酪根：原始H/C1.0－1.5，O/C0.1－0.2生油潜能中等，但仍是良好的生油母质是生油岩中最常见的一种干酪根类型，是海相沉积中的重要有机质类型。*来源于陆地植物的木质素、纤维素和芳香丹宁。Ⅲ型干酪根：原始H/C<1.0，O/C0.2－0.3对生油不利（热解时仅有30%的烃产物）可成为有利的生气来源。*Ⅳ型干酪根：具有异常低的H/C比（小于0.5－0.6）和异常高的O/C比（0.25以上）。这是一种残余有机质，是一种“死碳”，生油气的潜力极低。可能是由于从较老沉积物中的有机质经侵蚀、搬运再沉积而成，也可能由地面风化、燃烧转化而成，或者是再沉积前在沼泽和土壤中遭受氧化而成。*由于干酪根被认为占了沉积有机质的绝大部分，干酪根的类型也被认为是沉积有机质的类型。在我国许多油田的应用中，常常将干酪根的类型划分为：三类四型I型（腐泥型）IIA型（腐殖－腐泥型）IIB型（腐泥－腐殖型）III型（腐殖型）三类五型，I1型（ 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 腐泥型）I2型（含腐殖腐泥型）II型（混合型）III1型（含腐泥腐殖型）III2型（标准腐殖型）*1．研究方法按是否先将干酪根从岩石中分离开：分为“离位”分析法和“原位”分析法；按是否破坏干酪根样品的结构：分为直接分析法和降解分析法。四、干酪根结构及研究方法现在通常用“原位”技术来研究干酪根。如全岩光片分析通过显微镜观察有机质与矿物、有机质与有机质之间产状关系。*2．干酪根的结构（1）Ⅰ型干酪根结构*（2）Ⅱ型干酪根结构*（3）Ⅲ型干酪根结构煤核结构示意图*三种类型干酪根的结构有共通之处，即干酪根的基本结构组分主要为核、桥键、官能团、侧链及被包裹组分。所不同的是：I型干酪根核以脂肪环为主，缩聚芳核较少，侧链中以长链的脂肪结构为主，桥键也以脂族结构比较丰富被包裹的游离组分（通常为烃类）相对丰富。因此其产油及产烃能力最高。*II型干酪根核除了饱和环状化合物外，杂环和芳香族环也占有相当的份量，侧链及桥键中脂族结构含量相对较少。因此其产烃能力要低一些。*III型干酪根核主要为芳香结构，侧链较少且较短，杂原子官能团丰富。因此，其产烃能力低，较短的侧链在演化过程中易于断裂成气。随着演化程度的升高，侧链、官能团逐渐断裂消失，同时，所有的核都向芳香结构演化。*第四节各种有机质之间的关系－干酪根的形成自然界中的有机质以各种形式存在着。各种类型的有机质是其在自然界中不同演化阶段的产物。天然有机质由生物产生，是形成油气的基础物质；沥青是可溶有机质，可视为原石油；干酪根是不溶有机质，是主要的生油母体，因此常被称为“油母”；腐殖质是生物有机质向干酪根转化的重要中间产物，可以说是干酪根的重要先体。**图中显示，由生物合成的天然有机质一旦进入沉积物就成为沉积有机质，但最初的生物聚合体可能大部分在微生物的参与下，经化学或生物化学作用很快被分解为各种单体（氨基酸、脂肪酸、单糖等），未被消耗的单体在微生物的进一步作用下经活泼基团（官能团）重新聚合成为较高分子量的低聚物－腐殖质，腐殖质进一步缩聚、脱水、去官能团（不溶作用）成为聚合度更高的干酪根（地质聚合体）。*同时，有部分（有时可能是大部分）抵抗降解能力较强的组分不经过腐殖质而直接成为干酪根中的组分。在此过程中，还有少部分生物标记化合物在生物聚合物或腐殖质的演变过程中，可能不经过干酪根而直接以可溶有机质（沥青）的形式存在于沉积物（岩）中。在微生物参与生物聚合体和腐殖质向干酪根转化的过程中，厌氧的产甲烷菌可将相当部分的有机质转化为生物甲烷气。不过，绝大多数油气是干酪根在继续埋藏的过程中，经热成熟作用生成的（图中粗箭头代表了有机质的主要演化途径）。*小结1．按在常用有机溶剂中的溶解性，沉积岩中的有机质可分为可溶有机质和不溶有机质（干酪根）。而沉积物中的有机质参照土壤学的定义称为腐殖质（水体环境中水生生物来源为主沉积物中的有机质也可称为腐泥质）。根据抽提过程和方法不同，可溶有机质可被分为沥青“A”、沥青“B”及沥青“C”三种类型。最常使用的是氯仿沥青“A”。*2．三种沉积有机质都没有固定的组成，但它们均主要由C、H、O、N、S元素组成。从腐殖质到干酪根到可溶有机质，H、C的含量逐渐升高，杂原子的含量明显减少。3．腐殖质和干酪根均没有固定的结构，而且不同来源、不同环境的有机质会有较大的差别。但总体上看，它们基本的结构单元可能都包括核、桥键、官能团（侧链）和包裹于大分子结构中的游离分子。只不过核的性质、官能团的类型、桥键、链的长短及各部分的比例不同。从腐殖质（富啡酸→胡敏酸→胡敏素）到干酪根，分子的缩合程度增大，分子量加大，水溶性下降，含碳量、含氢量升高，而杂原子含量下降。*4．干酪根是沉积岩中有机质存在的主要形式，是主要的成烃母质。据来源可分为主要来源于水生生物的腐泥型和主要来自陆生高等植物的腐殖型和介于其间的混合型。据干酪根的元素组成可将其分为I、II、III、IV型，其富氢程度逐渐降低，产烃能力也逐渐降低。实际应用中I、II、III型干酪根的分类大致与腐泥型、混合型、腐殖型的分类相对应。5．腐殖质可视为生物聚合物向干酪根转化时的重要中间产物。但部分抵抗降解能力较强的组分不经过腐殖质而直接成为干酪根中的组分。同时，还有少部分生物标记化合物在生物聚合物或腐殖质的演变过程中，可能不经过干酪根而直接以可溶有机质（沥青）的形式存在于沉积物（岩）中。在微生物参与生物聚合体和腐殖质向干酪根转化的过程中，厌氧的产甲烷菌可将相当部分的有机质转化为生物甲烷气。*思考题1.理解腐殖质的分离，什么是富啡酸、胡敏酸和胡敏素。2.沥青“A”、“B”、“C”的含义。3.干酪根定义4.据干酪根元素组成的分类法5.能够图解说明各种有机质之间的关系及干酪根的形成*