开放体系下有机质与有机碳、氢、氮损失动力学研究

本文对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型干酪根的有机质、有机碳、氢、氮的损失进行了动力学研究,获得了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型干酪根的总量、有机碳、氢以及氮质量损失动力学参数。此动力学参数可用于烃源灶的有机质总量,有机碳、氢、氮质量的恢复研究。在此基础上,结合专用Kinetics 软件,将此动力学参数应用于干酪根有机碳丰度、氢／碳和氮／碳原子比恢复系数计算。结果表明,在Ro介于0.47%～3.05%之间Ⅰ型干酪根有机碳丰度,碳、氢、氮总丰度,氢／碳和氮／碳原子比的恢复系数依次为1～1.89、1～1.96、1～2.13和1～0.56;Ⅱ型干酪根依次为0.98～1.05、1～1.06、1～1.89和1～0.66。Ⅲ型干酪根依次为1～0.82、1～0.83、1～1.59和1～0.56。因此在对高成熟—过成熟干酪根进行生烃评价时,Ⅰ、Ⅲ型干酪根残余有机碳丰度需要进行恢复,而Ⅱ型干酪根残余有机碳丰度不需要进行恢复。3种类型干酪根的H/C原子比均需要进行恢复。本文建立的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型干酪根恢复动力学可用于计算开放体系热演化过程中残留干酪根或有机碳总量,在一定程度上弥补了以往着重考虑生出烃类演化的不足之处。     

排-留烃过程对富有机质页岩纳米孔隙发育影响的热模拟实验研究北大核心CSCD

为研究生-排烃过程对页岩纳米孔隙演化的影响,选择低成熟且生烃潜力差异显著的茂名油页岩和大隆组硅质页岩为研究对象,经低温热模拟和索氏抽提增加了页岩在生油高峰期的排烃效率后,通过高温热模拟实验,使具有不同残留烃含量的样品演化到过成熟阶段。通过热模拟产物的地球化学分析和孔隙测量,获得了不同残留烃含量的页岩有机质与孔隙发育的热演化规律。结果表明,在高成熟阶段,富I型有机质的黏土质茂名油页岩的残留烃大量转化为固体沥青,促进了中孔、大孔的发育,对微孔的发育影响较小;具Ⅱ型有机质的大隆组硅质页岩,高成熟阶段残留于页岩中的极性有机组分与干酪根生成新的固体有机质,其纳米孔隙发育较差,导致残留烃对中孔和大孔的发育影响不明显。     

丛粒藻烷类非烃化合物的分离、富集与气相色谱纯化、制备

气相制备色谱(pGC)作为分离、纯化高纯度单体化合物的有效手段,被广泛应用于许多领域。国外地球化学方面已有众多关于化石燃料生物标志物的应用实例,而国内这方面的应用相对较少。本文选取富含丛粒藻烷类生物标志物的茂名油页岩特殊样品,尝试对非烃馏分中的目标化合物开展分离、富集和纯化、制备。在经过硅胶/氧化铝柱色谱初次分离后,取非烃组分进行纯硅胶柱色谱二次分离,之后再采用气相制备色谱开展精细分离和纯化,成功制备出非烃组分中3个与丛粒藻烷相关联的目标化合物,纯度高达95%以上。以此为例,介绍了气相制备色谱的使用原理和目标化合物分离、富集、纯化的经验。     

沉积物中黑碳的提取和测定方法 : 误差分析和回收率实验

介绍了从沉积物中提取黑碳的一种误差较小的改进方法，并对实验误差及引起误差的原因进行了详尽的分析和探讨，同时给出了方法的回收率。经过未均匀处理样品的平行实验，得到实验结果的总体偏差为8．89％，其中个别样品的偏差可达10％－20％；在样品进行了均匀处理后，得到平行实验的总体偏差为3．29％，HCl-HF单步处理的总体偏差为1．96％，而K2Cr2O7氧化处理单步实验的总体偏差为2．50％。其中回收率实验表明，黑碳的回收率可达80％以上。由此可见，所取样品具有代表性，是准确测定沉积物黑碳含量的前提。     

第五届《地球化学》编委会名单

主 编：涂光炽 副主编：李献华 彭平安 赵振华 裘愉卓 常务编委：沈承德 夏斌 徐义刚 朱炳泉 肖贤明 杨秋剑(专职) 编 委：傅家谟 高山 耿安松 洪业汤 蒋志 李献华 林杨挺 刘丛强 刘东生 卢焕章 欧阳自远 彭平安 裘愉卓 沈承德 沈其韩 孙敏 孙世华 孙晓明 涂光炽 王京彬 吴福元 夏斌 肖贤明 徐义刚 杨秋剑 曾贻善 赵振华 郑永飞 周新民 朱炳泉     

应用包裹体信息探讨鄂尔多斯盆地上古生界天然气藏的成藏后的气藏改造作用

流体包裹体成分代表了古代流体的成分和性质,通过对比鄂尔多斯盆地二叠系包裹体气体、煤成气及现今天然气藏中气体的组分及碳同位素,探讨了初次运移、成藏过程中及成藏后的次生变化对气体组分及碳同位素组成的影响.结果表明:气体在从煤系源岩运移到砂岩储层的初次运移过程中,气体的组分发生了明显的分馏,甲烷碳同位素比值未受明显影响;上古生界天然气在储层运移过程中发生了运移和扩散分馏;在天然气藏形成后的漫长历史过程中受各种次生作用的影响较小,天然气的组分和碳同位素组成均未发生明显变化.     

四川东部飞仙关组鲕滩气藏储层含自然硫不混溶包裹体及硫化氢成因研究

据显微观测和流体包裹体的激光拉曼分析结果, 在四川省开县, 金株-罗家地区下三叠统飞仙关组, 含H₂S气藏的碳酸盐岩储层样品中发现含元素硫、液态烃、沥青等多种形态特殊的不混溶包裹体. 根据地层岩性、埋藏史和流体包裹体均一温度、沥青反射率等测定结果, 气藏中H₂S的成因主要是含烃储层在晚白垩世时期, 经受140~170℃的高温油裂解成气阶段, 烃类与含膏云岩层段中的CaSO₄热反应生成的(TSR). 储层中大量不混溶包裹体的研究结果, 揭示了元素硫的形成是在第三纪区域抬升降温减压阶段, 含H₂S的天然气储层在温度86~89℃, 压力(305~340)×10⁵Pa的地质流体中, 部分H₂S受氧化以及硫硫酸盐与烃类和H₂S进一步反应的结果. 同时在此期间生成的石膏-硬石膏、方解石矿物捕获了元素硫等微粒, 形成了一批形态特殊的不混溶包裹体, 它们充分记录了储层流体的复杂情况与气藏中H₂S和元素硫的成因信息.     

三万年来南沙海区古环境重建:生物标志物定量与单体碳同位素研究

17962钻孔沉积物提供了南沙海区3万年来古气候、古环境变化的高分辨沉积记录。通过对314个柱状样沉积物进行有机分析，提取了相关的古环境信息，揭示出南沙海区末次冰期的古海洋环境及古气候是不稳定的，水生生物来源的生物标志物沉积通量在冰期出现了较大的波动，H3时出现了海洋生产力增大事件；陆源指标如高碳类脂物的沉积通量，既反映了陆源物对南沙海区海洋沉积的贡献，又揭示了造成末次冰期南沙海区陆源物质增高的古气候事件。高碳正烷烃、长链脂肪醇、长链脂肪酸的单体化合物碳同位素δ^13C值:—34．2‰-—28．6‰、—35．8‰-—26．6‰、—31．8‰-—27．1‰都显示其陆源C3植物输入的特征，末次冰期的普遍的干旱化在这一地区并不存在。这些化合物的堆积速率在H3都出现了极大值，反映出在南海海平面降低，巽它陆架出露背景下这一时期丰富的季风降雨导致河流洪水泛滥，从而引起南沙海区输入的陆源营养元素增多，海洋表层生产力增高。     

塔里木盆地库车坳陷煤成气甲烷碳同位素动力学研究及其成藏意义

天然气碳同位素动力学研究是在生烃动力学基础上发展起来的一种动力学研究方法。以库车坳陷侏罗系煤在限定体系下热解实验为基础，分析了煤成气甲烷碳同位素演化的基本特征。整体上，煤成气甲烷碳同位素值比较重。随着热解温度的增加，甲烷碳同位素演化形式表现为，在低温段存在着一个明显变轻的趋势，然后逐渐变重。这主要是由煤的非均质性造成的，煤沉积时不但有高等植物来源，还有水生生物来源，他们具有不同的活化能和不同的同位素组成。用自行开发的同位素模拟软件，结合库车坳陷的热史，对库车坳陷煤成甲烷碳同位素进行了模拟计算。其核心是把甲烷看作重碳甲烷和正常甲烷两个部分，各自求取动力学参数。模拟结果表明，坳陷中心几个干气藏中甲烷的碳同位素值(-27‰～ 32‰，PDB)落在了由干酪根开始裂解生气到2．0Ma之间。这说明库车坳陷中心区域的天然气主要来源于侏罗系煤系地层的长时期裂解、累积。累积阶段为开始生烃到库车期。     

南海北部4MaB.P.以来古海洋变迁的长链烯酮记录

通过对ODP184航次1147/1148站位约4MaB.P.以来沉积物中来源于定鞭金藻的生物标志化合物的研究,对南海北部晚上新世以来的古海洋生产力、表层海水温度及CO₂分压的变化情况进行了探讨.定鞭金藻生产力与硅藻生产力一样在0.9MaB.P.以前比较稳定地保持在较低水平,而0.9MaB.P.后定鞭金藻生产力较高,且呈现冰期低间冰期高的波动,硅藻生产力则呈现持续升高的趋势.由C37烯酮不饱和度指标获得的南海北部4MaB.P.以来表层海水的UK′37温度与浮游有孔虫壳体δ18O具有较好的相关性,且能显示出0.9MaB.P.来的19个氧同位素期,表明将U37K′37温标应用到晚第四纪以前基本上是可行的.由δ13C37:2计算的表层海水pCO₂显示,晚上新世的pCO₂要高于300μL/L,而第四纪的pCO₂尽管存在波动,却基本上在300μL/L以下.计算出的晚第四纪的pCO2十分稳定,与同期的大气pCO₂历史变化不一致.这可能与计算中简单地假定某些参数(如生长速率)为常数有关,这些参数在第四纪冰期间冰期旋回中可能有较大变化.