高温超高压模拟实验研究Ⅰ.温压条件对有机质成熟作用的影响

对不成熟泥炭样品进行了高压（0.1～2GPa）、高温（200℃～400℃）模拟实验,并对实验后样品的成熟度指标--镜质体反射率（Ro）进行了测定。结果显示,同一压力条件下,温度与镜质体反射率呈正相关;相同温度条件下,样品Ro值与压力呈负相关,说明压力同温度一样,是影响有机质成熟作用的一个重要因素,其存在会抑制有机质向高成熟演化。压力的这种作用有其内在的化学动力学机理。实验结果及实际地质现象都说明,压力作用在有机质演化过程中不可忽视。用模拟实验手段探讨压力的作用和影响,具有重要的理论及实际意义。     

松粉热解脂肪酸生物标志物的特征及其地球化学意义

现代松粉的温－压热模拟实验中，产出的轻质烃和氯仿抽提物芳烃馏份的GC－MS分析均检出大量偶数碳优势明显的脂肪酸类分子生物标志物，轻烃主要为C16，C18烷酸及其甲，乙酯，芳烃组分相对比较复杂，包括饱和脂肪酸（酯），不饱和脂肪酸（酯）和脂肪酸内酯，前者碳数分布为C15－，C30，C16，C18碳酸（酯）相对丰度占绝对优势为特征，后者碳数分布为C20-C30,以C26，C28和C30脂肪酸内酯为主，在250℃以下样品中检测出相对丰度较高的不饱和C18碳酸（酯），脂肪酸酯化合物在极低的温度条件下便可排出，并分别在200－300℃和300－400℃之间形成两次产出高峰；花粉内质体中的游离态脂肪酸及不饱和脂肪酸形成低温阶段的第一次高峰；花粉壁脂质结构中的脂肪酸及饱和脂肪酸在较高温度阶段形成第二次高峰，原样及低温样品以脂肪酸酯为主，250℃及其以上温度条件下因水解产生较多的脂肪酸，随温率继续升高，脂肪酸酯易发生脱羰反应而生成链烷烃。400℃以后因强烈降解脂肪酸酯含量大大降低，这与350－450℃之间奇数碳优势正构烷烃在轻质烃和饱和烃中的大量产出相吻合，研究表明，植物花粉是沉积有机质中饱和及不饱和C16，C18脂肪酸酯的重要母源之一。     

基于压机热模拟实验的页岩孔隙演化特征

富有机质页岩微观孔隙结构是影响页岩油气富集的重要因素,但热演化过程中的孔隙结构变化特征不甚清楚,是当前领域研究的难点.用新疆三塘湖盆地中二叠统芦草沟组低成熟油页岩样品开展高温高压半封闭体系热模拟实验,对各温度阶段的样品进行抽提,利用低温吸附技术定量表征未抽提和抽提样品的孔隙结构,揭示低熟到过成熟页岩样品的孔隙演化特征.结果表明:低熟-成熟阶段,中、大孔量随热模拟温度上升而降低,微孔量先降低再升高,高压及滞留油/沥青对所有孔隙均有一定的抑制作用;高-过成熟阶段,孔含量明显上升,残留沥青中会产生微孔及中、大孔.在热模拟实验中温度、压力条件对孔隙结构具有重要影响,有机质演化产物与孔隙演化趋势紧密相关.      

岩石圈深部温压条件下萜烷演化的实验研究

在密闭体系中700℃、压力高达3 GPa条件下进行褐煤加水的模拟实验,分析实验产物中的萜烷的变化规律,进而对高压高温下有机质演化进行研究.实验结果表明,相同压力条件下,温度升高有利于有机质的成熟演化;压力增加会抑制或延迟油气的生成和有机质成熟;五环三萜烷ββ生物构型转化为αβ地质构型所需能量比烯烃双键加氢饱和更高.高温超高压条件下,研究样品中C24四环萜烷存在4种同分异构体,含量由高到低依次包括10β(H)-降A-羽扇烷、10p(H)-降A-奥利烷、C24-17,21-断藿烷和10β(H)-降A-乌散烷.高碳数烷烃在地幔高压力条件下仍可以存在,这为认识超压盆地的油气资源与深层油气成藏及保存提供了新的思路.     

水热条件下白云石的摩擦滑动稳定性实验研究以及对潜在地震风险的启示

为了探讨含白云石断层的摩擦滑动稳定性,我们使用白云石断层泥开展了水热条件下的摩擦滑动实验研究。实验的有效正应力为60MPa,孔隙流体压力为20MPa,温度范围为25～150℃。实验过程中为了得到白云石摩擦强度系数的速度依赖性,我们将轴向加载速率在5μm/s、1μm/s、0.2μm/s和0.04μm/s之间进行切换。在本研究的温度和压力条件下,我们发现白云石断层泥表现出低温的稳定的速度强化的摩擦滑动行为向高温不稳定黏滑的转变。白云石摩擦强度系数为0.65～0.7,没有表现出显著的温度依赖性。在25～50℃的温度范围,白云石表现出稳定的速度强化的摩擦滑动行为。当温度升高到100℃时,在0.2～0.04μm/s加载速率范围内表现出速度弱化并伴随着黏滑现象,而在1～5μm/s的加载速率下表现出显著的速度强化的摩擦滑动行为。白云石的速率依赖性参数（a-b）值随温度和有效正压力的升高和加载速率的降低表现出有稳定的滑动向不稳定地震成核的转变趋势。因此,对油气储层而言,当其上覆的白云岩岩层被断层穿过时,其在较低的温度范围内（<100℃）也具备了发生不稳定地震成核的条件,需要防范其发生诱发地震的风...     

张家口下花园青白口系下马岭组灰质页岩热模拟实验

华北地区中上元古界地层烃源岩的有机质热演化普遍处于高成熟－过成熟阶段，而张家口下花园青白口系下马岭组页岩和灰质页岩的Rb仅有0.38-0.6%，处于低成熟阶段，是系统研究中上元古界地层的生烃模式及有机质热演化特征的较理想模拟实验样品。本次模拟结果表明：模拟温度在275℃以前（R0＜0.80%)为低成熟阶段，275℃－350℃（R0为0.8-1.32%）为成熟阶段；其中325℃（R0为1.16%)为生油高峰，350℃（R0为1．32％）为轻质油高峰，350℃－410℃（R0为1．32－2．0％）为高成熟阶段，410℃以后（R0＞2．0％）为过成熟阶段。随着温度升高，生成的烃类和干酪根碳同位素（δ^13)逐渐变重，验证了δ^13C存在温阶效用。在过成熟阶段，可溶有机质亦发生了芳核的缩聚反应，使芳烃含量减少，大分子的沥青质含量增多。可溶有机质在高成熟－过成熟阶段有“逆转”现象，正构烷烃碳数分布出现了双主峰，高碳数部位出现了奇偶优势等特征。当Rb>0.81％以后，同一温度点为Rb%>R0%。无水与加水模拟实验对比表明，加水实验的液态烃产率高，液态烃中重组分相对含量多，说明无水实验中热裂解反应强烈，而加水实验更接近地层热演化条件。     

绿河页岩干酪根分步瞬时热解演化特征及机理研究

分步瞬时热解法可以有效的用于研究干酪根（或其他相关样品）结构组分随温度变化而演变的详细特征。利用分步瞬时热解法从300℃到600℃共分七个温度点,依次对绿河页岩干酪根样品进行热模拟分析。结果表明:在300℃时,绿河页岩干酪根样品基本没有热解产物,在350℃时可检测到少量吸附烃但含量极少;400℃、450℃和500℃是热解产物十分丰富的三个温度点,主要产物是成对出现的正构烷烃和直链烯烃,同时含有一定量的异构烷烃和姥鲛-1-烯;随着热解温度升高,异构烷烃和长链烃类的相对含量逐渐减少;姥鲛-1-烯在400℃和450℃一直占据主要地位;550℃出现了长碳链烷烃（C₂₇~C₃₂）,很有可能是绿河页岩干酪根样品中类似于绿藻等的组分经高温裂解产生的;600℃之后热解产物基本消失,说明在低温阶段干酪根裂解作用就基本完全。另外,绿河页岩干酪根样品在不同温度点的瞬时热解均给出了相应的产物组分构成,对比研究发现,其产物种类及相对含量具有逐渐变化的特征,由此将更有利于研究干酪根的热演化及其成烃机制。     

褐煤变质作用的热模拟实验研究

作者对采自霍林河南露天矿１４层、１７层褐煤的４个样品粉碎过４０～８０目分别地处理，经干体系热模拟实验，计算出露林河煤田煤变质作用中温度与Ｒ＿（０．ｍａｘ）、压力与Ｒ＿（０，ｍａｘ）自然界的与人工煤变质作用关系。认为经人工处理的褐煤，可在低压条件下，温度达４５０℃时，就具有焦煤性质。     

水田和旱地土壤氧化甲烷的温度响应

为了探讨温度对农耕区土壤氧化CH4的影响,文中分别采用2种旱地（吉林暗棕壤和河北潮土）和2种水田土壤（江西水稻土和安徽水稻土）样品进行了4个温度下（5、15、25和35℃）氧化高浓度CH4的模拟实验研究。结果表明,4种土壤氧化高浓度CH。的最佳温度为25～35℃,除江西水稻土外,其余土壤在5和15℃没有表现出氧化高浓度...     

高温高压模拟实验气态产物碳同位素演化特征

对泥炭、褐煤样品进行了高压（０．１～２ＧＰａ）、高温（２００～８００℃）模拟实验,并用微量气体同位素测定系统（ＧＣ－Ｃ－ＭＳ）测定了气态产物的碳同位素值。在４００℃的温度条件下,乙烷、丙烷、正丁烷碳同位素值有随压力升高而变重的趋势,并出现了碳同位素局部反序的特征（δ＾１３Ｃ２〉δ＾１３Ｃ３）;在６００℃、１ＧＰａ和１．５ＧＰａ的温压条件下,甲烷和乙烷的δ＾１３（ＰＤＢ）值偏重,分别约为－１５．０‰     

贵州岩屋坪汞矿床有机流体成矿的包裹体证据

岩屋坪汞矿床是铜(仁)凤(凰)汞矿带内重要的汞矿床之一。对该矿床中的流体包裹体进行了研究,结果表明:矿床内存在多种类型包裹体,包括H2O包裹体、烃H2O包裹体、烃类包裹体和固体辰砂包裹体。气液H2O包裹体均一温度变化于82.4~176.5 ℃,流体盐度为13.40％~21.75％NaCl,密度主要集中在1.05~1.10 g/cm3,成矿流体属于一种高盐度、高密度的油田卤水。矿石中沥青和辰砂晶体常分布在同一微裂隙中,辰砂晶体中常捕获有沥青包裹体,沥青包裹辰砂颗粒,烃类包裹体和固体辰砂包裹体密切共生,说明有机质与汞矿化的关系极为紧密,为研究有机质在汞的成矿过程中的作用提供了重要依据。     

辉绿岩脆-塑性变形转化的高温高压实验研究

以天然叶腊石为传压介质, 在温度800~100 0℃、围压0.6~1.0 GPa和应变速率10-4~10-5 s-1条件下, 对Maryland辉绿岩的脆性-塑性转化进行了实验研究.实验结果表明, 在10-4~10-5 s-1应变速率和固定围压1.0 GPa条件下, 当温度低于800℃时, 岩石变形为典型脆性破裂; 温度高于1000℃时岩石变形以准稳态蠕变为主; 温度在800~950℃之间, 岩石变形从脆性破裂向准塑性流动转化.温度变化对岩石脆-塑性转化影响敏感度高于压力变化对变形的敏感度.显微构造观察显示, 辉绿岩脆-塑性转化以稀疏弥漫状共轭塑性流动网络为特征.      

微生物在石油生成中的作用(一)--降解和去含氧基团

近20~30年来,高温微生物学研究取得了迅猛发展,已发现高温菌（大于50℃~60℃）约70个属140种。最适合生长的温度普遍在60℃或80℃以上,最高生长温度可达110℃~113℃。在沉积物的浅层至深层,由低温至高温都广泛分布着厌氧微生物群体。它们分布在深层水中或岩石表面,包括各种分解菌、产氢菌、产甲烷菌等。这些菌种生存的温度同石油生成的主要温度段（60℃~100℃）大体相同。微生物是单细胞生物,个体小,结构简单。当环境变化时,每个细胞能直接感受到环境的刺激,更易发生适应作用,发生遗传上的变异。高温、高压、高盐环境成为嗜热菌生存的良好环境。嗜热菌的大量发现为认识生命起源、油气藏的形成提供了坚实的理论基础。沉积物中有机质转化成石油是由大分子有机质（分子量可达数万至数十万）降解成中、低分子化合物的过程,由有机质富含含氧基团、杂原子变成基本不含含氧基团的过程。这些功能主要是由微生物作用完成的。碳是构成生命的核心原子,微生物需要从有机质中吸取碳源组成细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核等细胞物质。大分子有机质需逐步分解成简单的有机质才能被微生物吸收,如蛋白质分解成二肽,碳水化合物水解成单糖便可被微生物利用。厌氧微生物不断获取碳使有机质逐步变成简单化合物。微生物的厌氧呼吸使有机质中的含氧化合物减少,形成一些较原来基质更为还原的化合物。在沉积物的厌氧呼吸中,作为最终电子受体的物质是有机物结构上的羟基、羧基等官能团,除去含氧基团便形成了烃类。     

现代松粉热模拟产气态烃、气态非烃及水分特征

研究表明,现代松粉热模拟实验释放水的产出分两个阶段,两类水,第一阶段,４００℃以前释放水为松粉内部以水分子形式存在的结合水,呈弱酸性（ｐＨ＝６）,为第一类水,第二阶段,４００℃以上温度释放水为松粉内部和高岭石内部结构水（－ＯＨ）,呈弱碱性（ｐＨ＝９）,为第二类水,现代松粉热模拟实验产出气体量随温度升主呈逐渐上升趋势,４５０℃以后上升梯度突然增大,所产气体分为两大类：Ｉ类为无机气体,由Ｎ２、Ｈ２和ＣＯ２气体组成,以ＣＯ２相对丰度最主为特征。ＣＯ２气主要来自有机酸的脱羧反应和离子太氧与有机质氧化还原反应产出ＣＯ２。Ｈ２气主要来自孢粉和烃,Ｃ４～Ｃ６异构饱和烃及丙烯、丁烯不饱和烃等分子物标志物,其中以甲烷相对丰度最高为特征,气态有机烃来自孢粉内有机物的热降解产物,松粉 拟实验中丰富的气态有机烃和无机气体的检测出,为研     

高温高压条件下铁岭灰岩晶包有机质的饱和烃演化特征

对铁岭灰岩抽提除去沥青“Ａ”后的残渣进行高温高压模拟实验,模拟实验研究表明,晶包有机质的释放与温度与温度和压力有关,高压有利于晶包有机质释放。晶包有机质和干酪根主要释放出低碳数烷烃,Ｐｒ／ｎＣ１７、Ｐｈ－ｎＣ１８在热演化过程中变化不大,Ｐｒ／Ｐｈ则波动较大。     

含有机质热水溶液与金、铜、汞相互作用的实验研究

本文用实验方法研究了含有机质(脂肪酸、腐植酸,氨基酸、原油、油田卤水等)热水溶液对岩石中Au、Cu、Hg的淋滤活化作用．结果表明,含一定有机质的水溶液对岩石中Au的淋滤能力超过含NaCl、KCl等盐类的卤水,含有机质和盐类的卤水的地球化学性质基本上取决于有机质的地球化学行为。原油、油田卤水对HgS有较强的溶解作用,腐植酸及低分子的脂肪酸、氨基酸对HgS的溶解基本上不起作用。丙氨酸是岩石中Cu的有效活化剂,常温下可使岩石中46%的Cu进入水溶液。     

广西北部湾北缘晚古生代一新生代油气资源潜力探讨

通过野外地质剖面调查、丈量和室内烃源岩样品的有机地球化学测试,完成了广西北部湾北缘烃源岩岩石类型、地层厚度、分布的勘查、烃源岩的有机地球化学特征分析和综合评价。研究表明：广西北部湾北缘烃源包括了海相沉积的碳酸盐岩和湖相沉积的泥页岩两大类,海相碳酸盐岩烃源岩TOC含量分布范围为5．26％～0．001％,平均含量为0．41％,有机质类型以I型为主,少量为II型;母质来源为海洋低等浮游生物,藻类。艮（％）分布范围1．32％～4．78％之间,有机质热演化大多处于过成熟阶段,极少数为高成熟阶段。湖相泥页岩烃源岩主要分布古近系中,TOC含量分布范围为14．82％～0．07％,平均值为4．04％。有机质类型为III型和I型,艮分布范围为0.37％～0．41％,有机质热演化处于未成熟阶段。古近系那读组、二叠系合山组和石炭系寺门组为北部湾北缘最具生烃潜力的地层。     

An organic geochemical investigation on organic rich sediments from two Neogene formations in the Klias Peninsula area,West Sabah,Malaysia

Twenty organic rich outcrop samples from the Belait and Setap Shale formations in the Klias Peninsula area, West Sabah, were analysed by means of organic petrology and geochemical techniques. The aims of this study are to assess the type of organic matter, thermal maturity and established source rock characterization based primarily on Rock-Eval pyrolysis data. The shales of the Setap Shale Formation have TOC values varying from 0.6 wt%–1.54 wt% with a mean hydrogen index (HI) of 60.1 mg/g, whereas the shal...     

An NMR survey of United States oil shales

Solid state nuclear magnetic resonance techniques were used to measure the fraction of aliphatic carbon in oil shales from United States deposits, ranging in age from Ordovician to Tertiary. The aliphatic carbon fraction was shown to correlate with the fraction of organic matter converted to oil during Fischer assay. The fraction of organic matter convertible to oil is a primary factor in evaluating the oil potential of an oil shale resource. Nuclear magnetic resonance determines this in a nondestructive, easily interpreted bulk analysis of the whole rock.