生物标志化合物碳同位素地球化学研究的几个相关问题

生物标志化合物稳定碳同位素地球化学是８０年代末期新兴的研究领域。单个生物标志化合物碳同位素组成的成因解释是该领域至关重要的问题。本文综合讨论了与此有关的生物合成过程中脂类化合物碳同位素变化、细菌生物合成过程中碳同位素分馏及其脂类化合物碳同位素组成特征，从而为我国的生物标志化合物碳同位素地球化学研究提供了新的理论依据     

生物标志物藿烷类的单体碳稳定同位素研究

对 5个广东泥炭样品和 3个准噶尔盆地西北缘原油样品中支链烷烃和环烷烃进行了分离,应用色谱 -同位素比值质谱 (GC -IRMS)测定了其中藿烷类单体碳稳定同位素比值,研究它们的碳同位素组成变化,结果表明泥炭中藿烷类δ13C为 - 2 1.7‰～ - 34.4‰,与湖相页岩和原油中藿类相比,相对富集13C;同一样品中,不同碳数和不同构型的藿烷之间,δ13C相差 4.4‰～ 1 2.8‰,说明同一沉积环境中可能生长具有不同碳同位素组成藿类先质的多种微生物,相对亏损13C的C₂₉βα、C₂₉ββ、C₃₁βα藿烷可能来自甲烷菌,相对富集13C的C₂₉αβ、C₃₀ αβ藿烷可能来自化学自养型细菌;准噶尔盆地原油中藿烷类碳同位素δ13C为 - 30.6‰～ - 53.4‰,原油之间藿烷δ13C值具有明显差别,它们指示克乌断裂带东部原油来自二叠系,西部原油来自侏罗系与三叠系。     

GC－IRMS技术在地球化学中的应用现状与前景

ＧＣ－ＩＲＭＳ技术在地球化学中的应用现状与前景熊永强，耿安松（中国科学院广州地球化学研究所．广州５１０６４０）关键词色谱－同位素质谱，地球化学，单体稳定碳同位素有机质的碳同位素组成特征含有丰富的母质来源和沉积环境等信息，一直是有机地球化学的重要研究领...     

甘南沼泽沉积脂类生物标志化合物的组成特征

较为系统地分析了寒冷潮湿高原气候条件下形成的沼泽泥炭中脂类化合物，研究了它们的组成，来源和成岩过程，结果表明，正构烷烃，正构烯烃，正构脂肪酸，直链烷基酮和直链烷基醇都由长链组分所构成，这些长链组分来自草本植物，并且得到它们单体碳同位素证据的支持，丰富的奥利烯醇和羽扇烷醇均起源于陆源高等植物，存在很少报道过的一系列藿醇化合物，它们起源于细菌，甾酮和甾醇都以C29组分为主，C28和C29组分主要来自高等植物，而27组分则具有一个细菌源。无奇偶优势的短链正构烷烃，细菌起源的脂肪酸（C14，C15，异构和不饱和脂肪酸），直链烷基－2－酮，藿类和一些甾酮的存在，都说明在这种沉积环境中沉积有机质已经历了强烈改造作用。甾烯酮和甾烯醇分别向它们烷烃的化学和生物化学转化也十分明显。     

海洋沉积物孔隙水硫酸盐的硫、氧同位素组成及其对硫生物地球化学过程的指示

海洋沉积物中由微生物硫酸盐还原作用(MSR)驱动的碳、硫耦合作用及甲烷消耗，是影响全球碳、硫循环和气候变化的关键生物地球化学过程。准确认识微生物硫酸盐还原代谢过程及其环境影响因子，是探究MSR驱动的碳、硫循环及生态环境效应的重要基础。沉积物孔隙水中硫酸盐的硫、氧同位素组成是揭示MSR过程及其驱动的硫循环的重要方法。本文从细胞内代谢途径和胞外硫循环过程角度，厘清影响孔隙水硫酸盐硫、氧同位素组成的硫的生物地球化学过程，阐述其在示踪有机质驱动和甲烷驱动的硫酸盐还原过程类型及“隐秘”硫循环的意义，为探究微生物硫酸盐还原作用在地球表层环境演化中的作用提供新启示。     

柴达木盆地西部第三系咸水湖相原油地球化学特征

在系统分析柴达木盆地西部各油田40余个原油样品碳同位素和饱和烃、芳烃组成的基础上,全面剖析了该地区第三系湖相原油的地球化学特征.研究结果表明,这些原油具有特殊的碳同位素组成和异常的生物标志物分布.其全油碳同位素偏重(-26‰～-24‰);正构烷烃系列单体烃碳同位素分布曲线呈水平状,表现出类同于海相有机质的碳同位素组成特征.它们的生物标志物中正烷烃系列兼具奇碳和偶碳优势双重碳数分布模式;呈强植烷优势,Pr/Ph值大多<0.6;伽玛蜡烷普遍异常丰富,C35藿烷含量高,表征高盐、厌氧的咸水湖相沉积环境性质.芳烃组份以萘、菲系列为主,而二苯并噻吩等含硫有机化合物相对含量较低,反映该地区咸水湖相原油源岩沉积相的特殊性.柴西各油田原油地球化学参数在区域上呈规律性变化趋势,与其源岩沉积相的时空变迁相一致.     

渤海湾盆地渤中凹陷原油地球化学特征研究

渤海湾盆地油气资源十分丰富、类型多样。通过对渤中凹陷19个原油样品地球化学特征的系统研究,揭示了该区不同类型、不同性质原油在物理性质、化学组成、生物标志物分布与组成、正构烷烃单体烃碳同位素等方面的差异。研究表明,渤中凹陷存在凝析油、正常油和生物降解原油。凝析油具有低密度、低粘度、低含蜡、饱和烃含量高,非烃、沥青质和芳烃含量低的特征,生物降解原油则反之。凝析油和生物降解原油中的重排补身烷丰度都大于8β（H）-补身烷的丰度,C24四环萜烷丰度低。渤中凹陷原油正构烷烃单体烃碳同位素组成分为两类：一类具有较轻的碳同位素组成,其同位素值介于-2．75％～-2．95％之间;另一类的碳同位素组成则较重,一般介于-2．40％--2．75％之间。     

生物标志物在海洋和湖泊古生态系统和生产力重建中的应用

海洋和湖泊具有重要的气候环境和生态调节功能。研究地质历史时期海洋和湖泊生态系统的生物群落的组成、结构和演变,将为解决当前面临的环境问题,评估可持续发展提供科学依据。生物标志物具有生物专属性,提供了使我们能够从分子水平上研究地质历史中各种生物演变的工具。本文初步总结了海洋和湖泊生态系统中的生物标志物(烷烃、酸类、醇类、酮类、酯类、甾类、藿类、萜类和甘油四醚类等)的特征和来源。陆生高等植物来源的生物标志物,以长链的烷烃、脂肪酸、脂肪醇和木质素、萜类等较为常见;水生微藻来源的生物标志物有长链烯酮、烷基二醇和高度支链类异戊二烯类化合物(HBIs)等;微生物来源的生物标志物有细菌藿烷多元醇(BHPs)、异形胞糖脂和支链烷烃类等。今后结合生物标志物单体同位素分析和基因、蛋白质组学等现代分子生物学研究,加强不同生物标志物对应的生物种属的生态学研究,古今生态研究相结合,可以为某些生物标志物的分子来源研究提供新的可行途径。本文还综述了生物标志物指标在重建海洋和湖泊生态系统的组成、结构、生产力和营养状况方面的应用。未来的研究将偏向于从定性向定量化重建转变,在海洋研究中应用较成熟的指标将越来越多的被用于湖泊环境中。此外,多指标结合使用将提高重建古生态系统的可靠度。     

森林土壤微生物与植物碳源的磷脂脂肪酸及其单体同位素研究

森林生态系统的土壤微生物群落组成和活性,是影响生物地球化学循环、有机质代谢和土壤质量的关键因素.磷脂脂肪酸(PLFA)是一类可有效表征活体微生物群落结构的生物标志物,而其单体稳定碳同位素(δ13C)水平对土壤微生物植物碳代谢具有独特的指示作用.本次研究以土壤PLFA为对象,分析了我国位处纬度梯度带上(24°N～47°N...     

泸沽湖沉积物有机质碳同位素组成与气候变迁记录

泸沽湖沉积物有机质碳同位素组成与气候变迁记录＊肖保华万国江（中国科学院地球化学研究所，贵阳５５０００２）关键词泸沽湖沉积物有机碳同位素气候变迁记录湖泊沉积物中有机碳的来源十分复杂，形态差异大，可粗略地分为来自湖泊生物（藻类、浮游生物和水生植物）的内部...     

生物降解稠油沥青质热解产物中生物标志化合物与单体烃碳同位素组成研究

本文运用热解技术对采自准噶尔盆地风城地区6个重度生物降解稠油进行沥青质热解实验。通过分析沥青质热解产物中生物标志化合物组成和单体正构烷烃碳同位素组成,探索其在降解稠油油源研究中的应用。研究结果显示,沥青质热解产物中生物标志化合物组成特征易受热解温度的影响,指示母质沉积水体环境的参数 Pr/Ph比值随热解温度升高逐渐增大,在较高的温度下,高碳数、高环数的生物标志化合物易裂解生成低碳数、低环数的化合物,导致C20三环萜烷/C30 藿烷和孕甾烷/αααC29R甾烷两个参数的比值随热解温度升高逐渐增大,表明利用沥青质热解产物生物标志化合物组成进行降解稠油油源判识易出现偏差。而沥青质热解产物单体正构烷烃碳同位素组成随热解温度升高并没有明显的变化, 6个降解稠油沥青质热解产物单体正构烷烃碳同位素分布曲线呈水平分布,与来自风城组烃源岩的典型原油基本相似,说明沥青质热解产物中单体烃碳同位素组成特征可用于重度降解稠油油源分析。另外,通过对比稠油与其沥青质热解产物中单体正构烷烃单体碳同位素组成差异,可用于研究多油源以及后期混入的问题。     

现代酸性矿山废水环境中的真核微生物:生物多样性、生理学、生物地球化学特征及其对古环境和早期生命演化的指示

现代酸性矿山废水(AMD)环境被认为是地球早期环境的理想对应物.AMD的水环境具有金属含量高、pH低的特点,这与太古代-早元古代时期海洋的某些环境条件十分类似.然而,尽管AMD的环境条件恶劣,但仍然栖息着非常丰富的原核和真核微生物,在这其中那些嗜酸的、营光合作用的真核微生物类群(特别是Euglena mutabilis)更是引起众多科学家极大的研究兴趣.本文全面概述了在AMD环境中发现的真核微生物Euglenids种群的生物化学、生理学和生物地球化学特征,以及这些特征对于理解生命演化和早期地球环境条件等方面的指示性作用.Euglenids的细胞具备区域化功能,因而具备需氧和厌氧的蜡酯和甾醇的双生物合成途径,同时它们还可以形成生物膜,所有这些均使得Euglenids能够在早期地球极端恶劣的环境条件下生存并持续演化.在AMD酸性环境中发育的富铁叠层石、嗜酸微生物的脂类化合物及其碳同位素比值以及它们独特的生理和生化特征可用于阐述真核生物的演化、地球早期大气中氧气的产生、条带状富铁建造的形成以及地球早期的环境演化等.     

塔北隆起雅克拉油气田原油成因特征

针对雅克拉油气田多个含油气层位的原油,进行了一系列的地球化学测试分析,对雅克拉油气田原油的地球化学特征、成因特征进行了解剖。研究结果表明,雅克拉油气田深浅不同层位原油轻烃组成与轻烃单体烃碳同位素、类异戊二烯烷烃组成以及原油与馏分碳同位素组成具有明显的海相原油特征;深浅层原油三环萜烷、C₂₈甾烷、三芳甾烷和甲基三芳甾烷以及原油与馏分碳同位素组成皆具有典型上奥陶统来源油的特征,与寒武-下奥陶统来源油特征差异明显,暗示雅克拉油气田原油来源于上奥陶统烃源层。     

渤海湾盆地南堡油田原油特征与油源分析

南堡油田是渤海湾盆地近年发现的油气储量可观的新油田,为揭示该油田原油特征与成因,对43个原油样品、31块泥岩样品进行详细的地球化学研究与油源对比。依据特征生物标志物、单体烃碳同位素分析,将南堡油田原油分为3种类型:Ⅰ类,南堡1、2号构造带古近系+新近系原油;Ⅱ类,南堡3、4、5号构造带古近系+新近系原油;Ⅲ类,南堡凹陷已发现奥陶系潜山原油。Ⅰ类原油以较低的重排甾烷/规则甾烷,较高的甾烷/藿烷、4-甲基甾烷/C29规则甾烷、伽马蜡烷/C30藿烷值及正构烷烃单体烃碳同位素相对偏重等特征区别于Ⅱ类原油;Ⅲ类原油以较高成熟度、正构烷烃单体烃碳同位素总体偏重等特征不同于Ⅰ、Ⅱ类原油。油源对比结果表明,Ⅰ类原油为沙二+三段、东三段—沙一段烃源岩的混合贡献,Ⅱ类原油主要来源于东三段—沙一段烃源岩,Ⅲ类原油主要来源于沙二+三段烃源岩。首次明确提出南堡1、2号构造带古近系+新近系原油主要为沙二+三段烃源岩的成烃贡献,沙二+三段烃源岩为南堡油田主力烃源岩之一,这对南堡油田油气资源评价和勘探方向决策具有参考意义。     

云贵高原湖泊沉积物碳酸盐和有机质的同位素组成及环境信息记录

云贵高原湖泊沉积物碳酸盐和有机质的同位素组成及环境信息记录＠肖保华￥中国科学院地球化学研究所高原湖泊,碳酸盐,有机质,碳同位素,地球化学记录,环境气候信息云贵高原湖泊沉积物碳酸盐和有机质的同位素组成及环境信息记录肖保华（中国科学院地球化学研究所,贵阳５５０...     

示踪全球环境变化的微生物代用指标

文章详细总结了示踪全球环境变化的一系列微生物替代指标。重建古温度的定量指标包括藻类长链烯酮的U、古菌甘油二烷基甘油四醚化合物(GDGTs)的TEX_(86)指标、细菌GDGTs的甲基化指数(MBT)与环化指数(CBT)的组合。古温度的定性指标有脂类单体的氢同位素组成、不饱和脂肪酸的相对含量、有孔虫和硅藻的组合及其生物体的同位素组成和微量元素比值。重建古水文的指标包括有壳变形虫组合、细菌GDGTs的环化指数CBT、细菌和古菌GDGTs的陆源输入指数BIT、古菌和细菌GDGTs的相对丰度R、直链脂肪族化合物的碳优势指数CPI、好氧与厌氧微生物的丰度。古大气CO_2分压的估算可采用藻类长链烯酮的碳同位素组成、有孔虫的硼同位素组成。认为这些微生物指标在古环境重建中潜力巨大,并对一些重要微生物指标的应用原理和限定条件进行了分析。有些指标因受多种环境因子和成岩作用的影响,在应用中需特别的注意,不能无限夸大其应用领域。     

红枫湖碳同位素变化指示的湖泊碳循环过程

碳同位素是示踪湖泊碳循环最有力的工具,其所有的生物地球化学过程只要碳的流动发生分异,并有同位素分馏效应,都可以利用同位素变化进行示踪.反过来,湖泊碳同位素与碳循环的相互关系研究也可以进一步提高对湖泊碳同位素的认识,揭示碳同位素变化指示的地球化学意义.     

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.     

松辽盆地北部深层凝析油及油型气的成因研究

松辽盆地北部深层发现的凝析油及油型气扩大了油田的勘探潜力.应用单体烃碳同位素、生物标志化合物等分析技术,结合地质背景对凝析油、天然气和固体沥青进行的地球化学研究表明:深层凝析油包括煤成凝析油和泥质烃源岩形成的凝析油,前者芳烃含量高、单体烃碳同位素重,后者饱和烃含量高、单体烃碳同位素轻,生物标志化合物对比,二者均来自于沙河子组烃源岩;油型气甲烷碳同位素轻,一般小于-45‰,且甲烷与乙烷之间碳同位素分馏明显,属原油裂解成气特征,油型气与煤型气混合可能是深层天然气碳同位素系列倒转的重要原因之一;火山岩储层中的固体沥青有机地球化学分析,有机碳含量0.08%～0.16%,氢指数49～297 mg/g,Ro大约为1.87%,表征固体沥青现今的成烃潜力较小,原油向天然气转化主要发生在高成熟阶段的晚期,对应的地质年代大约是嫩江组-明水组沉积末(80～65 Ma).原油向天然气转化的事实启示,深层天然气勘探要兼顾古油藏的研究.     

西南印度洋中脊热液区烃类有机质组成及其成因意义

利用气相色谱(GC)、气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)测定了西南印度洋中脊49.6°E热液区热液产物中的可溶有机质,结合生物标志物和单体同位素分析,对烃类有机质的组成、来源及成因意义进行了探讨。硫化物烟囱体以正构烷烃(3.437~3.962μg/g)为主要烃类,L/H1,C22以上烷烃具有轻微奇碳数优势(CPI=1.140~1.209),NAR接近0;生物标志物类型丰富(Sq、IS40、烷基环己烷),C31藿烷22S/(R+S)高达0.77,且缺少17β(H),21β(H)构型藿烷;低碳数饱和脂肪酸为主要脂肪酸类型,异构/反异构脂肪酸含量显著,缺少单不饱和脂肪酸。热液蚀变岩以异构烷烃(2.094μg/g)为主要烃类,正构烷烃以低碳数(L/H=1.33)、偶碳优势(CPI=0.377)为特征;脂肪酸以单不饱和脂肪酸为主。结果表明,海洋原生生物体是49.6°E热液区主要的烃类有机质输入源,热液流体温度及化学条件是控制热液喷口区原生生物群落分布及热液产物中烃类有机质组成的主要因素。生物标志物类型显示硫化物烟囱体中具有产甲烷古菌与硫酸盐还原菌共存的现象,反映出热液流体中富含H2,表明49.6°E热液区具有非生物合成烃类的可能。