1、第一節第一節 沉積有機質的成因沉積有機質的成因第二節第二節 近現代沉積有機質近現代沉積有機質 的物質組成的物質組成第三節第三節 沉積有機質的聚集沉積有機質的聚集 第一章第一章 沉積沉積 有機質的形成與聚集有機質的形成與聚集一、沉積有機質的來源一、沉積有機質的來源二、生物解剖結構與化學組成二、生物解剖結構與化學組成 三、生物質向沉積有機質的轉化三、生物質向沉積有機質的轉化 第一節第一節 沉積有機質的成因沉積有機質的成因（一）概述（一）概述 1、有機質的定義有機質的定義 包括一切生物體及其分解或合成的各種產物包括一切生物體及其分解或合成的各種產物 。 2 2、沉積有機質的分類、沉積有機質的分類一、

2、沉積有機質的來源一、沉積有機質的來源 （二）（二）自然界中有機碳的循環自然界中有機碳的循環 1、自然界中碳的分類自然界中碳的分類 還原碳：有機碳，如生物質還原碳：有機碳，如生物質 碳碳 氧化碳：無機碳，如碳酸鹽巖氧化碳：無機碳，如碳酸鹽巖 元素碳：如石墨，金剛石元素碳：如石墨，金剛石2、自然界中碳的循環自然界中碳的循環 年輕年輕沉積物沉積物 光合作用光合作用: : 植物植物 動物動物 生物遺體生物遺體 二氧化碳二氧化碳 不同不同成熟度分散有機質成熟度分散有機質 高高成熟度分散有機質成熟度分散有機質 元素碳元素碳 石油與天然氣石油與天然氣 循環循環 1 1 循環循環 2 2 圖圖2-1 2-1

3、有機碳及沉積有機碳的循環有機碳及沉積有機碳的循環聚集聚集聚集聚集思考題思考題： 1.1.有機碳循環的不完整性會造成什么樣的結果？有機碳循環的不完整性會造成什么樣的結果？ 2.2.有機碳循環研究對化石能源礦產的地質意義？有機碳循環研究對化石能源礦產的地質意義？ 初次循環初次循環 二次循環二次循環 幾天幾天幾十年幾十年 幾百萬年幾百萬年數億年數億年 水、生物、大氣圈水、生物、大氣圈 巖石圈表層巖石圈表層 巖石圈表層巖石圈表層 巖石圈淺層巖石圈淺層 沉積有機質沉積有機質 化石能源礦產化石能源礦產（三）（三）沉積有機質的來源沉積有機質的來源 圖圖1-2 1-2 生物進化與沉積有機質地史分布示意圖生物進

4、化與沉積有機質地史分布示意圖（據鐘寧寧、秦勇等，（據鐘寧寧、秦勇等，19951995） 圖圖1-4 1-4 溝鞭藻與世界特大型油田分布的關系溝鞭藻與世界特大型油田分布的關系 （據何承全，（據何承全，19841984） 思考題：思考題：為什么到元古界末期才有煤層形成？為什么到元古界末期才有煤層形成？（一）生物解剖結構（一）生物解剖結構 動物（細胞膜）動物（細胞膜） 低等植物低等植物 植物植物 高等植物高等植物 根根 表皮：表皮：角質層、臘質角質層、臘質 周皮周皮：木栓層：木栓層、木栓、木栓 莖莖 形成層、栓內層形成層、栓內層 皮層：皮層：同化、儲藏、同化、儲藏、 通氣、吸收通氣、吸收 維管維管柱

5、柱：維管束、髓部維管束、髓部 葉：葉：表皮、葉肉、葉脈表皮、葉肉、葉脈二、生物解剖結構與化學組成二、生物解剖結構與化學組成緣孔圖圖1-5 1-5 高等植物莖干的解剖結構高等植物莖干的解剖結構 （據高信曾等，（據高信曾等， 19781978）管胞管胞木射線 動物來源的有機碎屑往往是海相或湖相沉積有機質的一種動物來源的有機碎屑往往是海相或湖相沉積有機質的一種重要賦存形式，古生界沉積巖中常見的動物有機碎屑來源于筆重要賦存形式，古生界沉積巖中常見的動物有機碎屑來源于筆石、幾丁蟲、蟲顎以及某些來源不明的動物有機體，均為現代石、幾丁蟲、蟲顎以及某些來源不明的動物有機體，均為現代已滅絕了的動物。已滅絕了的動

6、物。圖圖1-8 1-8 筆石體形態及表皮解剖結構（據筆石體形態及表皮解剖結構（據GoodarziGoodarzi，19841984）（二）生物質的化學組成（二）生物質的化學組成 1 1、化合物組成、化合物組成 纖維素纖維素碳水化合物碳水化合物 半纖維素半纖維素 果膠質果膠質化合物木質素化合物木質素 芳香族高分子聚合物芳香族高分子聚合物 蛋白質蛋白質 含氮化合物含氮化合物 類脂化合物類脂化合物混合物（脂肪、蠟質）混合物（脂肪、蠟質）2 2、化合物、化合物穩定性序列（抗降解能力）穩定性序列（抗降解能力） 蛋白質蛋白質色素色素脂肪脂肪半纖維素半纖維素纖維素纖維素木質素木質素 木栓質木栓質種子皮殼種子

7、皮殼角質角質孢粉素孢粉素蠟質和樹脂蠟質和樹脂3 3、 化合物的化學結構化合物的化學結構4 4、化合物元素組成、化合物元素組成 生物體生物體 化合物不同化合物不同 有機元素不同有機元素不同 有機質的元素和生烴有機質的元素和生烴能力不同能力不同 表表1-1 植物及其化合物的元素組成植物及其化合物的元素組成 木質素和碳水化合物元素組成富碳、富氧和貧氫，蛋白質富碳，類脂木質素和碳水化合物元素組成富碳、富氧和貧氫，蛋白質富碳，類脂化合物富氫、富碳而貧氧，造成高等植物富碳貧氫和低等植物富氫貧化合物富氫、富碳而貧氧，造成高等植物富碳貧氫和低等植物富氫貧氮的總體特征，氮的總體特征，（一）沉積有機質形成過程（一

8、）沉積有機質形成過程 1 1、作用過程、作用過程 再循環再循環 死亡死亡 分配分配 生物作用生物作用 吸收吸收生物質生物質 降解產物降解產物 物理化學作用物理化學作用 大氣、水體大氣、水體 埋葬作用埋葬作用 沉積有機質沉積有機質 氣態分子和水氣態分子和水 分解產物：氨基酸，糖類等分解產物：氨基酸，糖類等生物遺體生物遺體 其它小分子化合物其它小分子化合物 合成產物：腐殖酸，瀝青質合成產物：腐殖酸，瀝青質 沉積有機質沉積有機質 生物殘體生物殘體 有機碎屑：生物殘體有機碎屑：生物殘體 氧化降解階段還原合成階段氧化降解階段還原合成階段 沉積埋藏階段沉積埋藏階段三、生物質向沉積有機質的轉化三、生物質向沉

9、積有機質的轉化3 3、影響因素、影響因素 生物體本身的化學組成生物體本身的化學組成 影響因素影響因素 水體的動力狀態水體的動力狀態 水介質性質（氧化還原、酸堿度、溫度）水介質性質（氧化還原、酸堿度、溫度） 表表1-2 1-2 植物與泥炭有機質化學組成的比較植物與泥炭有機質化學組成的比較 （二）沉積有機質的形成作用（二）沉積有機質的形成作用 1 1、作用類型、作用類型 2 2、泥炭化作用方式、泥炭化作用方式 凝膠化作用：強覆水、缺氧、還原、厭氧微生物凝膠化作用：強覆水、缺氧、還原、厭氧微生物 方方式式 絲炭化作用：氧化（暴露、流水、火災）絲炭化作用：氧化（暴露、流水、火災） 殘植化作用：覆水（流

10、動）、富氧殘植化作用：覆水（流動）、富氧 透明殘體：腐植酸瀝青質水分透明殘體：腐植酸瀝青質水分 結果結果 不透明殘體：化學結構高度縮聚的惰性物質不透明殘體：化學結構高度縮聚的惰性物質 殘積類脂物質：孢子花粉角質層樹脂殘積類脂物質：孢子花粉角質層樹脂 木栓層木栓層思考題：思考題： 1. 三種泥炭化作用方式的條件及其產物？三種泥炭化作用方式的條件及其產物？ 2. 沉積有機質被埋藏后凝膠化作用是否還能進行？沉積有機質被埋藏后凝膠化作用是否還能進行？圖1-12 凝膠化作用與絲炭化作用關系示意圖 （據熱姆丘日尼科夫等，1960） 絲炭化作用絲炭化作用一、沉積有機質的三重屬性一、沉積有機質的三重屬性 二、

11、腐植酸的化學組成二、腐植酸的化學組成 三、可抽提瀝青的化學組成三、可抽提瀝青的化學組成 第二節第二節 近現代近現代 沉積有機質的物質組成沉積有機質的物質組成 1、概述、概述思考題：思考題：從哪些視角，采用哪些方法來研究沉積有機質？從哪些視角，采用哪些方法來研究沉積有機質？ 表表2-2 沉積有機質的三重屬性沉積有機質的三重屬性 一、沉積有機質的三重屬性一、沉積有機質的三重屬性2 2、不溶有機質（干酪根）、不溶有機質（干酪根） 干酪根干酪根: :不溶于有機溶劑的有機質濃縮物不溶于有機溶劑的有機質濃縮物. . 沉積巖中有機質的含量大都在沉積巖中有機質的含量大都在0.50.51.51.5之間，之間，

12、為了便于研究，往往要將其富集起來。為了便于研究，往往要將其富集起來。 物理方法物理方法 干酪根的提取和分離方法干酪根的提取和分離方法 化學方法化學方法 物理化學方法物理化學方法 物理方法物理方法 浮選法、超聲波法、電磁法、靜電法以及基于礦物和浮選法、超聲波法、電磁法、靜電法以及基于礦物和 有機質濕潤性質有機質濕潤性質差異的差異的分離方法分離方法 化學方法化學方法 鹽酸鹽酸+ +氫氟酸溶解無機礦物氫氟酸溶解無機礦物 2 2、可溶有機質、可溶有機質 表表1-3 1-3 我國泥炭化合物平均化學組成我國泥炭化合物平均化學組成 （干基，（干基，% %）1、腐植酸（、腐植酸（HA）的定義）的定義 具有酸性

13、、親水性、吸附性和復雜多樣結構的芳香性化合物。具有酸性、親水性、吸附性和復雜多樣結構的芳香性化合物。2、腐植酸的結構、腐植酸的結構 0.0010.1m的球形微粒聯成的團聚體，無定形高分子膠體。的球形微粒聯成的團聚體，無定形高分子膠體。 由芳核（單環、多環）、橋鍵（單橋、雙橋）和活性基團由芳核（單環、多環）、橋鍵（單橋、雙橋）和活性基團 （-COOH、-OH、-C=O、-OCH3、C-O-C）聯結而成。）聯結而成。 圖圖1-14 1-14 腐殖酸分子基本結構單元示意圖（柴岫等，腐殖酸分子基本結構單元示意圖（柴岫等，19901990） 二、腐植酸的化學組成二、腐植酸的化學組成 3、腐植酸的產率與含

14、量、腐植酸的產率與含量 腐植酸的產率（腐植酸的產率（HAt）堿溶堿溶一次抽提一次抽提 腐植酸的含量腐植酸的含量堿溶多次抽提堿溶多次抽提4、腐植酸的分類、腐植酸的分類 5、腐植酸的成因判別、腐植酸的成因判別 （1）H/C、N/C、O/C原子比原子比圖圖1-15 1-15 腐殖酸成因判別的范氏圖解（轉引自腐殖酸成因判別的范氏圖解（轉引自BurandBurand，19801980） 1海洋、湖泊海洋、湖泊 水下沉積物水下沉積物2寒冷氣候或寒冷氣候或 酸性介質酸性介質3熱帶潮濕氣熱帶潮濕氣 候候4干濕季節明干濕季節明 顯交替氣候顯交替氣候H/C 海相和湖相軟泥腐殖酸中的氫和氮總體上高于泥炭和土海相和湖

15、相軟泥腐殖酸中的氫和氮總體上高于泥炭和土 壤，但碳含量相對較低，造成氫碳比和氮碳比顯著較高。壤，但碳含量相對較低，造成氫碳比和氮碳比顯著較高。（2）穩定碳同位素穩定碳同位素13C 光合作用的差異光合作用的差異: : 海水中的碳酸鹽化合物，海水中的碳酸鹽化合物，HCO-1離子的離子的13C在在0左右左右 大氣中的大氣中的CO2，13C分布于分布于-7-9之間之間 思考題：思考題： 1. 1. 腐植酸類型及元素組成與沉積環境的關系？腐植酸類型及元素組成與沉積環境的關系？ 2. 2. 如何通過腐植酸來判斷沉積有機質的成因？如何通過腐植酸來判斷沉積有機質的成因？1 1、可抽提物類型、可抽提物類型 溶于

16、苯溶于苯 苯瀝青（褐煤蠟、泥巖蠟）苯瀝青（褐煤蠟、泥巖蠟） 溶于氯仿（溶于氯仿（CHCl3） 氯仿瀝青氯仿瀝青 二硫化碳（二硫化碳（CS2） 二氯甲烷（二氯甲烷（CH2CL2）2 2、氯仿瀝青族組成氯仿瀝青族組成三、可抽提瀝青的化學組成三、可抽提瀝青的化學組成思考題：氯仿瀝青族組分研究的環境意義？思考題：氯仿瀝青族組分研究的環境意義？ 1 1）生物質的烴類）生物質的烴類/ /非烴比率遠遠高于沉積有機質，表明在非烴比率遠遠高于沉積有機質，表明在 生物質向沉積有機質轉化過程中生物烴類受到明顯損失；生物質向沉積有機質轉化過程中生物烴類受到明顯損失； 2 2）海相和湖相沉積有機質的飽和烴芳烴比率往往高

17、于）海相和湖相沉積有機質的飽和烴芳烴比率往往高于 泥炭沼澤相，這是浮游生物脂肪含量較高而陸生植物泥炭沼澤相，這是浮游生物脂肪含量較高而陸生植物 富含木質纖維素的必然結果富含木質纖維素的必然結果 ； 3 3）泥炭氯仿瀝青）泥炭氯仿瀝青A中烴含量和烴類中烴含量和烴類/非烴比率均具有蘚類非烴比率均具有蘚類 泥炭草本泥炭木本泥炭的特征，這同樣與沉（堆）泥炭草本泥炭木本泥炭的特征，這同樣與沉（堆） 積介質條件、微生物活動性以及植物有機組成有關積介質條件、微生物活動性以及植物有機組成有關 ； 4 4）年輕沉積有機質內從活的生物體中繼承下來的直接烴）年輕沉積有機質內從活的生物體中繼承下來的直接烴 類起著生物

18、標記化合物的作用。類起著生物標記化合物的作用。第三節第三節 沉積有機質的聚集沉積有機質的聚集 一、陸地與海洋的沉積環境組合一、陸地與海洋的沉積環境組合二、泥炭的聚集環境二、泥炭的聚集環境 三、分散有機質的沉積分配三、分散有機質的沉積分配 四、沉積有機質的分布四、沉積有機質的分布1、 沉積有機質聚集條件沉積有機質聚集條件 1）足夠生物量的供給；）足夠生物量的供給； 2） 存在生物聚合物向沉積聚合物轉化的環境條件；存在生物聚合物向沉積聚合物轉化的環境條件； 3） 保證沉積有機質不被無機沉積物過分保證沉積有機質不被無機沉積物過分“稀釋稀釋”而而 相對集中相對集中; 4） 沉積有機質形成后能夠得以妥善

19、保存而在一定沉積有機質形成后能夠得以妥善保存而在一定 地質歷史中不被再次破壞。地質歷史中不被再次破壞。一一 、 陸地與海洋的沉積環境組合陸地與海洋的沉積環境組合2、沉積環境、沉積環境的定義的定義 沉積環境是由一組物理、化學、生物學沉積環境是由一組物理、化學、生物學 上有別于相鄰地區的自然地理單元。上有別于相鄰地區的自然地理單元。3、沉積環境、沉積環境組合的類型組合的類型 三三 角角 洲洲 沖積扇沖積扇 過渡環境過渡環境 濱海平原濱海平原 大陸環境大陸環境 河河 流流 水下淺灘水下淺灘 湖湖 泊泊 海洋環境海洋環境 淺淺 海海 深深 海海沉積環境類型及其空間配置關系示意圖（轉引自任明達等，198

20、5） 二二 、泥炭的聚集環境、泥炭的聚集環境1、泥炭沼澤、泥炭沼澤的概念的概念 地表土壤充分潤濕，有季節性或長期性積水，而且地表土壤充分潤濕，有季節性或長期性積水，而且 生長了大量的喜濕植物生長了大量的喜濕植物 ，在地洼地帶堆積有機質，并使在地洼地帶堆積有機質，并使 其轉化為泥炭層的地區其轉化為泥炭層的地區。2、泥炭沼澤、泥炭沼澤的形成的形成 水域沼澤化：水域沼澤化：由湖泊、河流、瀉湖等水域轉化而來由湖泊、河流、瀉湖等水域轉化而來 陸地沼澤化：陸地沼澤化：由陸地演化而來由陸地演化而來 （存在存在草甸泥炭沼澤化草甸泥炭沼澤化 和森林泥炭沼澤化兩種基本形式）和森林泥炭沼澤化兩種基本形式）3、泥炭沼

21、澤、泥炭沼澤的演化階段的演化階段 低位沼澤中位沼澤低位沼澤中位沼澤 高位沼澤高位沼澤 （1）低位沼澤（營養沼澤）低位沼澤（營養沼澤） 地下水潛水面高于沼澤水面，地下水、地表水供地下水潛水面高于沼澤水面，地下水、地表水供 應營養成分，生長富營養的植物，介質為中性或微堿應營養成分，生長富營養的植物，介質為中性或微堿 性，泥炭厚、灰分高、瀝青質含量和焦油產率較低。性，泥炭厚、灰分高、瀝青質含量和焦油產率較低。 （2）高位沼澤（貧營養沼澤或）高位沼澤（貧營養沼澤或凸起凸起 沼澤）沼澤） 地下水潛水面低于沼澤水面，僅有大氣降水補給，地下水潛水面低于沼澤水面，僅有大氣降水補給， 沼澤水源供應不充足，水中缺

22、少礦物質養分，尤其是沼澤水源供應不充足，水中缺少礦物質養分，尤其是 中心地帶植物殘體分解速度慢，與沼澤周邊相比，泥中心地帶植物殘體分解速度慢，與沼澤周邊相比，泥 炭層炭層凸起凸起，水質介質為酸性，泥炭灰分低、有機質含，水質介質為酸性，泥炭灰分低、有機質含 量高，厚度較薄。量高，厚度較薄。 （3）中位沼澤中位沼澤 介于高位與低位沼澤之間的一種過渡類型，介質介于高位與低位沼澤之間的一種過渡類型，介質 處于中性到微酸性。處于中性到微酸性。 （4）泥炭沼澤的垂向結構特征）泥炭沼澤的垂向結構特征 氧化環境的表層氧化環境的表層 垂向結構垂向結構 過渡條件的中間層過渡條件的中間層 還原環境的底層還原環境的底層表表2-2 各階段泥炭沼澤的特征各階段泥炭沼澤的特征4 4、泥炭堆積方式、泥炭堆積方式 （1）原地聚集（微異地聚集）原地聚集（微異地聚集） 底板底板“根土巖根土巖”，煤中陸源物質少，大面積穩定。，煤中陸源物質少，大面積穩定。 （2）異地聚集異地聚集 直接底板為粗碎屑巖，碳酸巖底板，斜插、倒立直接底板為粗碎屑巖，碳酸巖底板，斜插、倒立 的樹干和樹樁化石。的樹干和樹樁化石。 河北易縣易水河河灣異地成因泥炭層剖面圖 （據楊起等，