辽西下白垩统义县组单体烃碳同位素组成变化的物源及环境意义

辽宁西部白垩系义县组三段沉积于火山活动频繁时期,是富含热河生物化石群的重要层段。本文拟对义县组三段四合屯剖面进行了系统的有机地球化学研究,包括总有机碳(TOC)丰度、饱和烃的组成与分布以及单体烃稳定碳同位素组成等分析。结果显示剖面下部(161.5 cm以下)富含化石层段的TOC含量明显高于上部,表明剖面下部生物的发育与生产力较高。饱和烃的组成分布在剖面上具有明显的阶段性变化特征,剖面底部和上部以高碳数正构烷烃占优势,中部以中等碳数正构烷烃占优势。正构烷烃碳同位素组成在–38.6‰~–26.0‰之间,自下而上逐渐呈正偏的趋势。剖面上正构烷烃主峰碳及碳同位素组成的规律性变化可能与古气候环境变化密切相关。伽马蜡烷的普遍检出以及低的姥植比(Pr/Ph0.8)表明当时沉积环境为强还原且具一定盐度分层的水体,沉积有机质得到较好保存。此外,根据高等植物叶蜡烷烃碳同位素组成重建的古大气CO_2碳同位素组成在–10‰~–3‰之间,自下而上呈逐渐正偏后又回归的特点,反映了频繁的火山喷发活动造成大气CO_2浓度变化及其碳同位素组成的偏移效应。     

辽河西部凹陷古潜山原油及其源岩的分子碳同位素地球化学

以辽河西部凹陷潜山带原油及其源岩为例,系统研究了正构烷烃、异戊二烯烷烃、异构与反异构及藿烷系列化合物的碳同位素组成与分布特征,探讨了其相互关系及生源-环境因素的影响。各系列化合物的分子碳同位素组成的变化具有较好的相关性,反映了沉积体系中生源-环境因素的系统变化。应用各系列分子碳同位素组成相关分析有效地区分了不同潜山带原油的油源差异。原油正构烷烃较异戊二烯烷烃碳同位素偏正0.5‰～5.0‰、姥鲛烷较植烷偏正0.4‰～1.4‰,指示了甲烷生成菌对植烷的重要贡献;C21 长链异戊二烯烷烃较植烷系列碳同位素偏正0.5‰～2.0‰,表明其生源存在差异。异构及反异构烷烃与其他系列化合物碳同位素的对比显示了蓝细菌对这类化合物的重要贡献。C31 藿烷较C30藿烷富集13C达10‰～12‰,指示其生源不同,13C强烈损耗型C30藿烷(-61.2‰～-51.8‰)主要衍生于嗜甲烷菌,它们生存于Es4期强烈分层水体中的缺氧/有氧界面。Es3油源油中正构烷烃碳同位素特别偏正,且异构、反异构烷烃及藿烷碳同位素都明显偏正,综合反映了蓝细菌的重要贡献,而干酪根碳同位素明显偏正及4-甲基甾烷相对富集指示了沟鞭藻对沉积有机质的重要贡献。     

青藏高原伦坡拉盆地沉积岩中烷烃氢同位素与藿烷甾烷类成熟度指标的关系

沉积岩中烷烃的氢同位素有潜在的古降水同位素意义,但是成岩作用有可能改变原始同位素信息,从而难以用于恢复古降水同位素。然而,判断烷烃氢同位素值（δD）是否受到了成岩改造作用在学术界尚无统一标准。本文以青藏高原中部伦坡拉盆地渐新世末期到中新世早期的沉积岩为研究对象,对样品中正构烷烃和植烷（Ph）δD值以及藿烷、甾烷类的成熟度指标进行了测定。Ph与nC18正构烷烃的δD值分别为–105‰-–139‰和–267‰-–324‰,两者间平均相差–170‰,暗示正构烷烃原始δD值基本处于未改变的状态。藿烷、甾烷类的成熟度指标显示样品在未成熟到低成熟范围内有较大变化,但各成熟度指标与 Ph、nC18正构烷烃的δD值之间的相关关系较弱,表明这些成熟度指标并不能很好地反映烷烃δD值是否遭受了改变。     

塔里木盆地前陆区和台盆区天然气的地球化学特征及成因

通过对塔里木盆地天然气碳氢同位素分析,主要存在两种类型天然气,即油型气与煤型气。油型气烷烃气碳同位素组成较轻（δ13C2＜-28‰,δ13C3＜-25‰）,氢同位素组成偏重,成烃母质主要为海相沉积环境形成的寒武系—下奥陶统或中下奥陶统烃源岩,分布区域主要为台盆区;而煤型气烷烃气碳同位素组成较重（δ13C2＞-28‰,δ13C3＞-25‰）,氢同位素组成偏轻,成烃母质主要为陆相沉积环境形成的三叠系—侏罗系烃源岩,分布区域主要为前陆区。在塔里木盆地,烷烃气同位素组成局部倒转主要与烃源岩热演化程度差异有关;同时,在局部地区硫酸盐热还原（TSR）也可引起碳同位素组成的局部倒转。塔里木盆地天然气中3He/4He值偏高可能与残留在岩石中的少量深部气体混入气藏有关。     

藏北羌塘上侏罗统—下白垩统胜利河油页岩单体烃碳同位素研究

上侏罗统—下白垩统胜利河油页岩位于北羌塘盆地与中央隆起之间的过渡带上,呈北西西—南东东向展布,长约30km。油页岩含有丰富的正烷烃、类异戊二烯烃、萜类化合物、甾类化合物和芳香烃化合物。正构烷烃呈前高后低的单峰型分布,nC17、nC_(19)为主峰碳,∑C21-/∑C22+比值范围为0.78~3.43,均值为1.57,轻烃组分占有绝对优势,OEP值介于0.77~1.12之间,平均值0.95,接近平衡值1.00;Pr/Ph值介于0.33~1.28之间,平均值0.71,绝大多数样品Pr/Ph值小于1.0,显示弱的植烷优势;萜烷丰度顺序为五环三萜烷三环萜烷;规则甾烷呈不对称的"V"字形分布,表现为C27C29C28的分布特征。油页岩正构烷烃碳同位素δ13 C值介于-29.89‰~-23.73‰之间(平均-26.99‰),为略为倾斜的平直型分布,其不同碳数单体烃同位素及生物标志物特征均显示有机质主要来自低等生物菌藻类。类异茂二烯烷烃姥鲛烷和植烷碳同位素δ13 C值分别介于-30.72‰~-24.57‰(平均-28.39‰)和-29.87‰~-27.24‰(平均-28.52‰)之间,两者δ13 C值非常相似。与通常情况不同的是,姥鲛烷和植烷碳同位素明显比正构烷烃轻,姥鲛烷平均轻1.59‰(范围0.02‰~3.66‰),植烷平均轻1.84‰(范围0.37‰~3.69‰);分析认为水体中沟鞭藻或群体绿藻—丛绿藻Botryococus的繁盛可能是导致此碳同位素异常的原因。镜检显示有机质类型为腐殖腐泥型(Ⅱ1)和腐泥腐殖型(Ⅱ2),镜质体反射率(Ro)值介于0.37~0.9%之间,均值为0.55%,有机质处于未成熟—低成熟阶段。热解峰温Tmax值、孢粉颜色、饱和烃生物标志化合物成熟度参数和芳香烃甲基菲成熟度指数也证实有机质处于未成熟—低成熟阶段。     

烟草叶中异构和反异构烷烃的成因及其光合作用C同位素分馏效应

烟草叶是目前惟一可以通过生物合成得到大量异构和反异构烷烃的植物,然而许多文献对化合物中甲基碳位和奇偶碳数的变化成因未提及.对其成因进行了文献追踪,并对温室不同生长条件(温度、CO2和光照)下培育的烟草叶中的长链正构烷烃、异构和反异构烷烃的单体稳定C同位素组成进行了分析,以期对烟草叶中特殊脂类化合物的生物化学合成同位素分馏效应进行探索研究.与正构烷烃和异构烷烃相比,反异构烷烃的δ13C值平均相对偏重2‰,证明反异构烷烃确实具有不同的合成前身物(2-甲基丁酰辅酶A).比起甲基基团,脱羧反应很可能使得乙酰辅酶A的羧基基团δ13C值偏轻.本研究中异构烷烃和正构烷烃δ13C值的相似性,说明乙酰辅酶A和前身物2-甲基丙酰辅酶A(C4-CoA)之间的C同位素组成很可能是相似的.用水量越多,烟草叶中异构、反异构烷烃和正构烷烃稳定C同位素组成越偏轻.与强光条件比,弱光条件下培育的烟草叶中正构烷烃的稳定C同位素组成偏轻约2.2‰,异构和反异构烷烃稳定C同位素组成也分别偏轻1.8‰和1.9‰.温度对烟草叶正构烷烃、异构烷烃和反异构烷烃的稳定C同位素组成影响甚小,与Farquhar(1980)有关植物体C同位素组成的报道相吻合.     

藏北羌塘上侏罗－下白垩统胜利河油页岩碳同位素研究

上侏罗－下白垩胜利河油页岩位于北羌塘盆地与中央隆起之间的过渡带上,呈北西西－南东东向展布,长约30 km。油页岩含有丰富的正烷烃、类异戊二烯烃、萜类化合物、甾类化合物和芳香烃化合物。正构烷烃呈前高后低的单峰型分布,nC17、nC19为主峰碳,∑C-21/∑C 22比值范围为0.78～3.43,均值为1.57,轻烃组分占有绝对优势,OEP值介于0.77-1.12之间,平均值0.95,接近平衡值1.00; Pr/Ph值介于0.33～1.28之间,平均值0.71,绝大多数样品Pr/Ph值小于1.0,显示弱的植烷优势;萜烷丰度顺序为五环三萜烷＞三环萜烷;规则甾烷呈不对称的“V”字形分布,表现为C27> C29> C28的分布特征。油页岩正构烷烃碳同位素δ13C值介于-29.89‰~-23.73‰之间（平均-26.99‰）,为略为倾斜的平直型分布,其不同碳数单体烃同位素及生物标志物特征均显示有机质主要来自低等生物菌藻类。类异茂二烯烷烃姥鲛烷和植烷碳同位素δ13C值分别介于-30.72‰~-24.57‰（平均-28.39‰）和-29.87‰~-27.24‰（平均-28.52‰）之间,两者δ13C值非常相似。与通常情况不同的是,姥鲛烷和植烷碳同位素明显比正构烷烃轻,姥鲛烷平均轻1.59‰（范围0.02‰-3.66‰）,植烷平均轻1.84‰（范围0.37‰-3.69‰）;分析认为水体中沟鞭藻或群体绿藻-丛绿藻Botryococus的繁盛可能是导致此碳同位素异常的原因。镜检显示有机质类型为腐殖腐泥型（Ⅱ1）和腐泥腐殖型（Ⅱ2）,镜质体反射率（Ro）值介于0.37～0.9%之间,均值为0.55％,有机质处于未成熟—低成熟阶段。热解峰温Tmax值、孢粉颜色、饱和烃生物标志化合物成熟度参数和芳香烃甲基菲成熟度指数也证实有机质处于未成熟—低成熟阶段。     

烷基萘分子稳定碳同位素组成演变的热模拟实验及其意义

萘及烷基萘是原油和沉积有机质的重要组成。目前对于烷基萘单体稳定碳同位素组成随有机质成熟作用加深的演变特征鲜见报道。本研究选取松辽盆地杜601井嫩一段低熟黑色泥岩进行热压模拟生烃实验,采用两步柱色谱层析技术分离烷基萘化合物使其达到稳定碳同位素的在线准确测定,从而厘定有机质不同成熟阶段烷基萘单体稳定碳同位素组成分布面貌。实验结果显示,不同模拟实验温度点排出的一甲基萘(MNs)和二甲基萘(DMNs)各异构体具有相对一致的稳定碳同位素值,分别介于–29.5‰~–29.3‰和–30.9‰~–30.5‰之间,这可能与生烃过程中干酪根的非均一性裂解有关;三甲基萘(TMNs)各异构体之间稳定碳同位素值差异较大,介于–36.8‰~–31.1‰之间,这可能与生源效应有关;其中,1,2,5-TMN稳定碳同位素组成偏轻,介于–36.8‰~–35.6‰之间,可能是细菌来源的藿类化合物降解及其芳构化的产物。实验结果表明,随着有机质热演化作用的加深,烷基萘单体稳定碳同位素组成变化介于0.8‰~1.4‰之间,基本在仪器测试误差范围之内,反映成熟作用所导致的烷基萘单体稳定碳同位素动力学分馏较小。因此,烷基萘单体稳定碳同位素组成可以成为油-源和油-油对比的潜在指标。     

北黄海盆地LV井侏罗系油砂抽提物地球化学特征

对北黄海盆地侏罗系两块含油砂岩的抽提物进行了常规的有机地球化学分析和碳同位素测试,结果表明它们具有不同的地球化学特征:埋藏较深的油砂抽提物属正常原油,饱和烃以正构烷烃为主,色谱图显示单峰型正态分布;而埋藏较浅的油砂抽提物,在饱和烃色谱图中有明显的UCM鼓包,同时含有完整的低碳数的正构烷烃、姥鲛烷和植烷,全油及族组成碳同位素分布范围广,为-24.7‰~-32.3‰,其中,全油及沥青质碳同位素偏重,饱和烃和芳烃碳同位素轻,反映出遭受了强烈的生物降解作用。与成熟度相关的生物标志物参数显示,原油已进入成熟—高成熟阶段。生物标志物和碳同位素组成表明,母质是在水体较浅的湖相环境下沉积的,受陆源高等植物和低等水生藻类的双源控制。综合判断,研究区存在两期油气充注。     

分子标志物揭示的松辽盆地晚三冬期气候环境

松辽盆地发育了一套连续的晚白垩世陆相沉积地层,是研究古气候/环境的理想场所。本研究以松辽盆地露头剖面为研究材料,通过测定总有机碳(TOC)含量、稳定碳同位素(δ~(13) Corg)组成和一些分子标志物,并分析它们在整个剖面的分布和变化特征,重建了松辽盆地晚三冬期的气候环境变化。结果显示:(1)松辽盆地晚三冬期湖泊沉积物有机质丰度表现出阶段Ⅰ和Ⅲ高,阶段Ⅱ和Ⅳ相对较低的特征,主要受水生生物繁盛程度和保存条件的控制。阶段Ⅰ和Ⅲ,较高TOC值、相对偏负δ~(13) Corg值和分子标志物(正构烷烃、C_(30)甾烷系列化合物和藿烷)组成和分布显示有机质来源于藻类、细菌和陆地植物;阶段Ⅱ高丰度中碳数正烷烃分布特征表明有机质主要来源于水生生物;阶段Ⅳ持续偏正δ~(13) Corg值显示出来源于陆地有机质输入逐渐增加。(2)Pr/Ph值的变化显示松辽古湖泊晚三冬期水体从还原变到氧化,再到还原,再逐渐变为氧化的环境变化过程;阶段Ⅰ和Ⅱ高Ga/C_(30)Hop值显示嫩江组一段存在显著的水体分层。(3)C_(30)甾烷系列化合物(24-正丙基胆甾烷、24-异丙基胆甾烷和甲藻甾烷)的检出表明松辽盆地晚三冬期发生了海侵事件。阶段ⅢC_(30)甾烷含量显著高于阶段Ⅰ表明嫩江组二段下部的海侵程度显著强于嫩江组一段。此外,高C_(30)甾烷含量对应于高TOC值,显示出海侵发生的层位与烃源岩发育的层位吻合。