正构烷烃单体碳同位素组成差异分析——以塔河油田奥陶系原油为例

【目的】为明确原油正构烷烃单体碳同位素(δ^(13)C_(alkane))组成差异的成因。【方法】研究分析了塔北地区奥陶系共计17个原油样品δ^(13)C_(alkane)组成特征,结合相关有机地球化学参数,从沉积环境、成熟度和生物降解作用三个方面解释了三类原油δ^(13)C_(alkane)值的变化趋势。【结果与结论】根据物性的差异,可将塔北地区原油分为重质、中质和轻质三类。塔北地区奥陶系原油δ^(13)C_(alkane)值介于-37‰~-31‰,呈现出海相原油的特征,表明原油δ^(13)C_(alkane)组成及分布范围受其形成的沉积环境和母质类型控制;从重质原油到中质原油再到轻质原油,成熟度逐渐增大,导致原油δ^(13)C_(alkane)值正偏;相较于中质原油和轻质原油,重质原油低碳数部分δ^(13)C_(alkane)明显变大,表明生物降解程度是重质原油中、低分子量正构烷烃δ^(13)C14~δ^(13)C19值正偏的主要影响因素。

湛江湖光岩玛珥湖沿岸植物正构烷烃分布特征及其H同位素组成

从湛江湖光岩玛珥湖沿岸随机采集主要的草本和木本植物,分析其叶蜡正构烷烃分布特征及单体H同位素(δ^(2)H)。结果表明,湖光岩玛珥湖沿岸植物叶蜡正构烷烃主要由长链烷烃(n-C29~n-C31)组成,具有明显的奇偶优势;平均碳链长度(ACL值)与碳优势指数(CPI值)呈负相关关系;不同种类植物之间的正构烷烃δ^(2)H值差异明显,木本植物正构烷烃的δ^(2)H值(-247‰~-107‰)比草本植物(-222‰~-94‰)低,可能与它们的内在特性和所利用的土壤水深度有关。通过对比不同生境下低、中、高纬度地区湖泊沿岸植物叶蜡正构烷烃δ^(2)H值发现,低纬度热带、亚热带地区的植物叶蜡正构烷烃具有更长的链长和更高的δ^(2)H值,但植物与降水之间的δ^(2)H分馏值随纬度变化相对恒定(约-120‰),说明湖泊生境沉积叶蜡正构烷烃单体δ^(2)H值是具有较大潜力的古水文代用指标。

藏北羌塘盆地双湖地区下侏罗统油页岩的有机碳同位素异常和正构烷烃分布特征及大洋缺氧事件研究

针对世界性的大洋缺氧事件的成因机制问题,以藏北羌塘盆地双湖地区曲色组油页岩为例,根据野外地质观察与室内有机地球化学分析,探讨全球性的侏罗纪早Toarcian缺氧事件。有机地球化学分析表明,样品有机碳(TOC)变化范围为0.34%~15.28%,平均为6.85%,干酪根δ^(13)C_(org)值变化范围为-22.9‰^-27.2‰,平均值为-24.77‰,δ^(13)C_(org)值发生2次负偏移夹一次正偏移,最大偏移量达4.2‰,这种偏移模式指示所测剖面是一个国内罕见的较完整的Toarcian剖面。n(C)/n(N)原子比变化范围27.06~67.42,干酪根以Ⅱ型为主,正构烷烃碳数分布范围C_(13)-C_(35_之间,主峰碳多为n C_(16_或n C_(17_,OEP平均为0.97,碳优势指数CPI平均为1.02,TAR_(HC)值分布在0.13~0.79,有机质来源以藻类占优势,陆源植物持续输入,地层剖面上δ^(13)C_(org)值、n(C)/n(N)以及TAR_(HC)的变化趋势一致,分析认为藏北羌塘盆地双湖地区Toarcian缺氧事件受有机质组分变化控制。

正构烷烃单体碳、氢同位素在油源对比中的应用

以黄骅坳陷古生界烃源岩作为研究对象,采用GC-IRMS和GC-TC-IRMS技术对烃源岩抽提物中的正构烷烃单体碳、氢同位素进行测定,揭示不同沉积环境中正构烷烃单体碳、氢同位素的组成特征。研究结果表明,下古生界烃源岩正构烷烃的δ13C和δD值分别为-29‰^-33‰和-110‰^-140‰;上古生界烃源岩正构烷烃的δ13C和δD值分别为-27‰^-29‰和-140‰^-170‰.从下古生界的海相到上古生界的海陆过渡相,正构烷烃明显存在一个富δ13C和贫δD的趋势。这表明,沉积环境是控制烃源岩正构烷烃氢同位素组成的主要因素。因此,在复杂的含油气系统中,正构烷烃单体碳、氢同位素组成分布特征对油源对比有着重要的意义,并且可用于母质来源及沉积环境的探讨。

中国几个盆地原油轻烃单体和正构烷烃系列分子碳同位素研究

本文采用最新的GC/C/MS在线碳同位素分析技术,分析研究了鄂尔多斯、四川、塔里木等盆地原油及凝析油轻烃单体和正构烷烃系列分子碳同位素特征及分布模式。探讨了不同结构烃分子及同结构不同碳数烃分子之间碳同位素分配的某些规律。研究了一些典型成因原油轻烃单体和正构烷烃系列分子碳同位素特征及分布模式,为该项新技术在油气研究与勘探中的应用奠定了基础。同时在一些原油的成因上取得了新认识。

气溶胶中正构烷烃单体化合物稳定碳同位素分布特征初步研究

不同来源的气溶胶中正构烷烃（Ｃ１５—Ｃ３１）稳定碳同位素的分布特征有比较明显的区别．以低等陆生植物为主的高原清洁区，其气溶胶中正构烷烃δ１３Ｃ较轻（－２９．９３‰～－２８．１４‰），随碳数的增加，δ１３Ｃ为较平缓的曲线；以高等植物为主的海滨清洁区，正构烷烃δ１３Ｃ分布亦为较平缓的曲线，但δ１３Ｃ较前者稍重，为－２８‰～－２７‰；人为污染严重的城市区，气溶胶正构烷烃δ１３Ｃ为－２９‰～－２５‰，且随碳数的增加有较大的变化．

东海泥质区单体正构烷烃的碳同位素组成及物源分析

利用气相色谱(GC)和气相色谱/同位素比值质谱(GC/IRMS)对东海近岸泥质区、济州岛西南泥质区和冲绳海槽北部表层沉积物中正构烷烃的单体碳同位素组成及分布进行了分析。结果显示东海不同泥质区典型海洋藻类源正构烷烃C19同位素组成基本相似,在-27.4‰^-28.0‰之间,平均为-27.7‰。典型海洋水生植物源C23同位素组成在-28.5‰^-31.6‰之间,平均为-30.5‰,碳同位素组成从近岸泥质区到冲绳海槽北部逐渐变重,表明海槽区与陆架区海洋水生植物种类有所不同。陆架区长链正构烷烃(C25~C31)部分随着碳数的增加,其同位素组成逐渐变轻,但海槽区这一变化不大,显示陆架区的陆源高等植物蜡具有相似的物源,而冲绳海槽北部由于黑潮主干区和黑潮分支(对马暖流)对陆架沉积物进入深海的控制性阻隔作用,其物源与陆架区区别较大。现代输入东海的陆源植物以C3植物为显著优势,C3植物对近岸泥质区北部、近岸泥质区南部、远端济州岛西南泥质区和冲绳海槽北部陆源植物的贡献分别为83%,95%,75%和70%。

柴达木盆地原油单体正构烷烃碳同位素研究

利用GC-C-MS技术测定柴达木盆地原油单体正构烷烃碳同位素组成,研究它们的碳同位素组成特征和分布型式,以探究原油的成因。测试结果表明:柴达木盆地西部原油的单体正构烷烃碳同位素组成较重,分布在-23.7‰～-28.5‰之间,分子碳同位素分布曲线呈波浪式,反映原油来自超咸水咸水的盐湖相沉积环境。柴达木盆地北部原油的单体正构烷烃碳同位素组成为-25.3‰～-33.4‰,分子碳同位素分布曲线呈U型和波浪式两种型式,根据单体正构烷烃的碳同位素组成和分布型式特征,认为柴达木盆地北部原油属于煤成油和湖相偏腐泥型、混合型母质成因。

湖泊沉积物中正构烷烃和碳同位素的分布特征及其环境意义

正构烷烃碳分子及碳同位素的分布特征在环境领域的应用是目前全球变化研究的热点问题之一.本文以湖泊沉积物为研究载体,综述了国内外利用正构烷烃及碳同位素技术在湖泊及其流域内生物源的识别、植被类型的判断及古植被、古气候的恢复和重建等方面的研究进展.并且以石臼湖流域为例,探讨了运用该技术指示湖泊及其周围流域近现代气候与环境变化的可行性.结果表明:(1)石臼湖沉积物中正构烷烃化合物主要分布在nC23～nC31,呈现明显的奇偶优势;(2)从底层至表层,沉积物中高碳数正构烷烃的相对含量有逐渐减少的趋势,而低碳数正构烷烃含量逐渐增加.据此可以初步推断,近百年来石臼湖流域内的陆生高等植被呈现出相对退化的趋势,而菌藻类和其他水生植物则相对增多,水体富营养化问题逐渐突显,生态环境不断恶化.

正构烷烃及单体碳同位素的古植被与古气候意义

与古植被、古气候变化密切相关的正构烷烃分子化石及其单体碳同位素的研究是近年来最为引人注目和关切的环境科学问题之一,这一研究在国际上已取得了一定的成果。在详细综述国际上正构烷烃及其单体碳同位素在古植被与古气候方面研究进展的同时,着重叙述了他们在生物输入源的识别,古植被、古温度的重建以及古大气飘尘源区气候变化的响应等方面的研究动态,分析并讨论了目前存在的问题及其发展趋势。指出随着测试分析技术的发展,正构烷烃分子化石及其单体碳同位素将成为重现古环境变迁和现代环境信息变化的一个强有力的工具。

大兴安岭四方山天池全新世以来沉积物正构烷烃分布、单体碳同位素特征及古环境意义

对位于大兴安岭中北段四方山天池全新世以来湖泊沉积物中正构烷烃的分布特征及其单体碳同位素组成进行了讨论分析.结果表明,正构烷烃碳数分布范围为nC_(17)~nC_(33),绝大多数样品具有单峰型的分布特征,少数样品呈现双峰型分布特征,单峰型以nC_(27)为主峰,双峰型分布中前峰群以nC_(21)为主峰、后峰群以nC_(27)为主峰;短链正构烷烃(<nC_(21))奇偶优势不明显,中链(n C23~n C25)和长链正构烷烃(>nC_(27))具有明显的奇碳优势;正构烷烃的分布特征揭示四方山天池湖泊沉积物中的有机质来源于陆生植物和水生植物的共同输入,并以陆生植物贡献为主.全新世以来,四方山天池湖泊沉积物中长链正构烷烃单体碳同位素值(δ^(13)C_(27~31))逐渐偏负,与太阳辐射的变化表现出明显的一致性,表明在轨道尺度上该区域的有效湿度的逐渐增加主要受太阳辐射的控制,湖泊水位的变化则既受到西太平洋副热带高压和鄂霍次克海高压相对位置的影响,又受到东南季风和东北季风势力强弱的制约.根据多种气候代用指标的变化,全新世以来四方山天池湖泊环境及其区域气候演化可以划分为5个阶段:(1)11.2-8.0 ka BP:区域有效湿度较低,陆生C_3植物中木本植物比例略有增加,湖泊水位频繁波动,湖泊初级生产力下降,湖泊营养状态发生贫化;(2)8.0-6.4 ka BP:区域有效湿度增加,陆生C_3植物中草本植物比例略有增大,湖泊水面收缩、水位下降,湖泊初级生产力变化不大,湖泊营养状态较为稳定;(3)6.4-3.4 ka BP:区域有效湿度比上一阶段更高,陆生C_3植物中木本植物扩张,草本植物比例相对收缩,湖泊水位上升、水面扩大,湖泊初级生产力增加,湖泊营养状态发生好转;(4)3.4-2.4 ka BP:区域有效降水量继续增加,陆生C_3植物中草本植物比例升高,湖泊水位下降、水面收缩,湖泊初级生产力下降,湖泊营养状态发生贫化;(5)2.4-0.9 ka BP:区域有效湿度较高,陆生C_3植物中木本植物逐渐增加,湖泊水位上升、水面扩张,湖泊初级生产力增加,湖泊营养状态有所好转.四方山天池湖泊沉积物所记录的全新世以来区域气候环境演化历史,既与中国东北地区其他高分辨率气候记录有较好的一致性,也存在着差异性,表现出独有的区域气候特征.

液态正构烷烃系列、姥鲛烷、植烷碳同位素初步研究

GC/C/MS 在线碳同位素分析技术,能够从微量样品(色谱量级)中获得丰富的单分子碳同位素组成信息。通过各种试验,确定了原油、氯仿沥青“A”饱和烃的 GC/C/MS分析条件、方法,并获得饱和烃中正构烷烃系列和姥鲛烷、植烷分子可靠的碳同位素组成数据。本文重点分析研究了鄂尔多斯盆地古、中生界原油,古生界源岩氯仿沥青“A”和热模拟产物——热解油中正构烷烃系列和姥鲛烷、植烷分子的碳同位素特征及分布模式,并进行了油源对比和油-油混源判别,得出了盆地石炭-二叠系和奥陶系顶部风化壳凝析油主要来自石炭-二叠系(尤其是煤)的新认识。

秸秆燃烧排放的正构烷烃及其碳同位素组成特征

为了探讨生物质燃烧过程中正构烷烃化学组成及其碳同位素的变化规律,对4种玉米秸秆进行了室内焚烧实验,用GC-MS和GC/C/IRMS方法对燃烧前后的样品进行测定.结果表明,秸秆中正构烷烃的碳数为C13~C35,分布形态为单峰型,主峰碳数为C31.正构烷烃的碳优势指数(CPI)值为1.1~5.3,平均碳链长度(ACL)为25.1~28.8.明火烟尘中正构烷烃的碳数为C14~C35,呈双峰型分布,2个主峰碳数分别是C18和C31.其CPI值为1.0~2.4,ACL值为23.0~26.8.正构烷烃单体碳同位素比值为-20.1‰^-33.5‰.闷烧烟尘中正构烷烃的碳数是C12~C35,CPI值为2.2~4.8,ACL值为26.6~28.9.其含量呈双峰式分布,2个主峰碳数分别是C22/C23、C31.正构烷烃单体碳同位素比值为-21.5‰^-32.5‰.在明火烟尘和闷烧烟尘中,正构烷烃的单体碳同位素组成与原秸秆中同碳数正构烷烃的差值分别为-13.8‰~5.4‰、-6.7‰^-5.1‰.2种烟尘中正构烷烃的化学组成与碳同位素分布都与原玉米秸秆有着显著的差别.

察尔汗盐湖正构烷烃和单体碳同位素分布特征及其古植被意义

对察尔汗盐湖ISL1A钻孔沉积物样品进行了有机分子地球化学分析, 检测出了丰富的类脂物, 包括正构烷烃、一元正脂肪酸、一元正脂肪醇等, 本文主要讨论正构烷烃类脂物的分布特征。正构烷烃的分布型式表明其来源于低等菌藻类生物和陆生高等植物, 正构烷烃的高碳数部分均有显著的奇偶优势, 高碳数正构烷烃全部以C31 为主峰碳。正构烷烃分布特征表明在110.1~50.1 ka B.P.期间, 察尔汗盐湖地区为草原植被景观。对C27、C29、C31 长链正构烷烃进行了单体碳同位素测定, 利用二元模式估算了C3 和 C4 植物的相对输入贡献, 结果表明, 以C3 植物为主。

利用正构烷烃单分子碳同位素组成对兰州大气污染源的探讨

本文以兰州大气环境为试点，收集西固工业区、铁路商业—居民混合区和盘旋路交通要道区①取暖期（１９９４年３月）和非取暖期（１９９４年８月）的大气飘尘样品，固定污染源烟尘和汽车尾气样以及选择石油和煤的端元样品，利用ＭＡＴ２５２（ＧＣＣＭＣ）仪进行正构烷烃单分子碳同位素测定。研究了大气飘尘、烟尘和尾气排放物中正构烷烃单分子碳同位素组成特征及分布规律，结合化石燃料（石油和煤）的分析结果提出了结果提出了冬季δ１３Ｃ值高于夏季，西固工业区冬季、夏两季相似。经选择ｎＣ２１～ｎＣ２３单分子碳同位素值用二元复合估算结果，西固工业区大气污染主要为燃油源，市区内取暖期燃煤源输入率高，非取暖期主要来自燃油源，以汽车尾气为主，兰州市大气污染物中燃油源占６０％以上，这与用石油作为主要能源所造成的大气环境污染密切相关。

轮南14井原油正构烷烃和类异戊二烯单体碳同位素研究

通过对轮南 14井正构烷烃和类异戊二烯烃的单体碳同位素分析 ,证实该井奥陶系和石炭系油藏具有相同或相似的油源 ,而三叠系油藏与奥陶系、石炭系油藏具有较大的碳同位素差异 ,反映其油源不同。在奥陶系、石炭系和三叠系油藏中 ,均呈现出类异戊二烯烃碳同位素值略重于同碳数正构烷烃的特征 ,结合前人研究成果 。

东北地区向海湖泊沉积物正构烷烃单体碳同位素特征及其古环境意义

以松嫩平原西部向海1 420cm湖泊沉积物剖面为研究对象,根据AMS 14C年代信息建立末次冰消期以来的年代序列;结合沉积物类型、有机质丰度,重点对样品中正构烷烃及长链正构烷烃碳同位素等分子有机地球化学特征进行研究;通过综合对比各气候指标,重建该地区末次冰消期以来的古植被、古气候变化。结果表明:向海湖泊沉积物中正构烷烃的分布特征表明其主要来源于低等菌藻类生物和高等植物;正构烷烃的高碳数部分呈现明显的奇碳优势,高碳数部分主峰碳主要为nC31,指示有机质主要来源于陆生高等植物,且草本高等植物输入丰富;长链正构烷烃(nC27、nC29、nC31)稳定碳同位素整体呈偏正的趋势,并利用二元模式估算出湖区主要高等植被类型以C3植物占绝对优势,末次冰消期到全新世大暖期C4植物相对生物量增加;末次冰消期以来,研究区气候环境变化较不稳定,可分为5个阶段,分别为气候冷干的末次冰消期,气候冷湿的早全新世,气候暖干的中全新世大暖期前期,气候温暖湿润的中全新世大暖期后期以及气候温凉变干的晚全新世。

黔北坳陷高演化烃源岩中正构烷烃单体烃碳同位素组成

借助于色谱—质谱和单体烃碳同位素分析技术,对黔北坳陷高演化海相烃源岩和黔南坳陷虎47井原油中各类生物标志物和正构烷烃的单体烃碳同位素组成进行了系统分析。不同层位烃源岩中常用的甾、萜烷的分布与组成呈现明显趋同现象,因而失去了其原有的地球化学意义和实用性。虎47井原油中三环萜烷系列和孕甾烷系列丰富,但C27-35藿烷系列和C27-29甾烷系列的丰度极低,显示生油窗晚期的产物特征。绝大多数烃源岩中nC16-28正构烷烃系列呈现以nC20或nC21为低谷的前、后2个峰群的分布模式,但其单体烃碳同位素组成则十分接近,它们的δ13C值介于-28‰^-31‰之间,呈负偏态变化,即随碳数增加其δ13 C值变小,且这一特征不受正构烷烃系列分布特征的影响,表明高演化烃源岩中特殊的正构烷烃系列分布模式是客观地球化学现象。虎47井原油中正构烷烃的单体烃碳同位素组成也呈负偏态变化,但其δ13C值较高演化烃源岩中的轻约3‰,这可能与有机质热演化过程中的碳同位素分馏效应有关。因此,在利用正构烷烃的单体烃碳同位素组成开展油源对比时,所用样品的成熟度应该匹配。

尿素络合法分离-气相色谱/同位素质谱法分析土壤和植物中低含量(ppm级)正构烷烃的碳同位素

尿素络合法和5？分子筛法是常用的分离富集环境样品中正构烷烃的方法，但由于复杂的处理流程对于低含量正构烷烃的回收率普遍较低。本文通过优化尿素络合法分离富集正构烷烃的实验条件，建立了尿素络合法分离-气相色谱/同位素质谱分析土壤和植物中低含量正构烷烃单体碳同位素的方法。即采用正己烷-丙酮溶解样品，在4℃冰箱中与2 mL尿素-甲醇饱和溶液反应48 h；用去离子水溶解尿素络合物，加入正己烷后分离出有机相和水相，分别用正己烷、丙酮-正己烷萃取有机相和水相中的正构烷烃。中长链正构烷烃的回收率达79%~104%，高于5？分子筛法和已有尿素络合法的富集效果；单体碳同位素的分析精度为0.09‰~0.63‰（1σ）。利用改进的方法分析实际样品，大幅降低了未分峰和共流出物的干扰，提高了实际样品中ppm级中长链正构烷烃的回收率。

柴达木盆地北缘原油中单体正构烷烃的碳、氢同位素组成研究

以柴达木盆地北缘不同构造带代表性原油作为研究对象,采用GC—TC—IRMS技术对原油中正构烷烃单体碳、氢同位素进行测定。利用样品正构烷烃单体碳、氢同位素组成特征及分布模式,进行原油成因类型划分和对比分析。研究结果表明,正构烷烃可溶有机质的δ13C分布在-36‰～-25‰,δD分布在-180‰～-110‰。对比发现,不同构造带原油中正构烷烃单体碳、氢同位素组成特征上存在着比较明显的差别。以-30‰(δ13C)和-140‰(δD)作为分界,结合同位素曲线的分布型式,可以划分为不同的分布模式判识生烃母质和沉积环境。