資料僅供參考文件編號：2022年4月版本號：A修改號：1頁次：1.0審核：批準:發布日期：油氣地球化學第一章生物有機質組成與沉積模式第一節有機質的形成與全球碳循環一、生命的起源與演化二、光合作用三、對地球上有機質有主要貢獻的生物1、浮游植物（時間長、水體面積高、繁殖率高）2、細菌（時間長、分布廣、適應性極強、繁殖快）3、高等植物（出現晚，分布在陸地保存難、可富集演化為煤層）4、浮游動物（食物消費者產率低、低等浮游動物數量較大）有機碳的循環有機圈2、有機碳的循環(1)生物化學亞循環(2)地球化學亞循環第二節生物有機質的組成和性質一、碳水化合物二、蛋白質和氨基酸（一）蛋白質(二)氨基酸(三)酶三、脂類1．脂肪酸2．臘3.萜類和甾類化合物4.甾族化合物四、木質素和丹寧五、色素第三節有機質沉積模式一、有機質沉積的控制因素1、生物控制因素:微生物降解、原始生產速率2、物理控制因素:有機質沉積速率、沉積環境、有機質的搬運作用二、缺氧環境的類型1、大型缺氧湖泊（1）深水是缺氧湖泊發育的重要條件（2）缺氧湖泊的發育與緯度有關（四季變化明顯的湖泊底水含氧量大,熱帶湖泊含氧量少）2、海相缺氧環境(1)缺氧封閉局限海盆(2)由上升流形成的缺氧沉積第二章沉積有機質組成及成巖演化第一節腐殖質的組成、結構和性質1、腐殖質的概念：是指土壤、天然水和現代沉積物中不能水解的、不溶于有機溶劑的暗色有機質。2、腐殖質的形成、提取及分類形成有機質受細菌作用后剩余的木質素、氨基酸、脂肪酸、酚、纖維素等在微生物作用下縮合而成（在強還原環境下可以不形成腐殖質）提取與分類富啡酸（FA）、胡敏酸(HA)、胡敏素腐殖酸元素組成主要為C、H、O、S、N，其中C、O兩項占90%以上腐殖酸的結構A富克斯結構模型B費爾伯克結構模型C特拉古諾夫結構模型D庫哈連科結構通式4.腐殖酸的物理化學性質(1)膠體性和可溶性(2)明顯的酸性(3)親水性(4)熱解性質5.腐殖質的演化第二節可溶有機質一、可溶有機質的定義凡是被中性有機溶劑從沉積巖（物）中溶解（抽取）出來的有機質稱為可溶有機質，或可抽提有機質，也成為瀝青。可溶有機質的分類瀝青A：使用有機溶劑從沉積物或巖石中直接抽提出來的可溶有機質。瀝青B：有機溶劑抽提后的殘渣，經高溫熱解后再用有機溶劑抽提出來的可溶有機質。瀝青C：使用有機溶劑從酸(HCl)處理過的沉積物或巖石中抽提出來的可溶有機質氯仿瀝青“A”的族組分(1)油質：溶于石油醚而不被硅膠吸附的瀝青部分主要由烴類組成，在氯仿瀝青中約占20～50％；腐泥型有機質中數較腐殖型有機質多；腐泥型有機質中油質主要是脂肪化程度高的烷烴-環烷烴；腐殖型有機質中油質所含環烷-芳香烴稍多于烷烴-環烷烴。(2)膠質：用苯和乙醇-苯從硅膠解吸的產物含硫、氮、氧的復雜含碳化合物腐泥型有機質中數較腐殖型有機質少膠質又可分為苯膠質和乙醇-苯膠質(酸性較強)(3)瀝青質：溶于氯仿但不溶于石油醚的瀝青部分高分子化合物含量較膠質增加顯微鏡下為膠狀顆粒，由稠環芳香烴和烷基側鏈組成腐泥型有機質中數較腐殖型有機質少四、氯仿瀝青元素組成氯仿瀝青主要由C、H、O、S、N元素組成；平均來說，C的含量在84％左右，H的含量在10％左右，三種雜元素含量在6％左右。第三節有機質的成巖演化（1）沉積物成巖作用沉積物沉積以后在埋藏過程中受溫度、壓力等外界因素的作用，失水、壓實、膠結、溶解等固結成巖的過程。通常指沉積物沉積之后直到變質作用之前的整個過程。（2）成巖作用階段的有機質演化有機質成巖演變的主要營力：微生物作用微生物的分布整個成巖環境，主要為80攝氏度以下的成巖環境；沉積物頂層細菌非常多,主要為喜氧細菌,深處主要為厭氧細菌；細菌可在淡水和高飽和鹽溶液中大量繁殖；在一些極端環境中，如火山熱泉、冰凍極區中都有細菌存在。微生物的代謝機制分解—分子結構由大變小被簡化合成—分子結構由小變大被復雜化（5）沉積物中細菌對有機質的作用（6）埋藏深度與厭氧細菌活動的強度0~1-2米，沉積表面向下細菌迅速減少，細菌活動強度的迅速降低主要是由于氧氣的減少，使喜氧和兼氧細菌死亡。2~150米，已無沉積的初始養料供細菌使用，故細菌活動仍處于低潮，同時沉積有機質不斷縮合，腐殖質干酪根不斷生成，并代替了沉積有機質。150~400米，溫度升至20~25℃，細菌利用新生成的腐殖酸和干酪根及其分解產物以及死亡的細菌作為養料，細菌活動復蘇(其中發酵菌首先復蘇)。400~1000米，特別是700~1000米深度段內，地溫升至35~45℃，最有利于甲烷生成菌生存，同時有機酸養料豐富，是細菌活動的又一高潮有大量生物成因甲烷生成。1000~1800米，溫度升至70~80℃，甲烷生成菌死亡，生物甲烷不再生成。細菌作用讓位于熱解作用。第三章干酪根結構特征與研究方法第一節干酪根定義及分離方法（1）干酪根的研究歷史（2）干酪根的分離方法（3）干酪根研究的常用方法1、光學類方法（顯微鏡、SEM、熒光顯光鏡）2、化學類方法（元素分析、穩定同位素、熱解分析、超臨界抽提、氧化分解）3、物理類方法（IR吸收光譜、X-ray、核磁共振NMR、順磁共振ESR）第二節干酪根的光學特性研究一、干酪根的顯微組分和光學特征1)顯微組分1、腐泥組2、殼質組3、鏡質組4、惰質組2）顯微組分應用1、劃分干酪跟類型2、生油潛力的預測二、干酪根的顏色及其變化未成熟干酪根色淺，為淡黃色，隨T、P的上升，熱降解進行，干酪根不斷降解、縮合、結構緊實，因此顏色加深：黃→桔→棕→黑色。而且色度是不可逆的。三、鏡質體反射率1.概念2.鏡質體反射率測定方法3.鏡質體反射率的應用成熟度的標尺、古地溫預測、剝蝕厚度的恢復Ro的局限性(1)、當干酪根類型較好時，即顯微組份中殼質組占優時，Ro數值降低，原因是富氫組份在降解生烴中殘碳蓋在鏡質體之上，使反射光強度降低。(2)、在下古生界、海相碳酸鹽巖等缺乏高等植物輸入的巖層中鏡質體少或無，鏡質體反射率測不準或測不到。5、Ro為什么能夠反映成熟度鏡質體是凝膠體，以芳香結構為主，在T、P作用下，脫水、脫烷基側鏈，結構由松散無序向緊實有序轉化，芳香片間距縮小，密度增大，從而反射率增大，這個過程是不可逆的，所以可用它反映成熟度。第三節干酪根研究的化學方法一、干酪根元素組成主要為：C、H、O、N、S,此外還含有少量磷和金屬元素什么是造成元素組成的差異？（1）、母質來源（2）、沉積環境（3）、演化程度干酪根有機元素分析（1）、碳、氫分析（2）、氧分析3）干酪根元素組成及應用二、干酪根的穩定碳同位素組成（一）穩定碳同位素分餾原理和表示法1.化學反應中的同位素交換作用2.光合作用的動力效應3.物理—化學效應（二）穩定碳同位素分析方法（三）干酪根δ13C的組成和應用1.干酪根的δ13C決定于先質的δ13C2.干酪根δ13C分析母質組成和沉積環境3.地質歷史中干酪根δ13C的分布4.干酪根δ13C指示成熟度研究三、干酪根熱解分析（一）巖石評價儀（二）應用指標1.確定干酪根類型2.干酪根演化程度3.評價烴源巖優劣（三）熱解氣相色譜-質譜聯用技術(四)干酪根生烴的熱模擬實驗研究第四節干酪根研究的物理學方法一、干酪根紅外光譜分析及其應用1.紅外光譜分析原理2.分子振動形式3.干酪根中各基團的振動及紅外特征吸收位置二、X-ray衍射研究干酪根1.X-ray衍射分析原理2.X-ray衍射分析及譜圖3.干酪根X-ray衍射指標與應用三、干酪根的ESR研究1.基本原理2.地球化學意義四干酪根的NMR研究1.基本原理 2.干酪根1HNMR譜圖及應用第五節干酪根的結構模型與成烴模式干酪根的結構模型I型干酪根Ⅱ型干酪根結構Ⅲ型干酪根結構干酪根的成烴模式1.有機質演化的階段性2.干酪根成烴演化規律3.影響干酪根成烴演化的因素第四章生物標志化合物第一節基本概念與分析方法一、概念二、生物標志物的研究意義三、生物標志化合物的分析1.巖石中可溶有機質抽提2、族組分分離測定3、色譜技術4.色譜-質譜聯用技術第二節正烷烴和無環異構烷烴地球化學特征一、立體異構的若干概念1.分子的手性和構型2.構型的表示法二正構烷烴1.正烷烴的物理和化學性質2.烴源巖、原油中正烷烴的主要來源3.正烷烴反映的沉積環境4.正烷烴反映有機質或原油成熟度5.油源對比6.生物降解三、無環類異戊二烯烷烴第三節二環—五環異戊二烯烷烴一、二環倍半萜烷地化意義：1、反映陸源有機質的輸入2、油源對比3、成熟度研究三環二萜烷地化意義：1、三環二萜烷的碳數分布可反映有機質成熟度2、三環二萜的相對分布可用于油源對比四環萜烷五、五環三萜烷第四節藿烷系列物的組成和地球化學意義一、藿烷的結構和命名二、藿烷來源與轉化目前絕大多數學者認為藿烷類系列化合物主要來源于原核生物或細菌。普遍認為藿烷類大多來源于一個Ｃ30的里白烯或一個Ｃ35的細菌藿烷四醇。三、藿烷類化合物的鑒定四、藿烷的地球化學意義第五節甾烷的組成和地球化學意義甾烷系列物二、規則甾烷1.結構2.來源3.規則甾烷的異構體4.規則甾烷的鑒定5.規則甾烷的應用1、應用于成熟度的研究2、應用于有機母源特征的研究3、應用于油源對比的研究三、重排甾烷三、4-甲基甾烷四、低分子量甾烷五、芳香甾族化合物1.芳香甾族化合物的形成2.芳香甾烷的地球化學意義A.反映有機質和原油的成熟度B.原油單芳甾的分布反映烴源巖巖性和海陸相第六節芳烴化合物及其地球化學意義1、單環芳烴2、多環芳烴1)萘系列化合物2)菲系列化合物3)三芴系列化合物4)其他多環芳烴3、環烷—芳烴第七節含氮化合物組成和研究意義一、卟啉(一)結構和分布地質體中的卟啉是植物葉綠素和動物血紅素的衍生物.卟啉的分析和鑒定卟啉含N、含金屬元素,屬雜環復雜化合,它存在于原油或瀝青A中的膠質和瀝青質中.卟啉的石油地化意義1、成熟度研究2、沉積環境分析3、油源對比和運移方向分析二、其它含氮化合物第五章天然氣成因類型和評價第一節天然氣成因及其分布一、生物成因氣(一)生物氣的形成在還原環境下，有機質在厭氧細菌的作用下發酵形成CH4,甲烷氣的形成一般分兩個階段：1、產酸階段2、產甲烷階段生物氣的標志干：干燥系數大(C1/C1-C5)輕：同位素組成δ13C1<-55‰.生物氣的分布1、生物氣成因類型和生成機理乙酸發酵生成甲烷二氧化碳還原生成甲烷烴源巖生物降解生成甲烷原油生物降解生成甲烷低溫熱催化生成低熟氣2、稠油降解氣的成因機理與成藏條件3、生物－熱催化過渡帶氣的概念與判識指標過渡帶氣的甲烷碳同位素δ13C1主要為－60‰～－45‰源巖演化程度Ro在0.3％～0.6％范圍過渡帶氫同位素主要在－280‰～－180‰，主體小于－200‰說明源巖以淡水沉積環境為主二、熱解成因氣（一）控制生氣的因素溫度和時間原始母質的類型和結構氫的來源催化作用與礦物質的結合程度（二）有機質的演化規律（三）有機質的類型和結構ⅠⅡ型：脂鏈多、含氧鏈少、脂鏈長、主要生油，芳香結構少、生成濕氣、H2不足。Ⅲ型(包括煤)：含氧鏈多、脂鏈短、主要生氣芳香結構多、生成干氣、可產生游離H2。生氣階段和兩個生氣高峰第一個高峰期，主要是Ⅲ型有機質的生氣高峰第二個生氣高峰，發生在油裂解為氣的階段三、深源氣四、特種天然氣的成因（一）氮氣1、第一階段和第二階段的蛋白質→氨基酸→烴+NH3→N2在生物氣場合下，N2多，則CH4少，因為環境的還原程度不夠。2、在第四階段，雜環化合物在高溫下分解出N2。3、大多數淺層N2的來源：有機質分解出的NH3與含鐵的氧化物發生氧化還原反應（二）H2S1生物成因1、微生物同化還原作用和植物的吸收作用形成含硫有機化合物，如含硫的維生素或蛋白質等，爾后在一定的條件下分解而產生硫化氫。2、硫酸鹽還原菌對硫酸鹽的異化還原代謝而實現——硫酸鹽還原菌利用各種有機質(以C代表)或烴類(或油氣)作為給氫體來還原硫酸鹽,在異化作用下直接形成硫化氫2.H2S的熱化學成因（1）熱化學分解成因是指含硫有機化合物在熱力作用下，含硫雜環斷裂形成硫化氫,又稱為裂解型硫化氫。這種方式形成的硫化氫豐度一般<2%。（2）硫酸鹽的熱化學還原作用3火山噴發成因地球內部硫元素的豐度遠高于地殼，巖漿活動使地殼深部的巖石熔融并產生含硫化氫的揮發成份，所以火山噴發物中常常含有硫化氫(如火山噴溢形成的包裹體中多數富含硫化氫)。而硫化氫的含量主要取決于巖漿的成分、氣體運移條件等，因此火山噴發氣體中硫化氫的含量極不穩定，而且也只有在特定的運移和儲集條件下才能保存下來。（三）CO21.有機成因（1）腐植型有機質富含含氧官能團。在演化過程中，這些官能團便會脫落形成CO2。（2）有機質或儲層中的石油可以通過細菌作用，或被地下水中的氧和硫酸鹽、圍巖中的硫酸鹽氧化生成CO2.無機成因（1）由于碳酸鹽巖中Al、Mg、Fe和Mn等雜質的存在，大大加快了碳酸鹽巖的分解速度，降低了它的分解溫度。因此地層中碳酸鹽巖的高溫分解，被認為是CO2大量聚集的主要原因。（2）火山噴發和巖漿活動也是CO2氣體的一個重要來源（3）CO2氣占火山氣體組成的第二位，在火山噴發衰弱及以后的熱液階段，都會有大量CO2沿裂縫進入地層。第二節天然氣成因類型的識別及評價一、用天然氣組分識別天然氣成因干燥系數重烴苯指數濕度碳同位素組成用于天然氣成因識別一）δ13C在石油中的分布二）碳同位素組成在識別不同成因天然氣中的應用三、稀有氣體及其同位素第三節煤層氣與頁巖氣簡介一、煤層氣（一）、煤層氣地化特征1、組分特征2、碳同位素特征（二）、煤層氣吸附特征及影響因素（三）、控制煤層氣成藏的兩大關鍵因素二、頁巖氣1.概念2.發展3.技術關鍵第六章烴源巖評價及資源量估算第一節有效烴源巖的分布與評價問題(一)國外典型有效烴源巖1.綠河頁巖2.西西伯利亞白堊系烴源巖3.中東地區侏羅系烴源巖(二)有效烴源巖的特征巖性特征：泥巖、頁巖、細粒碳酸鹽巖，單層厚度不大，多層或韻律層發育，有機質富集紋層與礦物富集層交互的頁巖有機質豐度高：TOC在1%以上、2%以上，甚至在5%以上有機質性質：豐度高、類型好，煤系有機質類型差但豐度高。(三)有效烴源巖形成的控制因素層序的控制沉積相的控制熱演化成熟度控制巖石性質和巖石組合對排烴的控制溫度和壓力等外界條件的控制作