热成熟度对煤中苯并萘并呋喃分布的影响及其地球化学意义

苯并萘并呋喃(BNF)是沉积有机质和原油中重要的复杂含氧多环芳烃化合物,但其在煤中的检测和鉴定还鲜有报道。通过标样相对保留时间和标准保留指数对比的色谱—质谱分析方法,对东海盆地西湖凹陷古近系、鄂尔多斯盆地石炭系—二叠系和塔里木盆地库车凹陷侏罗系等32件煤中苯并萘并呋喃系列进行了系统、准确地鉴定,并刻画了其在不同成熟度煤中的分布特征。采用量子化学计算的方法,精确精算了苯并萘并呋喃系列的热力学性质。结果显示,该系列在色谱柱(HP-5MS)上的流出顺序为:苯并[b]萘并[2,1-d]呋喃([2,1]BNF)、苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃([1,2]BNF)、苯并[b]萘并[2,3-d]呋喃([2,3]BNF),热稳定性大小顺序为:[1,2]BNF>[2,1]BNF>[2,3]BNF。随着成熟度的增加,[1,2]BNF丰度相对于[2,1]BNF逐渐增加,提出苯并萘并呋喃比值(BNFR=[1,2]BNF/[2,1]BNF)作为成熟度参数,并建立了BNFR与镜质组反射率(Ro)的定量关系式:Rc=0.45×BNFR+0.25(0.5%<Ro<2.0%)。煤中的苯并萘并呋喃主要在后生作用阶段形成,可能是在高热演化阶段形成更稠合的多环芳烃过程的中间产物。苯并萘并呋喃比值是良好的成熟度指标,可应用于低熟—高成熟原油和烃源岩(Ⅱ~Ⅲ型干酪根)成熟度的定量评价,但该参数应用于油气运移路径示踪和油源对比时要谨慎。