松辽盆地南部嫩江组烃源岩干酪根的选择性化学降解

采用一系列温和的化学降解法(碱性水解、断醚、断硫和四氧化钌氧化)对松辽盆地南部嫩江组烃源岩的干酪根进行连续的选择性化学降解, 并对不同降解产物进行色谱质谱分析. 结果显示化学降解可以从不可溶的干酪根中释放出大量色质可检测的生物标志化合物, 其中碱性水解产物主要以正构烷烃、脂肪酸和脂肪醇为主; 噻吩类化合物主要是通过醚键结合在该干酪根结构中的; 断C-S和S-S键得到的产物包括脂肪酸、脂肪醇和一些具高碳数的正构烷烃; 四氧化钌氧化产物则以一元脂肪酸和α, ω -二元脂肪酸为主. 主要降解产物的分布特征表明形成该干酪根的有机质主要以菌藻类来源为主, 后期可能通过硫键和其它方式结合进了少量高等植物来源的有机质. 本研究为深入探讨烃源岩中有机质的来源及古沉积环境提供了一个重要的途径.     

塔里木盆地烃源岩干酪根的分子结构: Py-GC-MS和甲基化-Py-GC-MS研究

用Py-GC-MS和甲基化-Py-GC-MS技术研究了塔里木盆地部分烃源岩干酪根的分子结构. 塔里木盆地奥陶系、三叠系干酪根的热解产物主要为正构烷烃/1-烯, 具逐渐降低的碳数分布特征, 甲基化-热解的主要产物为正构饱和脂肪酸甲酯, 具有明显的C₁₆和C₁₈碳数优势, 表明主要的母质来源可能是浮游藻类类脂物. 三叠系干酪根热解产物中含有较丰富的C₂₀~C₂₆脂肪酸和C₁₅~C₂₅正构烷烃/1-烯, 可能指示了三叠系和奥陶系干酪根母源中藻类种属上的差异. 上奥陶统干酪根TAC1-1的甲基化-热解产物中检出了少量的甲氧基苯羧酸甲酯类化合物, 为塔里木盆地苔藓类陆生植物最早出现于上奥陶统提供了分子证据. 奥陶系干酪根热解产物中的藿烯、17β(H)-三降藿烷、17β(H), 21α(H)-30-降莫烷和17β(H)-莫烷的相对含量明显低于三叠系干酪根, 17α(H)-三降藿烷和17α(H)-30-降藿烷高于三叠系干酪根, 三叠系干酪根热解产物中检出了姥鲛-1-烯, 这些结果较一致地反映了奥陶系和三叠系干酪根在结构和成熟度上的差异. 甲基化-Py-GC-MS和Py-GC-MS可较全面地反映地质大分子的结构并可用于有机质类型、成熟度和油源对比等研究.     

生物标志化合物甾烷、藿烷的定量分析新方法

通过全二维气相色谱-飞行时间质谱和全二维气相色谱-氢火焰离子化检测器检测,选择合适的分析条件,建立了石油地质样品饱和烃中生物标志化合物甾烷、藿烷类化合物的定量分析新方法.新方法利用全二维气相色谱对甾烷、藿烷的有效分离,实现了甾烷、藿烷的色谱方法定量分析.12个标准物质在GC×GC-FID上定量分析结果与原始数据的相对偏差小于5%,7次重复对甾烷、藿烷类生物标志化合物定量分析结果的相对标准偏差小于5%.该方法与传统的色谱-质谱定量分析方法相比具有标样易于选用、分离度高、无共馏化合物和无相同特征离子峰干扰等优点.     

生物降解作用对辽河盆地原油甾萜烷成熟度参数的影响

借助于色谱质谱(GCMS)仪,通过对一组取自辽河油田遭受不同生物降解改造的原油中甾萜烷生物标志物的分布与组成特征的定量分析,发现在生物降解过程中,原油中的甾萜烷分子成熟度参数如Ts/Tm,C31升藿烷22S/(22S+22R)和C29甾烷20S/(20S+20R)比值会发生相应的变化.研究结果表明,对遭受生物降解改造程度不同的原油而言,除了C31升藿烷22S/(22S+22R)比值几乎不受影响外,Ts/Tm比值呈现出随生物降解作用强度的增加而下降,而C29甾烷20S/(20S+20R)比值在轻微-中等生物降解作用阶段几乎不受影响,而在严重生物降解作用阶段则会显著升高.导致这一变化的内在控制因素是不同立体构型的生物标志物在抗生物降解能力上存在明显差异,抗生物降解能力弱的生物标志物的消耗速度快于抗生物降解能力强的生物标志物,如18α(H)-22,29,30-三降藿烷(Ts)基本不受影响,17α(H)-22,29,30-三降藿烷(Tm)的浓度则明显升高,在C29甾烷组成中异构体20R快于20S,结果致使相关比值随生物降解作用强度的变化发生明显变异.因此,在利用生物标志物的分布与组成特征研究生物降解作用原油的成熟度时...     

8亿多年前由红藻堆积而成的下马岭组油页岩

在河北下花园新元古界青白口系(距今900~873 Ma)下马岭组第三段厚约350 m的碳-硅泥岩建造中, 发现一套主要由黑色含泥硅质岩和黑棕色纸片状页岩构成的油页岩. 油页岩中的有机碳含量介于21.41% ~ 22.91%, 沥青“A”介于0.5776% ~ 0.8787%, 含油率介于5.29% ~ 10.57%; 对黑棕色纸片状油页岩进行超薄切片观察及干酪根鉴定, 发现其生烃母质主要是底栖红藻, 红藻特有的四分孢子囊清晰可见, 且相当丰富. 这种主要由红藻构成的生烃母质具有如此高的TOC和沥青“A”含量从而成为优质烃源岩的实例鲜见报道. 油页岩抽提物中富含17α(H)-重排藿烷和正烷基三环萜烷系列化合物; 甾烷含量较少. 这些特征明显有别于该区元古代海相碳酸盐岩抽提物中的生物标志化合物分布. 由于该套沉积岩中的生物构成简单, 因此, 这些分子标志物可能在一定程度上反映的是底栖红藻生物的分子组成特征. 根据岩石类型组合和沉积层序分析, 这套含油页岩的碳-硅泥岩建造发育在下马岭组第三段最大海泛面时期的深水海湾环境中, 并受到了海底热水流体活动的影响     

多阶段成岩作用对深层碳酸盐岩岩石物理性质的影响——以四川盆地震旦系灯影组四段为例

国内深层-超深层碳酸盐岩储层普遍经历多阶段、多期次的成岩作用改造,非均质性极强,致使脱离地质背景的岩石物理分析方法难以准确地给出岩石物理变化规律与储层特征之间的联系.本文通过对合川地区震旦系灯影组四段深层白云岩岩石物理性质的测量,并结合岩石学特征分析、多尺度孔隙结构分析及沉积环境的划分,在成岩作用过程框架下分析岩石物理特征的变化规律.研究结果表明,目标层段白云岩差异性成岩过程形成了不同的岩石孔隙结构特征与微观结构特征.丘滩相高能微生物白云岩分别经历同生期微生物白云岩化与渗透回流白云岩化作用、准同生期选择性溶蚀作用、埋深白云岩化作用以及构造-热液白云岩化,形成的晶粒白云岩主要为致密“焊接”型和紧密型白云石晶体接触边界,溶蚀孔隙发育,微裂隙与孔喉共同作为流体渗流通道.滩间海低能硅质、泥质与灰质云岩主要经历弱毛细管浓缩白云岩化作用、强机械压实致密化与埋深白云岩化作用,形成的晶粒白云岩存在致密“焊接”型、黏土型、石英胶结型与方解石型晶体接触边界,孔隙以残余原生粒间或晶间孔为主,以微裂隙作为主要的流体渗流通道.晶粒边界性质与孔隙结构共同控制了样品的宏观物性及地震弹性性质,相同晶粒边界的样品具有一...     

鄂尔多斯盆地海相层系中有机酸盐存在以及对低丰度高演化烃源岩生烃潜力评价的影响

鄂尔多斯盆地海相烃源岩TOC多处于0．2％～0．5％,按照形成工业油气藏TOC含量不低于0．5％（高．过成熟区可降低至0．4％）标准是无法形成大型天然气藏,但靖边气田油气源对比分析确实存在海相烃源岩贡献．为了证实低TOC高演化烃源岩中有机酸盐对TOC的影响,本文选择了鄂尔多斯盆地南部某一口探井奥陶系海相和二叠系海陆过渡相烃源岩进行了红外光谱和色质等分析．实验结果表明,无论海相还是海陆过渡相烃源岩中均存在干酪根有机酸和有机酸盐转化酸,其中有机酸盐转化酸主要为有机酸盐完全酸化而来的有机酸,证实了海相烃源岩中确实存在有机酸盐．尽管酸化前后有机酸均以C16：0为主峰,但有机酸盐转化酸在C16：0以前相对丰度明显低于干酪根有机酸和游离有机酸的相对丰度,暗示了干酪根有机酸和游离有机酸以脱羧基生成链烷烃为主,而有机酸盐转化酸以高碳数有机酸裂解为低碳数有机酸为主．利用十六烷酸钙为标准对干酪根有机酸和有机酸盐转化酸进行定量分析表明,TOC含量（大于2．0％）高的海相烃源岩中有机酸盐含量低,而TOC含量低（0．2％～0．5％）的烃源岩有机酸盐含量均比较高．因此,对于TOC含量介于0．2％～0．5％的海相烃源岩,有机酸盐在高演化阶段可能是一种潜力的气源．     

地球生物学前沿:进展与问题

地球生物学是地球科学与生命科学的交叉学科,其核心任务是探讨生物与环境的相互作用和协同演化.在分析国际地球生物学的研究进展、中国科学院学部地球生物学前沿论坛成果以及本专辑代表性论文的基础上,本文简要评述了重大地质突变期的地球生物学、地质微生物与全球环境变化以及极端环境地球生物学这三大主题的主要研究进展和存在的科学问题.在重大地质突变期的地球生物学方面,人们已经认识到生命的起源、辐射、灭绝和复苏等重大生命事件的发生与地球深部过程以及受其影响的海-陆-气环境过程密切相关;但对于地质历史时期生物与环境是如何协同演化的,其具体的机制和动力学过程是什么,还知之甚少.在地质微生物与全球环境变化方面,各类地质微生物功能群不仅灵敏地响应地质环境的变化,而且通过元素循环和矿物转变对地质环境产生重要影响;但人们对不同地质微生物功能群是如何通过协同作用而改变地质环境的,还了解得很少.在极端环境地球生物学方面,人们从深海、冰川冻土、地下水、洞穴和热泉等极端环境中发现和分离出一些重要的微生物,并开展了许多生物学的研究;但真正能上升到极端环境地球生物学的研究很少,极端环境微生物的地球化学功能还远未查明.地球生物学将大大拓展生物过程研究的时空范畴,在资源领域和全球变化领域有广阔的应用前景.地球生物学需要多学科的协同研究,包括加强地质微生物的研究,加强生物地球化学循环的数据库建设和定量化模型研究,加强各类典型地质环境条件的研究,加强生物过程与物理化学过程的耦合研究.     

基于岩石成因的测井地质属性研究方法

测井曲线是多成因的产物.从测量成因看,它与测井仪器的原理密不可分;从测量对象看,它与地质背景相互关联;从井眼环境看,它也包含井眼条件的变化信息.由此可见,测井曲线本身就是地球物理、地质及工程等多因素的响应纠缠体,其中,每一种因素,因其测井响应的成因条件完全不同,它只会按自身固有模式变化.前人对于测井曲线的仪器成因研究较系统,因此,基于仪器原理的测井评价方法也比较成功,但对于地质背景与测井曲线的成因关系识别一直缺乏有效方法,致使测井曲线本身内含的地质信号难以得到有效利用.根据地质成因的某一固有机理,推测或在测井曲线上寻找与该固有机理相吻合的共性变化,是研究测井曲线内含地质属性的一个可能途径,岩石成因就是一个值得探索的切入点.研究表明,岩石成因的主要差别在于形成条件不同,岩石形成条件是决定测井曲线内含地质专属性特征的要因之一.本文分别从成岩时期、成岩物质、成岩温度、沉积相、成岩相及物性特征等多个岩石成因条件的差异,讨论了岩石成因条件的差异与测井地质属性识别的关系.     

结构岩体应力状态与驱动力关系的三维有限单元分析

本文叙述一个既有断裂也有软层的三维有限单元数值计算模型,其中断层面倾角为90°或60°,作用力的大小和方向是变化的。特别着重研究中间主应力σ_2对断层端部的最大剪切应力的影响,也注意到软层的存在与否对整个应力状态和变形特征的作用。数值计算结果与现有的室内、室外实验结果非常相似,从而可以用来探讨复杂的地质体在不同边界条件下的应力分布和变化,以此评价地震发生的地质条件,可为中期地震预报提供线索     

模拟成岩或低级变质作用对铁氧化菌席的影响

生存于微氧、近中性pH环境的铁氧化细菌所形成大量的螺旋柄状或长杆鞘状胞外聚合物有利于沉淀其环境中的铁氧化物,而这些胞外聚合物可被视为其地球微生物学标志.太古代晚期至早元古代的海洋是微氧富铁的环境,因此铁氧化代谢成为当时生物圈的重要组成部分,但与之相关的生物物质及铁矿化记录在经历漫长的地质演化后不可避免的发生变化而难以识别.本研究实验模拟了嗜中性微好氧铁氧化菌席可能经历的成岩作用,通过对比现代铁氧化细菌产生的胞外聚合物及铁氧化物在经历高温-高压前后的变化,揭示了生物物质-矿物体系在成岩作用中可能经历的变化过程.实验结果显示螺旋柄状物和长杆鞘状物以及铁氧化物球状聚合物在100MPa和300℃作用之后,其生物结构特征仍可以识别,表明微生物有机质-铁氧化物混合体系可能在地质记录中被一定程度的保存,为前寒武沉积记录中铁代谢的起源和演化的识别提供了参考.     

拉尔玛硒-金矿床元素有机／无机结合态及硒的赋存状态研究

以金属矿床中有机质的重要组成部分———干酪根为研究对象 ,对干酪根中的Se及其他微量元素进行了分离测定 ,对矿床中元素的有机 /无机结合态进行了定量研究 .认为矿床中Se主要以有机结合态方式存在 ,根据生物化学证据 ,不同成矿演化阶段Se的有机结合态比率以及理论计算和红外光谱分析 ,推断Se可能与有机质中的某些元素键合 ,较为牢固地吸附在有机质中 ,并可能形成Se的有机矿物 .同时 ,也给出了无机结合态硒的可能形式     

鄂尔多斯盆地东胜地区砂岩型铀矿成岩作用研究

为了解东胜地区砂岩型铀矿含矿砂岩的成岩演化与成矿响应,进而探讨该矿床的成因,采用了薄片鉴定、电镜扫描、电子探针、能谱分析、阴极发光、同位素分析及包裹体测温等多种分析方法,对东胜地区直罗组砂岩进行了详细的成岩作用研究.研究表明,直罗组含矿砂岩的岩石类型主要为岩屑石英砂岩、长石岩屑砂岩和岩屑砂岩;成岩矿物有粘土矿物、碳酸盐、硅质矿物和铁质矿物;砂岩的物性明显受到成岩作用的控制,物性良好的砂岩有利于成矿流体在其中运移、存储并最终成矿.直罗组砂岩经历了早成岩阶段A,B期和表生成岩阶段;成岩环境演化可分为酸性氧化-碱性还原-酸性-氧化还原、酸碱过渡阶段;铀分别以预富集的铀酰离子、活化的铀酰离子、分散吸附状铀和铀矿物沉淀的形式存在.研究指出,在表生成岩阶段,砂岩型铀矿的形成不仅与氧化-还原过渡环境有关,而且与酸性-碱性过渡成岩环境密切相关;氧化-还原、酸性-碱性过渡带有利于铀在砂岩中富集成矿.     

联苯系列化合物与苯并萘噻吩系列化合物的形成机制

通过模拟实验研究了联苯系列化合物与苯并萘噻吩系列化合物的形成机制 .联苯系列的成因主要有两个 :一是含有共轭烯键的链状化合物或含有共轭烯键链的化合物芳构化 ,二是硫作用于普通链状化合物夺去部分氢形成 (硫化氢和 )共轭烯中间体 ,进而芳构化形成联苯系列 ;苯并萘噻吩系列的直接前身物质之一可能是苯基萘系列 ,含有共轭烯键的链状化合物或具有共轭烯链的化合物以及饱和与不饱和链状化合物在硫的作用下都可以转化成苯并萘噻吩系列 .联苯系列化合物对热稳定 ,但在硫或氧存在条件下可以分别转化成硫芴系列和多环芳烃或氧芴系列和多环芳烃 .联苯和甲基联苯之和在联苯系列总量中的比例可以用来判断环境 ,在成熟度不太高的前提下 ,如果比例数高说明环境偏咸 ,反之则说明环境偏淡 .原油中苯并萘噻吩系列化合物含量高表明原油曾经历过丰富硫的作用 .但这个作用可能发生在油源岩中 ,也可能发生在油藏中 .     

基于微纳米孔隙理论的页岩气储层岩石物理建模方法

页岩储层由于其复杂的构造和孔隙特征,目前一般的岩石物理模型无法对其进行精确描述.微纳米孔隙作为页岩气主要的储集空间,对页岩整体弹性参数有较大影响.干酪根作为页岩中重要的有机质矿物,在页岩中的赋存状态随成熟度不同而变化,同时干酪根也是纳米级孔隙的主要发育场所.目前常规的岩石物理建模方法没有体现微纳米孔隙的作用,同时较少考虑不同成熟度下干酪根对页岩储层弹性性质的影响.本文采用一种微纳米孔隙理论描述页岩微纳米孔隙特性,考虑微纳米孔隙和不同成熟度下干酪根的赋存状态,应用上述微纳米孔隙模型、各向异性SCA-DEM模型、各向异性Eshelby-Cheng模型和Brown-Korringa固体替换方程等建立一种新的页岩储层岩石物理模型.利用中国西南某工区页岩气井对该模型进行验证,模型预测的横波速度与测井速度拟合较好.结果表明不同干酪根成熟度的页岩岩石物理建模结果具有一定的差异,据此可大致区分该工区井的干酪根成熟度;最后对微纳米孔参数进行正演分析,结果反映了页岩的纵横波速度随微纳米孔隙参数的变化趋势.     

微生物与地质温压的一些等效地质作用

微生物不仅能够灵敏地响应地质环境的变化,而且还可以通过多种途径参与各类地质地球化学作用过程.微生物通过元素的生物地球化学循环对各类地质环境起作用,这早已为人们所熟悉.微生物还可以在地表环境诱导形成一些深部高温高压环境才能形成的矿物.一些微生物功能群能够在地表常温常压环境实现蒙皂石的伊利石化,形成长石类自生矿物,沉淀白云石,产生地质脂类等地质过程,这些过程在没有生物参与时需要一定的温压条件才能发生.微生物之所以具有这些特殊的地质作用,是因为它们拥有活性酶、具有比较大的比表面积及表面丰富的官能团.微生物可以通过这些具有催化能力的活性酶的作用,并通过代谢作用和生理过程等,降低一些热力学反应的吉布斯自由能,克服一些化学反应的动力学障碍.微生物还因具有较大的比表面积及表面丰富的官能团而能够通过物理吸附降低矿物晶核表面的自由能.微生物通过这些生物化学过程和生物物理过程达到与一定温压条件类似的化学过程和物理过程,从而使一些深部地质过程在地表常温常压环境得以实现.由此提出了微生物与一些地质温压具有等效地质作用的新思想.     

生物地球物理:地球物理方法在研究生物地球化学过程中的应用和发展

微生物广泛参与了其所处地质环境的物理和化学性质改造过程.监控微生物与地质介质之间相互作用的过程并了解其机制对近地面环境工程中土壤及地下水污染整治等实际应用有着至关重要的作用.地球物理勘测成像技术不仅能够在传统应用中测量和表征地表以下的物理特性变化,大量直接有效的证据表明这些方法还可以捕获孔隙介质中的生物地球化学变化的动态过程,包括监测微生物、微生物活动以及它们与矿物之间的相互作用.生物地球物理(Biogeophysics)作为勘探地球物理的一个新兴分支学科,包含了微生物学、生物地球科学以及地球物理勘测等多个学科,侧重于研究微生物与地质介质相互作用对地球物理场的影响.过去十几年在生物地球物理领域的研究充分表明和验证了地球物理勘测方法的独特优点(最小化侵入、时空连续及跨尺度运用),并为将传统勘测方法用于探索跨时间空间各尺度的地下生物地球化学动态过程提供了理论及实验依据.本篇综述将系统介绍生物地球物理学科的理论背景、发展和研究前沿.首先讨论微生物及其活动引起的孔隙介质中物理化学性质的变化.其次,将侧重于探讨微生物活动对包括地电法、电磁法、探地雷达以及地震法等不同地球物理场的响应.最后将讨论生物地球物理领域的机遇、挑战和潜在应用.     

中国南沙美济环礁中微生物碳酸盐沉积及其环境意义

位于中国南沙群岛中的美济礁是由珊瑚礁环围绕泻湖形成的. 在珊瑚构成的礁环上既有突起的小珊瑚岛(在礁环上的小补丁礁)也有低缓的礁沙丘, 微生物碳酸盐沉积发育在环礁底部周围和斑块礁塔的珊瑚上或礁沙丘的珊瑚断枝上, 生长形式主要为绒毛状、发状或细刺状、胶块状、席状或结壳状, 一般发育在0~15 m水深环境中. 这些微生物沉积可能是由丝状蓝菌的自然种群经钙化后形成. 它们的生长位置: (1) 与Acropora共生的球茎状珊瑚上; (2) 块状的Galaxea fascicularis丛体上; (3) 死亡的Montipora digitata丛体上; (4)死亡的Acropora teres上, 一些发状的微生物碳酸盐沉积覆绕这些珊瑚断枝生长. 研究证实了微生物碳酸盐沉积在中国南海珊瑚礁沉积中的发育, 显示出微生物作用过程在现代珊瑚礁系统形成中的重要性. 其研究结果对确定地质时期形成微生物岩(microbialite)的微生物的特征和成分, 以及对评估现代珊瑚礁中的微生物碳酸盐沉积及其在现代礁系统生物化学循环中的重要性都具有重要意义. 研究结果还提供了地质时期浅水环境中形成的古微生物岩现今类比的证据, 并且结合古微生物岩的沉积学研究来了解其生长控制机理.     

中国低孔渗大气区地质特征、控制因素和成藏机制

在对低孔渗大气区地质特征、控制因素分析的基础上,剖析了不同类型气藏的形成机制．低孔渗砂岩连续型大气区的主要地质特征表现在：大范围、低丰度、连续分布、大气区的天然气聚集特征;广覆式优质烃源岩与紧密接触式生储盖组合;主要发育于大型陆相坳陷或海陆交互相浅水河流三角洲体系：大范围准层状岩性型、成岩型和毛细管压力型为主的多种圈闭类型共生;存在达西流和非达西流双重渗流机理;多种类型气水关系并存,气水分布复杂化;甜点高产、带状富集、宏观连片的资源分布规律．低孔渗砂岩大气区形成的主要控制因素是：稳定的动力学背景和平缓的构造格局控制广覆式砂泥岩大范围交（间）互分布;大型缓盆弱水动力条件控制大范围浅水三角洲连续性低孔渗储层的形成;区域性差异成岩作用和非均一性成岩相控制有利储层和成岩圈闭群的发育;弱小弥散的成藏动力导致大范围连续分布的气藏资源丰度低．不同圈闭类型的低孔渗砂岩大气区具有不同的成藏机制：岩性圈闭气藏的分隔式压差交互机制;成岩圈闭气藏的分流式差异汇聚机制;毛细管压力圈闭气藏的非达西渗流机制．研究结果对深化和完善我国天然气地质理论,实现低孔渗天然气的预测评价和有效勘探具有一定的实践意义．     

古土壤中胡敏酸和胡敏素14C测年值统计分析

文中使用统计方法对44个不同气候条件下形成的古土壤中胡敏酸、胡敏素的14C测年结果进行分析,探讨不同组分14C年龄的可靠性。对比和统计分析结果表明,从总体上胡敏素可能是古土壤中最古老的惰性组分,其14C年龄可代表古土壤形成(平均)年龄;形成于晚更新世的地质样品胡敏酸与胡敏素的14C年龄差异并不明显,但全新世尤其晚全新世的沉积物中胡敏酸与胡敏素的14C年龄差异比较显著,可能因埋藏较浅而受到更多的污染影响;对全新世(尤其晚全新世)古土壤样品开展不同组分14C测年是保证地质事件年龄准确可靠的有效手段