富含木质素生物质中甲氧基的有机地球化学演化特征研究进展

木质素是组成树木、泥炭和低熟煤等生物质的重要结构单元,它的单体和聚合物结构中含有丰富的甲氧基(–OCH_(3)),其含量最初随着生物质腐殖化过程中木质素与纤维素比值的增加而增加,然后在成岩过程中快速下降,在此过程中甲氧基含量及其稳定C、H同位素(δ^(13)C、δ^(2)H)演化特征具有重要的有机地球化学意义。本文综述了富含木质素生物质中甲氧基的研究进展,包括甲氧基定量评价方法,甲氧基δ2H在古气候、古环境方面(如大气降水、温度、海拔等)的应用,甲氧基含量及δ13C在甲烷资源(如煤层气)评价方面的应用等,指出建立外标定量曲线是生物质中甲氧基定量评价的有效方法,同时强调了在样品处理、实验分析过程中针对不同研究对象的注意要点。生物质进入沉积体系后甲氧基演化特征及其有机地球化学信息,如甲氧基演化对沉积地层中甲烷聚集的资源效应,以及生物质沉积演化过程中伴随甲烷的生成与释放进入大气引起的环境问题等,是值得关注的研究方向。

鄂尔多斯盆地南缘长7烃源岩地球化学特征与沉积环境

鄂尔多斯盆地南缘出露多处典型长7段页岩剖面,为了加深该区域烃源岩的研究,对35个烃源岩样品开展有机碳含量测定、岩石热解分析、饱和烃气相色谱-质谱分析、微量元素含量测定等测试分析,研究其地球化学特征,分析其有机质来源及沉积环境。结果表明:暗色页岩发育于淡水和还原的半深湖—深湖环境,沉积期气候温暖湿润,适宜生物发育,Mo元素高度富集,指示湖泊富营养化,初级生产力高;物质来源为藻类等低等水生生物和陆地植物的混合来源,但藻类等低等水生生物是主要来源;源岩有机质高度富集,总有机碳(TOC)平均值为23.51%,高于陆相优质烃源岩的丰度标准;有机质以腐泥—混合型为主,生烃潜量S1+S2均值为112.93 mg/g,生烃潜力良好;岩石热解峰温及生物标志化合物参数,指示达到成熟热演化程度,具有勘探潜力。

阿姆河右岸中-下侏罗统烃源岩地球化学特征及其沉积环境研究

阿姆河盆地是中亚地区天然气资源最丰富的盆地。阿姆河右岸区域的主力烃源岩存在于中-下侏罗统的煤系地层中,但烃源岩的地球化学特征、有机质来源及沉积环境还需进一步明确。本文以阿姆河盆地右岸地区侏罗系烃源岩为对象,在利用烃源岩样品开展系统的地球化学测试的基础上,对样品有机碳、镜质体反射率、饱和烃与芳烃气相色谱及有机碳同位素等数据进行了分析。结果表明:1)阿姆河右岸中-下侏罗统烃源岩的有机质丰度及生烃潜力较高,有机质类型以Ⅱ_(1)与Ⅱ_(2)型为主,存在少量Ⅲ型干酪根,烃源岩整体处于成熟—高成熟阶段;烃源岩以生油为主,兼生气。2)阿姆河右岸中-下侏罗统烃源岩大部分沉积于高盐度的强还原环境,少数沉积于低盐度氧化环境中。3)阿姆河右岸中-下侏罗统烃源岩中有机质母质的来源主要为低等浮游生物,部分有机质来源于高等植物。

典型地球化学与水文地质特征对污染物自然衰减影响研究进展

监测自然衰减技术(MNA)作为污染场地有效的风险防控手段在世界范围内得到广泛应用,该技术应用的核心是确定污染物衰减能力及效率。而其衰减能力及效率会受到污染物本身特性,以及场地典型地球化学、水文地质条件等固有特征影响,明确场地固有性质对污染物自然衰减的影响对该技术的合理应用具有更为重要的实际意义。以场地典型地球化学特征与水文地质特征为重点,阐述了两者对地下水中污染物自然衰减过程的影响及其作用机理。沉积物有机质和矿物组成等典型地球化学特征控制污染物的吸附络合行为,同时参与电子传递过程从而影响污染物的生物降解及化学转化过程;水文地质条件方面,含水层岩性及结构特征会导致渗透性、吸附解吸能力有所差异,从而影响污染物的自然衰减能力,地下水流速控制污染物对流弥散作用,同时影响污染物从沉积物固相向地下水的溶解释放以及生物降解动力学过程。总体上,由于有机质、矿物、微生物组分的复杂性,加之水文地质条件的不均质性,场地固有性质对污染物自然衰减的影响研究还有待进一步加强,尤其要通过长期的场地监测,识别污染物衰减的时空动态规律,深化对场地典型地球化学、水文地质条件与污染物相互作用机制的认识。

蘑菇渣和稻秸堆肥中不同分子量水溶性有机物含量分布和光谱特征

分子量(MW)是影响堆肥溶解性有机物(DOM)化学性质和环境行为等的重要因素,目前关于堆肥DOM的MW分布等认识仍不清晰。以蘑菇渣堆肥(MRC)和水稻秸秆堆肥(RSC)中DOM为研究对象,采用超滤分级技术对堆肥DOM中不同MW组分进行分级定量和化学表征,进而探究不同堆肥DOM中MW组分的分布和光谱特征。DOC结果显示,MRC和RSC中DOM均以>10 kDa的高分子量(HMW)组分组成为主,分别富集有80%和71%的DOC(溶解性有机碳),而中等分子量(5~10 kDa,MMW)和低分子量(<5 kDa,LMW)组分分别占总DOC的12%~15%和9%~15%,表明HMW是决定腐熟堆肥DOM的化学组成和分子结构的关键物质。光谱特征参数(如SUVA_(254)、E_(2)/E_(3)和HIX)结果显示,不同MW的DOM的芳香化程度和腐殖化程度均呈现相同的趋势,即HMW>MMW>LMW;而BIX和FI值则呈现与之相反的分布规律。结果表明堆肥DOM中HMW(高分子组分)组分富集了较多的芳香环等不饱和共轭结构,而MMW和LMW组分具有更高的自生源贡献。三维荧光-平行因子分析结果显示,堆肥DOM及其MW组分主要由3种类腐殖质(C1—C3)和1种类蛋白质(C4)构成。其中,MRC和RSC中的HMW组分均以长波类腐殖酸(C3)组成为主,其含量分别占HMW组分总荧光强度的34%和85%;而两类堆肥中MMW和LMW组分则以类富里酸(C1,41%~53%)和短波类腐殖酸(C2,25%~36%)组成为主。红外光谱(FTIR)结果表明,堆肥DOM中HMW组分含有更多的疏水性苯环结构,而MMW和LMW组分则具有较多的亲水性含氧官能团(如羰基、羧基等)。研究结果促进了对堆肥DOM化学组成和分子结构的认识,为进一步评价堆肥腐熟和稳定化程度及其环境行为等提供了重要的数据参考。

准噶尔盆地石树沟凹陷二叠系平地泉组烃源岩地球化学特征及形成条件

二叠系平地泉组为准噶尔盆地东部地区石树沟凹陷的主要烃源岩层。选取石树沟凹陷石树1和石树4井30个岩心样品,采用总有机碳质量分数、岩石热解、有机质岩石学和饱和烃气相色谱—质谱等实验,分析平地泉组一段(平一段)和二段(平二段)烃源岩地球化学特征、生烃潜力、沉积环境和有机母质来源,揭示优质烃源岩的形成条件。结果表明:石树沟凹陷二叠系平地泉组烃源岩主要分布于平地泉组一段和平地泉组二段,其中平一段烃源岩有机质丰度为中等—较高,有机质类型为Ⅱ1和Ⅱ2型,沉积于半咸水—咸水湖相环境。平二段烃源岩有机质丰度很高,有机质类型为Ⅰ和Ⅱ1型,沉积于微咸水—半咸水湖相环境,有机母质主要来源于湖相低等水生生物,且蓝藻、硅藻等低等水生生物输入贡献较大,与平一段相比,平二段烃源岩中其他藻类等水生生物输入贡献相对增大。平一和平二段烃源岩的沉积环境和生物来源差异较大,采用Pr/nC_(17)、Ph/nC_(18)、Ga/C_(30)藿烷及C_(27)/C_(29)规则甾烷可以较好地区分两套烃源岩。该结果为研究区油源对比及油气勘探开发提供地球化学依据。

鄂尔多斯盆地杭锦旗地区山西组-太原组烃源岩地球化学特征对比研究及意义

以鄂尔多斯盆地杭锦旗地区山西组太原组煤系烃源岩为研究对象,通过总有机碳测定、岩石热解分析、碳同位素测定及GC-MS分析等多种技术手段对两套烃源岩的地球化学特征进行了系统研究。结果表明,研究区山西组太原组烃源岩有机质含量均较高,有机质类型以Ⅲ型为主,生烃潜力好。其中山西组烃源岩整体生烃潜力较太原组强,而太原组烃源岩成熟度则较山西组高。通过将两套烃源岩生物标志化合物特征进行对比分析发现,山西组烃源岩具有高姥植比,高(C_(19)三环萜烷+C_(20)三环萜烷)/C_(21)三环萜烷值,高C_(24)四环萜烷、C_(29)规则甾烷、氧芴相对含量和低伽马蜡烷相对丰度的特征,反映其可能形成于氧化偏氧化的淡水环境,有机质来源以高等陆生植物为主;太原组烃源岩则具有低姥植比,低(C_(19)三环萜烷+C_(20)三环萜烷)/C_(21)三环萜烷值,低C_(24)四环萜烷、C_(29)规则甾烷相对含量,低伽马蜡烷相对丰度和高硫芴相对含量的特征,说明其形成环境可能为相对偏还原的淡水环境,有机质来源中低等水生生物的贡献较多。基于两套烃源岩生物标志化合物组成特征上的差异,选取合适的生标参数建立了相应的有机地化判识指标将两套烃源岩区分开,这对研究区后续的油源对比及油气勘探工作有着较为重要的意义。

金羊盆地北票组沉积环境及烃源岩有机地球化学特征

基于钻井岩芯,结合实测剖面及收集的测试数据,以点及面,对金羊盆地北票组沉积环境及烃源岩有机地球化学特征进行了分析研究。结果表明:北票组烃源岩主要形成于淡水-微咸水、偏氧化的沉积环境中,且气候条件从潮湿、半潮湿到半干燥有序变化;综合评价认为,北票组烃源岩有机质丰度高,有机质类型主要为Ⅱ_2型,其次为Ⅲ型,处于成熟阶段及生油高峰期。横向上,位于章吉营子凹陷沉积中心的东坤头营子剖面及石门沟剖面有机质丰度最好,以中等-好烃源岩为主,而沉积边缘相的巴图营子乡刁家沟剖面有机质丰度最差,为非烃源岩-差烃源岩;纵向上,半深湖亚相的有机质丰度要好于滨浅湖亚相,辫状河三角洲、扇三角洲相为非烃源岩-差烃源岩。

上扬子地台北缘古生界海相烃源岩有机地球化学特征

上扬子地台北缘古生代广泛沉积了一套海相碳酸盐岩和泥质岩。通过对16条沉积剖面系统采样,结合样品有机地球化学分析结果,认为该区有效烃源岩主要发育在下二叠统、下志留统下部、上奥陶统和下寒武统地层中;烃源岩以Ⅰ型、Ⅱ1型为主,生烃能力较强,未丧失生气能力。综合评价认为下寒武统及下二叠统是区内的主力烃源岩;下志留统下部及上奥陶统在局部地区可能存在有利的烃源岩发育层段。

南黄海溶解有机碳的生物地球化学特征分析

依据1997—2003年每年1次的南黄海调查得到的溶解有机碳（DOC）数据，重点分析了2002年秋末冬初季节南黄海DOC的分布特征及其生物地球化学控制机制。结果表明，2002年秋末冬初南黄海表层海水DOC质量浓度为1．62～2．42mg／L，平均值为2．02mg／L，高于大洋的平均值，具有典型近海特征；南黄海DOC分布呈现北部高，南部低，在量值上，A断面〉B断面〉C断面，且有显著近岸高、远离海岸中部海区低的特点。近岸高值区主要受陆源输入影响，包括径流输入和人类活动两个方面，陆源输入相对生物生产过程更为重要；中部低值区主要受控干来自东海低DOC海流的冲淡作用。垂直方向上DOC质量浓度变化不大，这明显与南黄海海水混合较好有关。7a中南黄海DOC质量浓度总体上呈略微下降趋势，北部海域表现尤为明显，南黄海生物生产量的下降及近年来南黄海整体环境质量的提高是引起DOC下降的主要原因。

分子有机地球化学与古气候、古环境研究

分子有机地球化学可以从分子级水平研究地质体中有机分子化合物的演化规律。本文报道了应用生物标志化合物指标探讨古气候和古环境,例如探讨古生物(含古植物)的输入,淡水、半咸水和高盐度水古环境的判识以及大气飘尘的来源和成因等。

塔里木盆地塔东2井稠油有机地球化学特征

塔里木盆地中央隆起带东段的塔东2井在寒武系储集层中获取少量稠油。该稠油具有m(Pr)/m(Ph)高、伽马蜡烷含量高、24-降胆甾烷含量高、C28甾烷含量高、甲藻甾烷及三芳甲藻甾烷含量高、4-甲基-24-乙基胆甾烷及芳构化甾烷含量高的特点,地质分析与油源对比认为,原油来源于寒武系。原油中含有25-降藿烷系列,表明原油曾发生生物降解作用;芳烃馏分中存在大量菲、蒽、苯并蒽、苯并荧葸、芘等化合物及流体包裹体均一化温度表明,原油曾经历了热蚀变作用。流体包裹体均一化温度结合埋藏史分析认为,塔东2井原油是在(450-440)×106a前形成的。

华北新元古界下马岭组富有机质层段的地球化学特征及成因初探

华北新元古界青白口系下马岭组是我国华北地区从元古界到下古生界海相沉积有机质相对富集的沉积层段,其有机质含量最高达16%以上。对下马岭组富有机质层段的常量元素、微量元素和有机质含量的系统分析表明:该组富有机质泥质岩的SiO2含量明显高于贫有机质的泥质岩,且SiO2含量与TOC成正相关关系、与TiO2(指示陆源物质加入)的含量成反比关系,Si/(Si+Al+Fe)值与TOC具正相关关系;同时,在富有机质层段中与海底热水流体活动有关的P、Cu、Zn、Co、Ni、V等元素明显富集,Ba/Sr值远远大于1。认为下马岭组富有机质层段沉积时可能存在海底热水活动;海底热水活动一方面可能为生物的繁衍提供了大量的N、P、K、SiO2等营养物质,另一方面可能为生物的繁荣茂盛提供了能量,从而造成海底热水流体活动区沉积层段中有机质明显富集。

中国分子有机地球化学研究进展

我国分子有机地球化学,特别是陆相沉积物和原油中新生物标志物的研究在近年来取得了重要进展,包括新生物标志物的发现和确认,生物标志物的异常分布和产出,以及成因、演化新途径、新模式。所研究的生物标志化合物包括类异戊二烯烷烃、甾烷、萜类化合物、卟啉化合物和有机含硫化合物。其中经标样确认的新生物标志化合物有羊毛甾烷、α-雪松烯和花侧柏烯等。我国分子有机地球化学研究的薄弱环节乃是新生物标志物的结构确认研究,包括分离、纯化技术与标样合成技术等。

川南马边地区五峰—龙马溪组页岩地球化学特征及有机质富集机理

通过野外地质调查资料、X线衍射及主、微量元素测试分析,研究川南马边地区五峰—龙马溪组页岩的矿物学、地球化学特征及富有机质页岩的形成机理。结果表明:五峰—龙马溪组富有机质页岩段SiO_2质量分数随有机碳质量分数的减少而减少,Al_2O_3、TiO_2、Fe_2O_3和K_2O的质量分数随有机碳质量分数减少而逐渐增加,Ba、U、Nd和Sm等微量元素具有显著正异常,而Th、Nb、Sr、P和Ti表现为相对亏损;贫有机质页岩段SiO_2、Al_2O_3、TiO_2、Fe_2O_3、K_2O和MgO的质量分数较稳定,其微量元素与富有机质页岩段的相似,但元素波动小;所有页岩的轻稀土较富集,δCe亏损,δEu富集。五峰—龙马溪组自下而上由还原环境缓慢过渡到氧化环境,同时由深水陆棚缓慢过渡到浅水陆棚环境;生物钡总体向上逐渐减少,古生产力逐渐降低;有机质富集且受古生产力和氧化还原环境的控制。该研究结果为研究川南马边地区海相页岩气勘探提供参考。

漠河盆地早白垩世依列克得组火山岩系烃源岩有机地球化学特征

应用岩石热解、氯仿沥青抽提、饱和烃气相色谱和色谱-质谱等分析方法,对首次在漠河盆地依列克得组发现的烃源岩进行研究。结果表明:烃源岩由煤、油页岩和页岩构成,有机碳(TOC)质量分数>10%,干酪根类型主要为Ⅱ2,镜质体反射率(Ro)为0.56%～0.59%,属于低成熟阶段,烃源岩达到很好级别。烃源岩有机母质均以陆生高等植物输入为主,也有水生生物的输入,反映原始母质具有水生生物和陆源高等植物混源的特征。依列克得组沉积时期,湖盆水体含盐度及还原性具有较大的变化,处于淡水湖-咸水湖的交替状态,沉积水体分层比较明显,有利于有机质的保存和转化。

鄂尔多斯中部奥陶系水溶烃的分子地球化学特征

应用GC、GC/MS分析法 ,系统剖析了鄂尔多斯中部奥陶系马家沟组水溶烃的分子地球化学特征 ,对其生物标志物组成、成熟度和成因进行了研究。研究认为 ,鄂尔多斯中部马家沟组水溶烃系高—过成熟阶段的烃产物 ,主要来源于下古生界海相碳酸盐岩的贡献 ,并且不同井区水溶烃的有机质生源构成和成熟度等存在差异 ,从北 (陕 81井 )到南 (陕 12井 ) ,水溶烃组成中菌藻类低等生源比例增加 。

石油二次运移的分子地球化学特征

该文采用索氏抽提法获得模拟实验中不同运移距离的油样,用GC/MS对这些油样中的饱和烃、芳烃馏分进行了分析。正构烷烃、烷基菲、烷基硫芴以及烷基芴在石油二次运移初期分馏效应的研究结果表明:极性非常小的正构烷烃进入充满水的疏导层后,受粘土矿物物理吸附的影响较大,导致nC18-/nC19+的峰值比在一定的运移距离内呈现递减的趋势,当物理吸附达到平衡后,nC18-/nC19+峰值比则有明显的递增趋势;极性较大的芳烃馏分在地质色层效应的影响下,烷基菲、烷基硫芴、烷基芴表现出明显的高分子滞后的运移分馏效应;正构烷烃和芳烃馏分在石油二次运移初期首先受到物理吸附的作用,并且这种作用对正构烷烃在时间、空间上的影响远大于芳烃馏分。这些实验认识为合理有效地评价油气运移过程提供了有力的研究依据。

胶莱盆地东北部白垩系烃源岩有机地球化学特征

胶莱盆地东北部白垩系莱阳组下部的逍仙庄段和中部的水南段发育有两套暗色泥岩和碳酸盐岩沉积。其有机地球化学环境参数分析表明 ,这两套沉积其形成于缺氧还原的微咸水咸水的半深湖深湖环境 ,是盆地主要的烃源岩系。烃源岩有机碳含量较高 ,尤其是水南段可以达到中等—好烃源岩的标准。但烃源岩中可溶有机质含量变化较大 ,并以低值为主。生烃潜力变化较大 ,可溶有机质转化率和烃转化率都比较低。干酪根显微组分以腐泥组分含量高为特征 ,烃源岩有机质的输入以低等水生生物和原生生物为主 ,混有陆源高等植物。逍仙庄段干酪根以Ⅱ2 —Ⅲ型为主 ,水南段以Ⅰ—Ⅱ1型为主。综合Tmax,Ro,OEP ,CPI和甾萜烷成熟度参数可以看出 ,烃源岩的成熟度已明显进入生油窗 ,逍仙庄段以成熟晚期和高成熟为特征 ,水南段正处于最佳生油期。

北极楚科奇海海底表层沉积物有机碳的生物地球化学特征

1999年7月和2003年7月在北极科学考察中获取的楚科奇海海底表层沉积物有机碳质量分数的分析结果表明,楚科奇海海底表层沉积物有机碳平均质量分数约为1.41%,远高于我国东海和世界部分大陆架沉积物;有机碳/氮比值为8.69,反映了有机物以海洋自生为主的混合性来源;有机碳与有机氮之间显著相关(R=0.93);有机碳质量分数与粒度明显相关(R=0.71),细粒粘土质沉积物中的有机碳质量分数高于砂质沉积物的;在水深200m以内,有机碳质量分数随水深加大有一定的增加;有机碳质量分数与生源硅质量分数明显相关;有机碳质量分数随纬度变化较小。结合2次北极考察的实测结果,对楚科奇海海底表层沉积物中的有机碳来源进行了初步讨论,认为沉积有机碳埋葬可能主要取决于生物泵。