生物─热催化过渡带油气关系

本文在辽河盆地原油和天然气之间碳氢同位素关系研究的基础上，系统地研究了中国生物─热催化过渡带油气的地球化学特征，特别是它们之间同位素组成关系，划分出油气的不同组合类型，从而证明生物─热催化过渡带油气的自生自储特征，认为过渡带是油气形成聚集的重要垂向演化层段。同时为完善烃类形成的多源复合和多阶连续提供了佐证。     

太原市大气颗粒物中有机物浓度的分布特征

首次研究了太原市大气颗粒物中的有机物分布特征。收集了太原市不同功能区冬夏两季的大气颗粒样品,经抽提分离取得饱和烃、芳香烃、非烃、沥青质4组馏分。分析结果表明:(1)大气颗粒中有机物浓度在取暖期高于非取暖期;(2)各功能区的有机污染程度不同,太钢工业区>长风剧场商业居民混合区>一电厂化工区、太行文化区。(3)各馏分浓度中沥青质含量普遍高,饱和烃含量最低,非烃、芳香烃馏分居中,且相对较低。(4)太原市整体污染主要为煤的燃烧和工业生产、尾气排放。     

Case studies in organic contaminant hydrogeology

The effective management of domestic solid waste and hazardous, toxic, and radioactive waste is a major problem in the area of environmental geology and water sciences over the world. This series of case studies of organic contaminants from both solid and hazardous waste disposal facilities provides examples of these problems. The facilities were investigated to determine risks and liabilities before acquisition, to determine the site hydrogeologic conditions for design of appropriate groundwater monitoring plans, and/or to determine the potential for groundwater contamination. The results of these studies and investigations by Waste Management Inc. (WMI) and its consultants have shown certain relationships in the distribution of organic pollutants to the different geologic and hydrogeologic charac teristics of each facility. In each of the case studies, all 129 priority pollutants were analyzed in private wells and/or monitoring wells at the request of regulatory agencies. The 31 volatile organic compounds (VOCs) of the priority pollutant list were the majority of the organic compounds detected and these data are evaluated in each case study. The case studies are on disposal facilities located in glacial tills, carbonaceous weathered clay soils, weathered shale, limestone bedrock, dolomite bedrock, and alluvial and sedimentary deposits. A brief discussion of groundwater quality impacts and remedial measures also is included.Presented at the Second Annual Canadian/American Conference on Hydrogeology: Hazardous Wastes in Ground Water—A Soluble Dilemma. Banff, Alberta, Canada, June 26, 1985.     

粘土矿物对有机质生烃的催化作用

烃源岩的有机质主要以有机粘土复合体的形式存在。有机质生烃是一种有机粘土化学反应。反应过程中,有机质与粘土之间存在质子和电子迁移,粘土通过对水分子的吸附和离解为有机质加氢裂解提供H+,而有机质生成的有机酸激活了粘土的催化活性,也为蒙皂石伊利石化反应创造了条件。烃源岩不同粘土矿物的选择性催化特征是影响油气组成的最重要因素。粘土的催化活性大小和发育时间是决定烃源岩生烃潜力大小的因素。由于烃源岩在蒙皂石伊利石化阶段具有最大的催化活性,而且与有机质生烃反应同步,因此富含伊$蒙混合层的烃源岩是世界含油气盆地的最有利烃源岩。不同地质时期的烃类地质储量与烃源岩膨胀性粘土的丰度有密切关系。     

辽西牛营子凹陷北票组烃源岩生物标志化合物特征——以辽凌地1井为例

采用气相色谱、气相色谱-质谱技术,研究了辽西牛营子凹陷辽凌地1井1527.91~1722.78 m(未见底)北票组烃源岩的生物标志化合物特征,剖析其沉积环境、有机质生源、有机质热演化程度等方面的信息. 牛营子凹陷北票组烃源岩样品的正构烷烃相关参数间接表征烃源岩成熟度较低,多为未成熟-低成熟阶段;有机质输入以陆源输入为主,有部分低等生物输入; Pr/Ph值主要介于0.94~5.01之间,平均为3.40,具有典型煤系地层有机质特征,形成于偏氧化性环境; C₂₄TeT/C₂₆TT-(C₂₀ +C₂₁)TT/(C₂₃+C₂₄)TT值整体偏高,指示一种高等植物来源; C₂₄-四环二萜/C₂₆三环萜烷比值分布于1.15~5.28,平均值为2.76,表明其陆源高等植物贡献较为充足;伽马蜡烷指数分布在0~0.04,平均值为0.02,反映当时的沉积环境为淡水环境;在m/z217质量色谱图中样品甾烷呈现C₂₉甾烷占优势的反"L"型,表示为高等植物输入占绝对优势. 综合研究认为牛营子凹陷北票组烃源岩形成于淡水的偏氧化性环境,具有典型煤系地层有机质特征,有机质来源为陆源高等植物贡献,具有油气勘探前景.     

地史时期生物对冰室气候形成的作用

在地质历史时期的碳循环中,生物的作用很大.生物产氧光合作用消耗CO₂而产生有机质与O₂;有机质及生物成因碳酸盐岩埋藏又进一步固定CO₂并减少O₂消耗,所以生物产氧光合事件与冰期、成（增）氧期应存在因果关系.论述了5次事件,分别是:与产氧光合蓝细菌有关的古元古代初期大氧化事件（Early Proterozoic great oxygenation event,GOE）、与真核生物辐射事件有关的新元古代大成氧事件（Neoproterozoic oxidation event,NOE）、与早期陆生植物繁盛事件有关的晚奥陶世增氧和冰期事件、与维管植物繁盛事件有关的石炭纪-二叠纪增氧和冰期事件及与被子植物和浮游微植物繁盛有关的第四纪冰期事件.结果表明,5次成氧事件和冰期与生物事件有因果关系,主要表现为,都有冰期和成氧事件共存或相继出现的证据,反映大气CO₂降低和O₂增加同时或相继发生,而这只能由生物的光合作用及其产物的埋藏造成.这说明生物不仅仅是适应于环境,它也对环境产生重大影响,生物与环境的这种相互作用在漫长的地质历史中表现为协同演化.但是早期生物事件并不立刻产生成氧或冰期等环境效应,这种效应开始是微量的,逐渐积累,达到阈值后才发生质变,所以在时间上是滞后的.随着生物多样性和丰度的增加,这种效应越来越大,速率越来越快,滞后性逐渐减弱,耦合性日渐明显.生物与地球环境之间的相互作用构成了生物与地球系统的自我调节,使地球与其他星球不同,其表层始终保持在生命宜居的环境范围内.今天人类更要理智地、科学地善待地球,避免对地球造成重大的负面影响.      

Sand Dunes Fixation in Baiji District,Iraq

This study was carried out at Sand Dunes Stabilization Researches Station in Baiji district (230km north of Baghdad,Iraq) to evaluate the effects of local soil conditioners manufactured from oil derivatives and plant residuals on sand dunes fixation as the first step for sand dunes stabilization.The results indicate that the fuel oil has the first place in improving wind erosion parameters in the study area,such as increasing mean weight diameter,dry aggregates percentage,the needed time for complete disaggregation by dry sieving,and decreasing the disaggregation rates.Bitumen emulsion occupies the second place ,while the plant residuals occupies the third place and has slight effects on the studied pa-rameters.Effects of conditioners on natural vegetation cover are negative in oil derivatives treatments,while positive in plants residuals treatments.     

东海盆地椒江凹陷古新统烃源岩地球化学特征及生烃历史

为揭示东海盆地椒江凹陷油气勘探潜力,基于地球化学和盆地数值模拟方法对古新统月桂峰组、灵峰组和明月峰组烃源岩开展生烃能力和生烃过程研究.结果表明,月桂峰组和灵峰组泥岩有机质丰度高,以Ⅱ型干酪根为主,为水生生物和陆源高等植物混合来源,且形成于偏还原环境.夹有薄层炭质泥岩和煤的明月峰组泥岩有机质丰度低,以Ⅲ型干酪根为主,为陆源高等植物来源且形成于氧化环境.古新世至始新世,椒江凹陷大幅度沉降且古热流较高,是古新统烃源岩热演化程度增加的主要时期.受埋藏史和成熟度史共同控制,月桂峰组和灵峰组经历了2次生烃作用,第1次发生在古新世晚期,第2次发生在始新世中期至晚期,生烃强度高.明月峰组仅在始新世末期经历了1次生烃作用,生烃强度低.椒江凹陷古新统烃源岩生烃潜力强,具有广阔的油气勘探前景,应围绕生烃中心尤其是月桂峰组生烃中心选择形成于中新世之前的有效圈闭进行钻探.      

辽宁北部秀水盆地秀D1井下白垩统义县组烃源岩生物标志化合物特征及意义

应用气相色谱、气相色谱-质谱技术,研究了秀水盆地秀D1井下白垩统义县组烃源岩的生物标志化合物特征,对烃源岩有机质来源、沉积环境、热演化程度等进行了分析.结果表明,秀水盆地秀D1井下白垩统义县组烃源岩有机质丰度高,有机质类型为Ⅱ型,处于成熟演化阶段;（C₂₀+C₂₁）/（C₂₃+C₂₄）三环萜烷为0.66~5.06,C₂₄四环萜烷/C₂₆三环萜烷为0.38~2.25,具有典型湖相烃源岩特征;烃源岩Pr/Ph主要介于0.5~1.0之间,指示还原环境;伽马蜡烷/C30藿烷比值为0.05~0.41之间,指示处于强还原性沉积环境,并且烃源岩沉积时水体的盐度较低以及可能存在水体盐度分层;Pr/nC₁₇、Ph/nC₁₈关系表明有机质类型主要为Ⅱ₁型,C₂₇-C₂₈-C₂₉甾烷的相互关系反映有机质来源应为低等水生生物和陆生高等植物的混合来源;Ts/Tm比值为0.45~1.82,C₃₁αβ22S/（22S+22R）比值为0.41~0.62,表明烃源岩处于低成熟-成熟演化阶段,并且具有义县组中、下部烃源岩成熟度较义县组上部高的特点.综合认为秀水盆地早白垩世义县组烃源岩形成于水体盐度较低的还原-强还原环境,有机质来源为混合来源,有利于有机质的富集,义县组具有较好的油气勘探前景.     

再论岩相古地理可作为页岩气地质调查之指南

在页岩气的区域地质调查阶段,主要通过有机质含量（TOC）与类型、有机质热演化程度、含气页岩厚度、矿物组分类型与含量以及储集层特征等基本地质条件参数,对页岩气有利区进行评价,而以上页岩气基本地质因素均受沉积相的控制。以详细的沉积相研究为基础,通过岩相古地理编图,可以明确富有机质页岩的展布特征,所以岩相古地理控制了页岩气的发育特征。通过利用主要基本地质条件参数,对川南及邻区志留系龙马溪组黑色岩系页岩气有利区进行初步评价,认为川南及邻区志留系龙马溪组,只要已进入中成岩阶段的浅海陆棚相黑色岩系,就能形成页岩气储层。在前人研究的基础上,进一步实例论证并提出沉积相或岩相古地理研究应为页岩气地质调查和选区评价的关键和基础。     

陕北三叠纪煤田子长矿区瓦窑堡组特高焦油产率煤富集规律分析

特高焦油产率煤的富集受煤变质程度、成煤环境等因素的制约。子长矿区瓦窑堡组可采煤层为5号煤层和3号煤层,通过对煤岩样品进行低温干馏试验,得到瓦窑堡组焦油产率平均为13.4%,其中5号煤焦油产率为12.55%,3号煤焦油产率为13.7%,属于特高焦油产率煤层。在空间分布上,高油煤占比达到77%,富油煤占比为23%,零星发育含油煤。研究表明,煤层焦油产率高的原因有3个,一是以低—中等变质程度的气煤为主,高挥发分、高含氢、高含氧;二是显微煤岩组成中有机含量、活性组分平均含量高;三是本区成煤环境以陆相沼泽、湖泊沉积为主,还原程度高。     

弱氧化气氛下烟煤热解特性及热解产物组成

为提高轻质焦油和煤气产率,选取陕西红柳林烟煤为研究对象,采用固定床反应器对比分析N₂气氛和弱氧气氛下（N₂+O₂）煤的热解产物产率分布及组成特性。结果表明:随着O₂的加入,半焦和焦油产率显著降低,CO和CO₂气体产率显著增大,导致总气体产率增大;由于发生氧化燃烧反应,随着热解气氛中氧含量的增大,H₂、CH₄和C₂—C₃产率逐渐降低,在此过程中水产率变化幅度较小;弱氧气氛下焦油分解温度大于N₂气氛,酚类物、脂肪烃及苯系物在弱氧气氛下热解焦油中的相对含量较低,且多环芳烃相对含量明显大于N₂气氛下热解焦油。当热解温度为800℃,过量空气系数ER=0.14时,焦油产率为6.22%,H₂产率14.01 mg/L,焦油和H₂产率达到最佳值。由于弱氧气氛下热解得到半焦的石墨化程度低于N₂气氛下的热解半焦,导致弱氧气氛下半焦反应活性大于N₂气氛。研究结果为固定床热解烟煤制备高值燃料提供基础数据。      

微生物改造有机质不同演化阶段油气的生成

石油是生物地质作用的产物,沉积物中有机质的组成和结构影响着石油天然气的生成。微生物改造有机质形成石油、天然气具有明显的阶段性:1)易溶于水的有机质和分子量小、成分简单的化合物优先参与到成油中形成低熟油。2)成熟油的有机母质主要为来自水生生物、藻类的脂肪和蛋白质,其次为来自陆源有机质中的碳水化合物脂肪分解菌、蛋白质分解菌、产氢菌等;脂肪酸初始阶段不溶于水,只有当环境中不存在占优势的其他碳源物质时,微生物才能利用和分解脂类进行生长。3)高演化阶段生存着大量的嗜热、超嗜热产甲烷菌,来自于陆源植物的纤维素、木质素、高分子聚合物等许多在成熟阶段难以降解的有机质在高演化阶段可以发生降解。成油过程要经过降解有机质、去除含氧基团、产氢菌产氢、耗氢菌用氢等过程,较成气过程更为复杂。     

开放体系和密闭体系恒速升温实验条件下有机质生烃动力学特征对比及意义

为了揭示不同实验条件下有机质生烃动力学特征及其地质应用的差异性,对松辽盆地煤样进行了开放体系(Rock-Eval)和密闭体系(金管)的恒速升温热模拟实验。根据实验产物产率与温度关系标定了开放系下的有机质成油、成气及密闭体系下有机质成气动力学模型;将标定的2种体系下的动力学参数以实验室升温速率和地质升温速率条件下进行外推,表明密闭体系下的成气转化率相对开放体系下的变化要慢,原因在于开放体系下煤样热解生气为初次裂解,而密闭体系下煤样生气是初次裂解和二次裂解共同贡献的结果。进一步将2种体系下获得的生气动力学参数结合松辽盆地徐家围子地区埋藏史、热史资料进行应用表明:应用开放体系获得的动力学参数外推计算的生气门限对应时间(115 Ma)要比实际生气门限对应时间(110 Ma)偏早;应用密闭体系获得的动力学参数外推计算的生气门限对应时间(92 Ma)要比实际生气门限对应时间偏晚。     

塔里木盆地中高氮天然气的成因及其与天然气聚集的关系

塔里木盆地塔北和塔中地区的海相腐泥型天然气,N2含量较高,尤其是湿气,N2含量分布在10.1%～36.2%,而干气的N2含量则低于10%,即湿气的N2含量高于干气的N2含量。同是下古生界寒武-奥陶系来源的海相腐泥型天然气,为什么湿气和干气的氮气含量相差如此之大?根据与氮气相伴生的烃类气体、非烃气体及稀有气体的组份及同位素特征,认为塔里木盆地的中高氮天然气属于有机成因,来源于下古生界海相烃源岩。文章还提出塔北和塔中地区湿气和干气N2含量差异与源岩的演化程度和圈闭的捕获条件有关。     

微生物、有机质、油气与砂岩型铀矿

统计表明，世界上已知重要的砂岩型铀矿床的含矿主岩不同程度地含有机质、微生物或油气。对十红滩矿床、努和廷矿床及512矿床进行有机岩石学、有机地球化学、铀与有机碳相关关系分析等研究结果表明，微生物、有机质或油气在砂岩型铀矿成矿的过程中起了重要的作用。     

微生物、有机质、油气与砂岩型铀矿①

统计表明,世界上已知重要的砂岩型铀矿床的含矿主岩不同程度地含有机质、微生物或油气。对十红滩矿床、努和廷矿床及512矿床进行有机岩石学、有机地球化学、铀与有机碳相关关系分析等研究结果表明,微生物、有机质或油气在砂岩型铀矿成矿的过程中起了重要的作用。     

松辽盆地滨北西部上二叠统林西组烃源岩生物标志化合物的特征及意义

应用气相色谱、气相色谱-质谱技术，研究了滨北西部上二叠统林西组烃源岩的生物标志化合物特征，对烃源岩有机质来源、沉积环境、热演化程度等进行了分析.研究表明，林西组烃源岩有机质丰度高，有机质类型为Ⅱ型，处于高成熟-过成熟演化阶段；烃源岩中（C₂₀+C₂₁）/（C₂₃+C₂₄）三环萜烷为0.12~0.86，平均为0.50，C₂₄四环萜烷/C₂₆三环萜烷为0.41~0.72，平均为0.54，具有典型湖相烃源岩特征；Pr/Ph主要介于0.16~0.71之间，平均为0.32，指示沉积环境为强还原-还原环境；伽马蜡烷/C₃₀藿烷为0.09~0.35，平均为0.21，反映烃源岩为半咸水的沉积环境；Pr/nC₁₇与Ph/nC₁₈的关系、C₂₇-C₂₈-C₂₉甾烷的相互关系均反映有机质为高等植物和细菌、藻类等低等水生生物的混合来源；Ts/Tm为0.18~1.03，平均为0.86，C₃₁αβ22S/（22S+22R）比值为0.53~0.62，平均为0.58，均指示烃源岩成熟度较高.综合认为林西组烃源岩形成于半咸水的还原-强还原环境，有机质来源为混合来源，有利于有机质的富集，林西组具有油气勘探前景.     

Drinking water treatment residuals as an amendment to alkaline soils: Effects on the growth of corn and phosphorus extractability

Drinking water treatment residuals (alum) are waste products of water purification that have potential for environmental remediation as a soil amendment and a potential plant growth medium. In this study, the influence of added Drinking water treatment residuals on the extractability and availability of phosphorus to plants; determination of the agronomic rate of alum to different agricultural soils and evaluation of the alum as ameliorating material for soil conditions and plant growth were investigated. In all studied soils, increasing drinking water treatment residuals rate up to 30 g/kg significantly increased dry matter yield. Application of 10, 20 and 30 g/kg alum significantly increased plant P concentrations in the plant materials (shoots and roots) taken from clay, sandy and calcareous soils. Further increase in alum application rate has resulted in negative significant impact on plants P concentration, especially in clay and calcareous soils, but in sandy soils the increase in phosphorusconcentration extended to 40 g/kg alum rate. Application of alum at rates up to 30 g/kg significantly increased available phosphorus concentrations of the three studied soils. However, application of alum at a rate of 40 g/kg to clay and calcareous soils significantly decreased available phosphorus concentrations. Combined analyses of all soils and alum rates studied clearly indicated significant relationship between available phosphorus concentration and phosphorus uptake (r = 0.87, P < 0.001). Based on our experiment results, the rate of 30 g/kg is considered the best application rate of alum because of its positive effects on plant dry matter. Our study clearly demonstrates that alum has potential as a soil amendment to increase plant growth; however, more research is needed to determine beneficial and / or detrimental aspects of this practice under field conditions.     

黄铁矿对有机质成烃的催化作用讨论

粘土矿物，碳酸盐，石英等无机矿物对有机质演化的催化作用已被确认，有机质干酪根类型还与黄铁矿含量，形态有关，而其中硫的含量直接影响到干酪根反应的活化能，反应速率，指出黄铁矿也是一种有效的催化剂。鉴于世界原油中有很大一部分产自高硫酪根，深入研究其中的机理是当前石油地球化学中的一项刻不容缓的任务。