柴达木盆地北缘原油中单体正构烷烃的碳、氢同位素组成研究

以柴达木盆地北缘不同构造带代表性原油作为研究对象,采用GC-TC-IRMS技术对原油中正构烷烃单体碳、氢同位素进行测定。利用样品正构烷烃单体碳、氢同位素组成特征及分布模式,进行原油成因类型划分和对比分析。研究结果表明,正构烷烃可溶有机质的δ13C分布在-36‰～-25‰,δD分布在-180‰～-110‰。对比发现,不同构造带原油中正构烷烃单体碳、氢同位素组成特征上存在着比较明显的差别。以-30‰（δ13C）和 -140‰（δD）作为分界,结合同位素曲线的分布型式,可以划分为不同的分布模式判识生烃母质和沉积环境。     

柴达木盆地原油单体正构烷烃碳同位素研究

利用GC—C—MS技术测定柴达木盆地原油单体正构烷烃碳同位素组成，研究它们的碳同位素组成特征和分布型式，以探究原油的戍因。测试结果表明：柴迭木盆地西部原油的单体正构烷烃碳同位素组成较重，分布在-23．7‰、～-28．5‰之间，分子碳同位素分布曲线呈波浪式，反映原油来自超咸水—咸水的盐湖相沉积环境。柴达木盆地北部原油的单体正构烷烃碳同位素组成为-25．3‰、～-33．4‰，分子碳同位素分布曲线呈U型和波浪式两种型式，根据单体正构烷烃的碳同位素组成和分布型式特征，认为柴迭木盆地北部原油属于煤成油和湖相偏腐泥型、混合型母质成因。     

用于单体氢同位素分析的混合溶剂洗脱5分子筛吸附正构烷烃的方法

混合溶剂萃取洗脱5分子筛吸附正构烷烃的方法在单体碳同位素分析研究中已得到了应用。由于5分子筛在长时间加热条件下可能对有机分子的氢交换反应具有一定的催化作用,因此对于该方法能否用于正构烷烃的单体氢同位素分析需要做进一步研究。本文以两种不同类型原油的饱和烃和正构烷烃混合标准样品为对象,采用环己烷-正戊烷溶剂和氢氟酸溶解-正戊烷溶剂洗脱5分子筛吸附的正构烷烃,对比分析两种萃取方式的分离效果,并分别测定了正构烷烃的单体氢同位素比值。结果表明:两种萃取方式都得到了纯化效果良好的正构烷烃组分,氢同位素测定结果的差值总体上小于4‰,在仪器分析误差范围内。经过三次环己烷-正戊烷洗脱方式获得正构烷烃回收率平均值为58%,氢氟酸溶解-正戊烷洗脱方式经过多次萃取操作获得正构烷烃回收率平均值为68%。尽管环己烷-正戊烷洗脱方式提取正构烷烃的效率较低,并且涉及在分子筛条件下多次较长时间的加热过程,但这两个因素没有导致氢同位素发生明显的分馏或交换过程,适合用于正构烷烃分离、纯化以及单体氢同位素测定。     

辽河油田生物降解原油沥青质热解产物中单体化合物碳同位素组成

生物降解原同在我国分布广泛并且在重油资源中占有一定的比例。本文通过采用单体化合物碳同位素分析技术对取自辽河油田西部凹陷的重油以及它们沥青质组分的热解产物进行单体碳同位素测定,来研究原油沥青质热解产物中正构烷烃单体碳同位素的组成及其一物降解油的指示意义。研究结果表明,沥青质热解产物中正构烷烃组分的单体碳同位素组成可用于生物降解较严重的重油样品进行油／油相比,并且与原油中的正构烷烃单体碳同位素组成的对     

青海湖地区生物中正构烷烃及其氢同位素组成与影响因素

青海湖是我国最大的内陆咸水湖泊。本文应用GC-MS和GC-TC-IRMS同位素分析技术,对青海湖水生生物和周围地区陆生生物中正构烷烃及其氢同位素进行了分析,研究了生物中正构烷烃及其同位素组成。结果显示了不同生物中正构烷烃碳数分布范围在C1 5~C33之间,呈单峰型分布;主峰碳数是水生生物(除海韭菜外)相对较低,主要为C23和C25,陆生木本植物次之,为C27;陆生草本植物较高,为C27和C29;CPI值分布在4.0~29.7之间;ACL值为26.0~29.6,分布与植物类型有关。青海湖水生生物中正构烷烃氢同位素组成分布在-209.8‰~-85.6‰之间,平均值为-169.2‰~-121.2‰;陆生植物的正构烷烃δD值为-196.7‰~-84.3‰之间,平均值为-173.0‰~-108.6‰。青海湖不同水生生物和不同陆生生物之间的正构烷烃氢同位素组成差别显著。研究发现,湖泊的含盐量对水生植物的正构烷烃氢同位素具有显著影响,环境湿度和降水量明显影响了陆生植物的正构烷烃氢同位素组成;植物的正构烷烃平均氢同位素组成随着其ACL值增加,具有变轻的趋势;不同种类植物的正构烷烃合成期间具有不同的氢同位素分馏效应,与陆生植物相比较,水生植物的正构烷烃相对于环境水更富集轻氢同位素,并且随着ACL值增加,环境水和正构烷烃之间的氢同位素分馏增大。     

干酪根催化加氢热解技术在白云凹陷油源分析中的应用

针对白云凹陷钻遇文昌组及恩平组泥岩受油基或烃水基泥浆污染严重,无法准确界定源岩生烃潜力与母质类型,导致研究区烃源潜力尚待落实;油藏原油及气藏凝析油成熟度跨度大且遭受次生改造严重,应用生物标志物浓度法在判别该区原油、凝析油成因及主力油源岩可靠性差的问题,本次研究采用干酪根催化加氢热解技术,从催化加氢热解产物及原油和凝析油正构烷烃单体碳同位素组成特征进行分析,获取泥浆污染烃源岩样品原始地球化学信息,判识原油及凝析油成因及来源.研究表明,白云凹陷发育半深湖相、浅湖相及海相或海侵泥岩,文昌组半深湖相源岩为非藻类勃发湖盆型泥岩,正构烷烃单体碳同位素值分布在?33‰ ～ ?30‰之间,文昌组、恩平组浅湖相源岩沉积环境及生源构成整体相似,正构烷烃单体碳同位素值主体分布在?30‰ ～ ?28‰之间,但文昌组与恩平组泥岩在高碳数部分正构烷烃单体同位素组成上具有一定差异性,海相/海侵泥岩分布于恩平组,以具有重的碳同位素组成为特征,正构烷烃单体碳同位素值分布于?28‰ ～ ?25‰之间;白云凹陷不同区带油藏原油及气藏凝析油正构烷烃单体碳同位素组成特征具有高度的一致性,指示为浅湖相成因来源,文昌组浅湖相源岩可能为其主力油源岩,半深湖相及海相或海侵泥岩基本无成藏贡献.     

低纬度淡水湖沉积物中正构烷烃氢同位素组成特征及其有机质源和环境指示意义

为认识低纬度亚热带地区湖泊沉积物中正构烷烃氢同位素组成特征及其与母源输入和生态环境的关系,本文利用气相色谱-高温热转变-同位素比值质谱议(GC-TC-IRMS),对系统采集的抚仙湖沉积物样品中正构烷烃氢同位素进行了测定。抚仙湖沉积正构烷烃δD值分布在-219.3‰~-142.5‰之间,样品中平均值为-208.1‰~-154.5‰,并且奇碳数正构烷烃δD值明显地将样品划分为两种类型。类型Ⅰ样品中正构烷烃平均δD值明显地高于类型Ⅱ样品,反映了它们生物源存在明显差别。沉积物与水生植物和陆生植物中正构烷烃氢同位素组成对比结果指示了沉积C_(17)、C_(21)~C_(25)奇碳数正构烷烃来自水生植物,C_(27)和C_(29)奇碳数正构烷烃主要来自木本植物,C31和C33正构烷烃来自水生和陆生草本植物的混合。对比研究结果表明,湖泊地区生态环境是控制湖泊沉积正构烷烃氢同位素组成的重要因素之一,在利用沉积正构烷烃氢同位素研究古水文学特征时,还要考虑研究区古生态环境对沉积正构烷烃氢同位素的影响,并且结合沉积正构烷烃ACL值和Qw值,才能对沉积有机质中正构烷烃氢同位素组成及变化作出合理的解释。     

茶卡盐湖沉积物和周围地区植物中正构烷烃及其氢同位素组成特征

为了认识盐湖典型沉积环境中沉积和生物中正构烷烃及其氢同位素特征,应用GC-MS和GC-TC-IRMS同位素分析技术,首次对茶卡盐湖沉积物和周围地区陆生植物中正构烷烃及其氢同位素进行了测定,研究了正构烷烃及其氢同位素组成.结果表明,茶卡盐湖周围地区植物中正构烷烃呈单峰型分布,主峰碳数为C25和C27;存在强的奇偶优势,并...     

辽西下白垩统义县组烃类化合物氢同位素组成及古气候环境意义

以四合屯剖面下白垩统义县组三段湖相沉积为研究对象,对抽提物中正构烷烃和无环类异戊二烯烃的氢同位素组成进行了测定,以期为热河生物群繁盛时期的古气候和古环境变化提供氢同位素组成的证据。结果显示,正构烷烃的氢同位素组成介于-232.1‰~-93.6‰,在剖面上变化明显;主峰碳数正构烷烃氢同位素组成的相关性分析显示,n-C29与n-C31主要来自陆生高等植物,而n-C23则主要来自水生植物。中碳数正构烷烃与高碳数正构烷烃氢同位素组成差值(ΔδDmid-long)的剖面变化在-28.8‰~85.0‰,指示热河生物群繁盛时期的气候波动显著,呈现由干旱逐渐变为温湿,再回归干旱的阶段性循环特征。特别是姥鲛烷和植烷的氢同位素组成较正构烷烃明显偏轻,而姥鲛烷较植烷的氢同位素组成相对轻微偏重,结合它们的碳同位素组成证据,这一差异很可能是由于成岩演化过程中植醇形成姥鲛烷和植烷的途径不同而引起。     

生排烃过程中正构烷烃单体碳同位素组成的变化特征及其研究意义

通过对生排烃模拟实验产物 (残留油和排出油 )中正构烷烃单体碳同位素组成的测定,揭示出生排烃过程中正构烷烃碳同位素组成的变化特征。研究表明,生烃初期,液态正构烷烃主要来自干酪根的初次裂解,它们的碳同位素组成不论是在排出油中还是在残留油中,随温度的变化都不明显,呈现较相似的分布特征;在生烃高峰期,早期形成的沥青质和非烃等组分的二次裂解以及高碳数正构烷烃可能存在的裂解,使得正构烷烃单体碳同位素组成明显富集13 C,尤其在高碳数部分呈现出较大的差异。另外,实验结果显示排烃作用对液态正烷烃单体碳同位素组成的影响不太显著。     

同位素示踪技术在地质研究中的某些应用

文中介绍了同位素示踪技术的基本原理,回顾了利用氢氧同位素示踪成矿溶液来源,研究水岩反应所取得的重要成果和最新进展;提出水岩相互作用是一个连续的演化过程,可分三个阶段,不同阶段的交换温度、水／岩比及体系的平衡、封闭情况是不一样的。以太古宙条带状硅铁建造为例,介绍了硅同位素示踪技术的新进展,证明了太古宙条带状硅铁建造为海底喷气成因,条带状构造与海底热液的周期性喷发有关。文中还介绍了氦同位素在示踪幔源组份方面的最新进展,指出我国东部油气区天然气中的氦、氩、二氧化碳等有相当一部分来自地幔;根据太平洋中部多金属结核的氦同位素组成和分布特征,提出成矿物质主要来源于海底热液活动,结核的一个圈层可能代表了一次大的海底热液活动。     

广西大厂锡多金属矿床硅质岩和层状矿体氧硅同位素研究

作者对大厂地区泥盆纪地层中的不同成历的硅质岩进行了系统的硅氧同位素研究。其中一种是与矿化无关的浅海放射虫硅质岩，其硅质来自海水的溶解硅，表现出低的负δ30Si值和变化较大的δ18O值；另一种岩石可能属海底喷气成因，表现出你的负δ30Si值和均一的δ18O值，与硫化物成矿作用有密切关系。     

早寒武纪小壳化石的地球化学研究

寒武纪是生命的开端，化石则是生命开始的直接证据，因寒武纪地层对揭示生命的成因具有重大意义，多年来寒武纪地层是众多学科领域关注的热点。对寒武纪的研究，在古生物学方面，已经取得了很好的进展；但是对于这些生物所赖以生存的环境的研究还仅停留在定性阶段，仅限于利用环境指标反应环境的变化。而且，经过成岩作用过程，沉积岩可能已经改变了与海洋所达成的化学平衡。Longinelli等（1973）提出了利用沉积磷酸盐与水的氧同位素平衡的方法计算沉积阶段的古水温，这一温度计为利用小壳化石壳同位素组成计算古水温提供可能。但是，这种可能变成现实的前提条件是：小壳化石的磷酸盐壳质是原生的。小壳化石在存在于寒武纪底部白云岩层，在华南分布广泛。采样点位于云南省会泽县大海乡乡村公路旁。化石形体上呈圆锥型，具有坚硬的磷酸钙壳体，体腔常被石英充填。化石含量高的地层可富集成矿，例如贵州织金磷矿属于这种矿床类型。经过磷酸的浸泡，化石壳饰已被破坏，扫描电镜下呈现不规则的溶蚀坑。偏光镜下化石的横截面上可以看到石英填充物晶形完好。对采集样品进行了元素及同位素地球化学分析，分析结果表明，小壳化石的磷酸盐部分比碳酸盐部分含有更高的REE；Mn/Sr 按 SSF2＜FB＜SSF1＜DH－23 递增，体现了小壳化石中的磷酸盐部分后期成岩作用的影响最小，其可能能够反应古海水特征。小壳化石与颗粒磷的磷酸根氧同位素δ18Ophos在误差范围内是一致的，根据公式 Longinelli 等（1973）计算出来的古海洋温度为28.4～29.4℃。化石中的碳酸盐部分与基质白云岩在碳同位素δ13Ccarb上基本一致。另外，本项研究首次采用硅同位素方法探讨小壳化石中的石英的来源，结果表明化石与基质石英的Si同位素相当［（－0.6＋0.1）‰］，体现了热液特征，与寒武纪底部硅质岩硅同位素特征 0.4‰～1.4‰ 完全不同。化石的磷酸盐成分（SSF）与颗粒状磷矿（FB）成分具有较低的 Mn/Sr比值（0.12，0.23），壳体的碳酸盐成分的 Mn/Sr比值为8.5，基质白云岩 Mn/Sr比值高达200。小壳化石与颗粒状磷矿的磷酸盐氧同位素相近［（16.8＋0.2）‰］，高于相近磷块岩地层（13.3‰～15.9‰）。成岩作用对磷酸盐氧同位素的影响是使氧同位素降低，从这点意义上说小壳化石受成岩作用或后期矿化作用的影响更小。这些分析数据表明，小壳化石中壳体的磷酸盐成分是原生成分。经酸分离的小壳化石表面的溶蚀坑表明，磷酸盐并不是化石壳体的唯一成分，碳酸盐也可能是壳体的组成成分。碳同位素分析表明，壳质中碳酸盐部分与基质白云岩具有相近的δ13C，而且壳体中碳酸盐成分的 Mn/Sr 比值也不高。所以，碳酸盐部分也可能是原生的。根据公式 Longinelli 等（1973）计算出来的古海洋温度为 28.4～29.4℃，Ling等（2004）发表了关于前寒武纪古海水温度的数据，建议 32～34℃ 为前寒武纪古海水温度的上限，但是他所研究分析的磷块岩受成岩作用的影响很大，所以计算的温度较高。从某种意义上说，越小的计算值越接近真正的古海水温度。华南早寒武纪有没有热液这一问题对于发育于早寒武世黑色页岩系中的 Ni－Mo－PGE 多金属硫化物矿床的成因问题尤其重要。热液与沉积成矿观点一直在争论着，从某种意义上说，笔者的Si同位素结果支持了热液成因观点。     

滇黔交界地区玄武岩铜矿同位素地球化学特征

对滇黔交界地区玄武岩铜矿进行了同位素地球化学示踪。铜矿石中沥青艿δ^13CPDB为-33.1‰～-30.9‰，炭质δ^13CPDB为-23.2‰～-20.2‰；方解石的δ^13CPDB一般为-13.5‰～-19.4‰，δ^13CPDB一般为19.0‰～23.5‰；石英流体包裹体水泐为-69‰～-89‰，δ^18O石英SMOW为15.7‰～17.4‰，与其平衡的流体的δ^18O水SMOW为2.2‰～3.9‰；各种矿物的铅同位素组成一般为^206Pb/^204 17.855～18.923，^207Pb/^204 Pb 15.503～15.694，^208Pb/^204Pb 38.293～39.036；辉铜矿δ^34SCDT为19.2‰和20.7‰。这些特征综合显示峨眉山玄武岩铜矿的成矿作用与盆地流体的对流循环及从玄武岩中萃取成矿物质有关，有机质对成矿流体的还原和对成矿物质的吸附作用可能是成矿的重要机制。     

沉积盆地卤水来源的非传统同位素示踪研究进展

世界上大多数的沉积盆地内,在结晶基底或者沉积地层内都有矿化度较高的卤水,由于这些卤水通常携带或富含有钾、硼、锂、溴、碘、铷、铯、稀有气体及重金属元素,因此,它们是地学界的研究热点之一。随着测试技术的不断进步,非传统同位素的应用也日益广泛,但在沉积盆地卤水来源和演化方面的研究还十分薄弱,对卤水的来源和演化也还存在争议。文章回顾了硼、锂、碘和惰性气体氦、氩同位素在卤水来源研究方面的进展,并指出由于单一同位素在解释上的片面性,多种同位素相结合的示踪方法研究沉积盆地卤水的来源是国际趋势。     

河北平原地下水氦氩同位素特征

通过对河北平原地下水氦同位素进行分析比较，根据过剩He(4He exc)、3He/4He比值、δ3He和36Ar/38Ar及40Ar/36Ar值分析认为，河北平源地下水氦氩同位素有7个特征；①地下水中过剩He浓度沿地下水的流向而增高；②地下水中过剩He浓度随着地下水埋深加大而增高；③满城-沧州剖面上过剩He浓度大于石家庄-衡水剖面上的过剩He浓度；④河北平原地下水主要是由大气隆重水补给的；⑤衡水热水过剩He浓度很高（>674.83×10-8cm3STPg-1水）；⑥地下水的36Ar/38Ar比值平均值为5.37，非常接近地球大气的比值（5.35）；⑦地下水的40Ar/36Ar比值从296-412，均比大气氩的40Ar/36Ar比值（295.6）大，这表明40Ar都是放射成因的，且具有“年代积累效应”。     

凡口铅锌矿床同位素地球化学证据

对凡口铅锌矿床不同成矿阶段进行矿物包裹体温度、硫和铅同位素测定，获得成矿第Ⅰ阶段温度为300±50℃，第Ⅱ、Ⅲ阶段温度为250±50℃；并获得矿床硫化物的S同位素组成为2.1‰～26.5‰，具有δ34SPy＞δ34SSp＞δ34SGn；第Ⅰ阶段硫化物的硫同位素组成随赋存层位由老到新硫同位素有逐渐减小趋势；第Ⅱ阶段硫化物的δ34S为14.3‰～23.8‰；第Ⅲ阶段硫化物的δ34S为5.7％~15.7‰，具有从早阶段至晚阶段硫同位素组成变化范围从大至小的减小趋势。分析获得68件铅同位素数据，其中硫化物的206Pb/204Pb比值为18.023～18.847；207Pb/204Pb比值为15.700～15.820；208Pb/204Pb比值为38.056～39.796。灰岩全岩的206Pb/204Pb比值为18.230～18.860；207Pb/204Pb比值为15.640～16.000；208Pb/204Pb比值为38.714～39.960。辉绿岩的206Pb/204Pb比值为18.570～18.650；207Pb/204Pb比值为15.260～15.620；208Pb/204Pb比值为38.650～38.960。第Ⅰ阶段δ34OH2O为13.3‰~13.1‰，δD为－50.2‰～－61.5‰；第Ⅱ阶段δ18OH2O为－2.4‰～＋10.8‰，δD为－50.2‰～－63.2‰；第Ⅲ阶段δ18OH2O为－4.9‰～－14.3‰，δD为－59.0‰～－61.0‰。     

海洋天然气水合物氢氧同位素分馏初探

天然气水合物的形成会造成氢、氧同位素的分馏.在实验室合成研究中,利用天然海水 [(含 0.03%十二烷基硫酸钠 (SDS)]与甲烷气体反应,通过对水合物生成前后溶液中的 Cl-的质量浓度和氢、氧同位素组成的测定,研究了天然气水合物生成过程中氢、氧同位素的分馏情况.实验证明氢、氧的重同位素易于富集在水合物中,其在天然海水-甲烷体系中的分馏系数分别为 1.018～ 1.036和 1.003 4～ 1.006 3,这一分馏系数稍大于前人在纯水和 NaCl溶液中所测得的分馏系数.     

利用DCTA和HIBA快速有效分离Rb-Sr, Sm-Nd

Rb-Sr和Sm-Nd的有效分离是精确测定这些同位素的关键。传统的分离方法以盐酸为介质，虽然能够有效地分离这些元素，但是需要耗用大量的酸，并且无法将Sr和Ca、Mg等元素分离，对于Sm、Nd含量低的样品，回收率较低。后来有一些实验室建立了用混合的有机酸（如甲酸、乙酸、DCTA、EDTA等）来分离Sr的方法，大大减少了分离时间，减少了试剂用量，从而降低了过程空白并能够将Ca和Mg与Sr分离。本实验室在此基础上建立了一种新的Rb-Sr,Sm-Nd化学分离方法，以用于地质样品的同位素测试。该方法选用AG50W×8阳离子交换树脂，并先后采用不同的淋洗剂进行分离提纯。首先用常规方法使用盐酸作为淋洗剂将Rb-Sr和REE分开并与其他大部分元素分离，然后使用DCTA和嗜咙的混合溶液(D. P. E.）作为淋洗剂分离Rb和Sr，使用HIBA作为淋洗剂在很小体积(0.6 mI.）的阳离子交换树脂中分离Sm和Nd。使用这样的分离方法可以有效地将一些干扰离子（如Mg、Ca、Ba）和Sr分离，同时使用该分离方法可以提高分离效率，缩短分离时间，减少试剂用量，降低实验过程空白。用该方法分离国际玄武岩标样BCR-2后的Sr同位素测试结果（87Sr/86Sr= 0.705018±3)与Brian等测定的0.705024±5基本一致，Nd同位素测试结果（143 Nd/144Nd = 0.512616±9 )与本实验室以前使用HCI介质分离测定的0.512624±3基本一致，与其他研究者最近报道的BCR-1的0.512644±11和0.512650也基本一致。说明本次研究采用的新分离方法效果良好。     

古高程计：氢氧同位素的新应用

定量恢复高大地形的古高程是地质学家一直以来追求的目标，将自生矿物中氢氧同位素用作古高程计的历史不长，这种方法还有很大的应用潜力，可用到比新生代更古老的时期。根据与气团上升和水汽凝结的热动力学性质相关的瑞利平衡分馏原理，建立了这种古高程计的热动力模型，这个模型应用简便，适用于纬度小于35°的地区。区域性经验关系的方法误差较小，但也有计算繁琐、适用区域有限的不足。以上两种方法的计算精度均有待于提高。研究中使用方解石作为样品最普遍，在方解石、高岭石、蒙脱石和针铁石等矿物中,究竟使用哪种推算古高程产生的误差更小，还需进一步研究。