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。

8.0 kaBP以来长江中下游南漪湖沉积记录的正构烷烃及其单体碳同位素组成特征和古气候意义

通过分析长江中下游南漪湖柱状沉积物中正构烷烃分布特征及其单体碳同位素组成,重建了该地区8.0 ka BP以来的植被变化,进而反演古气候变迁;同时与其他地质记录的相关指标进行对比,探讨了长江中下游地区中全新世以来东亚夏季风的变化。8.0~4.8 ka BP,长链正构烷烃nC_(27)–nC_(33)含量占绝对优势,Paq值偏低,正构烷烃以陆生高等植物输入为主;相对较低的nC_(27)/nC_(31)比值及较高的ACL27–33值表明这一阶段以草本植物相对发育;长链正构烷烃δ^(13)C整体偏负(–34.7‰~–32.9‰),C_3植物为主;这一时期气候温暖湿润,是东亚夏季风最强盛时期。4.8~2.4 ka BP,长链正构烷烃nC_(27)–nC_(33)含量降低,Paq值偏高,陆生高等植物对正构烷烃的贡献相对减少;nC_(27)/nC_(31)比值升高,ACL27–33值降低,木本植物占优势,草本植物减少;长链正构烷烃δ13C相对正偏(–33.5‰~–29.1‰),C_4植物有一定的增加,但依然以C_3植物为主;这一时期东亚夏季风减弱,气候朝冷干转变。2.4 ka BP以来,长链正构烷烃nC_(27)–nC33含量升高,Paq值逐渐降低,陆源高等植物的贡献逐渐增加;逐渐降低的nC_(27)/nC_(31)比值以及逐渐升高的ACL27–33值表明草本植物重新占相对发育,木本植物含量逐渐减少;长链正构烷烃δ^(13)C波动剧烈,呈现逐渐偏负的趋势,C_3植物继续占据绝对优势,C_4植物呈现逐渐减少的变化趋势;气候由寒冷干燥逐渐向温暖湿润过度。同时,这一时期各指标呈现剧烈波动的变化趋势,推测可能与长江流域人类活动逐渐增加,显著影响了自然植被变化的过程。这些指标记录的东亚夏季风随着北半球夏季太阳辐射量的减少而持续减弱,同时记录了多次冷暖/干湿交替事件,存在6次冷干事件(夏季风减弱事件),其中5次与Bond et al.提出的北大西洋冰筏漂流事件一一对应。

柱色谱分离-分子筛络合洗脱过程中正构烷烃单体碳同位素分馏研究

应用气相色谱-气体同位素质谱(GC-C-IRMS)分析正构烷烃单体碳同位素之前,需要对饱和烃样品中正构烷烃和异构烷烃进行预分离、富集,在预分离和富集过程中正构烷烃单体碳同位素是否发生分馏是高精度分析正构烷烃单体碳同位素比值(δ13C)的关键。本文以正构烷烃混合溶液为对象,利用柱色谱、5A分子筛络合、环己烷-正戊烷混合溶剂两次洗脱,GC-C-IRMS分析正构烷烃单体碳同位素,研究前处理过程中正构烷烃单体碳同位素是否发生分馏。结果表明:使用柱色谱分离前后,多数正构烷烃单体碳同位素比值相差-0.2‰~0.2‰;当5A分子筛不完全络合时,未络合的正构烷烃单体碳同位素比值偏重约0.7‰,可能发生了微弱的碳同位素分馏,但并未影响洗脱后的正构烷烃单体碳同位素比值;使用环己烷-正戊烷混合溶剂洗脱前后,碳同位素比值相差-0.2‰~0.5‰,以同样方式洗脱第二次,获得的正构烷烃单体碳同位素比值与模拟样品相差-0.3‰~0.2‰。分析不同回收率(>20%)正构烷烃的单体碳同位素比值,处理前后的差值基本在0.3‰以内,可见当正构烷烃回收率低至20%左右时,其单体碳同位素仍未发生明显分馏。柱色谱分离-5A分子筛络合-混合溶剂洗脱方法适用于回收率大于20%的正构烷烃单体碳同位素分析。

2002年华北沿海特大沙尘单体长链正构烷烃的碳同位素组成

利用气相色谱/质谱(GC/MS)和气相色谱/同位素比值质谱(GC/IRMS),就2002年春季华北沿海青岛两次特大沙尘长链正构烷烃的单体碳同位素组成进行了分析和研究.结果显示典型植物蜡源正构烷烃(C29和C31)单体碳同位素组成比典型人为源汽车尾气部分(C21~C23)明显偏轻.C29非沙尘期碳同位素组成为-30.3‰^-31.9‰,平均为-30.5‰;特大沙尘期为-31.1‰^-31.5‰,平均为-31.3‰.C31非沙尘期碳同位素组成为-31.1‰^-33.0‰,平均为-31.4‰;特大沙尘期为-31.3‰^-32.6‰,平均为-31.7‰.研究区特大沙尘中的植物蜡主要来源于草本植物由长程输送而来,本地源植物蜡主要来源于落叶植物和木本植物.华北沿海特大沙尘期的植物蜡83.3%为C3植物的贡献,非沙尘期C3植物对植物蜡的贡献可占80.0%,表明现代气候环境下,东亚沙尘向中国近海及西北太平洋输送的植物蜡主要源于C3植物.长链正构烷烃的分子和分子-同位素组成可作为东亚沙尘及西北太平洋沉积物中陆源有机质物源识别的有效指标.

利用轻烃、碳同位素和生物标志物组成划分珠江口盆地深水区原油族群效果对比

珠江口盆地深水区油气资源丰富,深入研究该地区的原油地球化学特征及原油族群类型对该地区复杂油气来源、油气成藏过程及油气勘探具有重大意义。基于白云凹陷30件原油样品系统的地球化学实验分析结果,分别对原油族群进行了划分并对比了不同方法的划分效果,总结出不同方法在该地区的适用性。研究表明,白云凹陷原油轻烃组成特征、族组分碳同位素和正构烷烃单体烃碳同位素分布特征均相似,原油δ^(13)C值介于-28.3‰~-27.2‰之间,指示其均来自于腐殖型烃源岩,似乎属于同一族群。但是据原油饱和烃GC⁃MS数据中检出的多种被子植物来源的生物标志物组成特征,可将其划分为2类:A类富含双杜松烷T、重排奥利烷,分布在白云北坡和西次洼北缘;B类含有高含量的奥利烷和蒲公英烷,分布在主洼东、白云东低凸起和东次洼北缘。恩平组三角洲煤系和陆源海相泥岩均被证实为白云凹陷的有效烃源岩,生物标志物参数所划分的2个原油族群的分布更符合目前的地质认识。因此在珠江口盆地深水区,专属性强的生物标志物凭借其能反映有机质输入的微小差异,对于具有相似母质类型的原油,有着更为精细的族群划分应用效果。

互花米草盐沼土壤有机碳循环研究方法与技术

互花米草(Spartina alterniflora)引入中国30余年,其生态效应受到广泛关注。本文总结了在互花米草盐沼土壤碳循环中用到的关键研究方法、研究技术和相关成果,包括盐沼土壤有机质分组方法,海滨湿地有机碳结构、来源及判定方法,以及相关研究结果。未来研究方向建议:加强不同区域和不同环境条件之间的比较研究;加强多种新技术手段的综合应用;滨海盐沼湿地碳与邻近生态系统之间的交换通量核算与监测;加强盐沼碳赋存控制因素的研究,预测全球变化和人类活动对碳循环的影响机制,提升我国盐沼固碳能力。