【正文】 干酪根 （占 A 總量的 70~90% 或更多） 新生沉積有機質（ A ） A ： ? 干酪根： 是指沉積巖中不溶于堿、非氧化性酸（ HF 、 HCI ）、 非 極性有機溶劑 （ CCl4 、 CHCl3 、 苯、酒精） 的分散有機質。在生物體衰老期間已經(jīng)開始了。 沉積有機質中各組分的平均含量（ ppm） 烴 類 瀝 青 干酪根 現(xiàn)代沉積物 65 781 17500 泥 質 500 600 20220 碳酸鹽巖 340 400 2100 2 干酪根的成分和結構 根據(jù)化學分析，干酪根是由 C、 H、 S、 N、 O元素組成，一般含 C量為 6585%，含 H量為 48%，其含量比例平均為 C∶ H∶ O∶ N=87∶ 7∶ 10∶ 2 ? 詳細觀察發(fā)現(xiàn)，干酪根是由可辨認的 植物顆粒 、前期降解的 分散有機質 以及 次生的瀝青質 （孢粉切片中觀察到的片狀非晶質物）組成。 2 ）核由 2~ 4 個基本砌塊組成。每個芳香簇片狀體中含＜ 10 個的縮合芳香簇的環(huán)狀化合物和少量的含 N 、 S 、 O 雜環(huán)化合物。 ， 兩層片狀體層間距為 3. 4 8 A 176。（ 2 ）干酪根結構1 ） 干酪根 由 核 和 鏈橋 交聯(lián)而成。 O S C O C O O O C H 3 OH C O HO醚 硫化物 酮 酯 羧基 羥基 甲氧基醚 硫化物 酮 酯 羧基 羥基 甲氧基 干酪根的結構 綠河頁巖干酪根結構圖解 干酪根的結構呈 三維網(wǎng)狀系統(tǒng)，由多 個核被橋鍵和各種官 能團聯(lián)接而成。 所謂有機質生油很大程度上就是 干酪根向瀝青和烴類 轉化的過程，巖石中的干酪根是生成油氣的基本源泉。 ?干酪根是地球上有機質分布最廣泛的形式，是煤和液態(tài)石油的 1,000倍和非儲集巖巖石中分散天然瀝青的 50倍（ Hunt， 1972； Tissot ＆ Welte， 1978）。 ? 形成油氣的原始物質是沉積有機質，而不僅是干酪根 。 化學分類 蒂索（ 1974）按 H/C和 O/C原子比用圖解法將干酪根劃分為三個類型 關于干酪根的類型 一是按化學方法，二是用光學方法劃分。富含脂類化合物，只含少量多環(huán)芳香烴和含氧官能團，主要來源于水生低等浮游生物，生烴潛力大。其生烴潛力視其接近 Ⅰ 型或是接近 Ⅲ 型而異。主要來源于富含木質素和碳水化合物的陸生高等植物，多為異地有機質。 干酪根類型及其演化圖 由圖可見，隨著演化程度的加深，三種干酪根的元素組成都向富碳方向斂合， H、 O含量均不斷降低，所以當演化程度很高時其類型難以明確區(qū)分。 參照孢粉學研究方法，將經(jīng)過酸解和浮選分離出來的干酪根置于顯微鏡透射光下劃分出 無定形絮質 、 藻質 、 草質 、木質 和 煤質 五種組分。 腐泥化產(chǎn)物，相對富 H 腐泥組 反射 率 生油 潛力 原始有機質 顯微組 分 絲 炭化的木質纖維 ， 來源于 森林火災、再沉積有機質，相對富植物的結構和無結構木質纖維 ，來陸生植物的孢子、花粉、角質層、樹脂、蠟和木栓層等 ，相對富↓反射率增高↓↓生油潛力降低↓藻類和其它 水生生物及細菌。而海洋湖泊原地有機質豐富的干酪根主要生成 環(huán)烷基石油 。 干酪根的組成不僅關系到生烴潛力的大小，而且涉及到生成石油的類型 。 復習 1生成油氣的沉積有機質有那些類型 2干酪根的概念 3以反射光下的煤或干酪根的顯微組分分類 第三節(jié)、油氣生成的地質環(huán)境和物理化學條件 生物有機質的存在及數(shù)量的多少 ，是油氣生成的內(nèi)在物質基礎； 要生成大量的油氣還要靠外部條件 有機質轉化為石油烴類，其堆積、保存和轉化過程必須處于適宜的地質環(huán)境－－沉積盆地 有機質 烴類去O 、加H 、富集C還原條件地質+ 理化條件★痕量 4——硫痕量 44 6氮痕量 415 35氧11 157 10氫83 8752 71碳石油， %沉積巖中的有機質， %元素硫氮氧氫碳沉積巖中有機質與石油的元素組成對比表不同深度沉積物中有機質與石油的元素組成（據(jù) C .E . ZoBe ll ）0 .10 .10 .40 .40 .50 .513138585石油石油0 .30 .314973古代沉積0 .6924758近代沉積0 .81130652海洋腐殖泥淺↓深硫 ， %氮， %氧， %氫， %碳， %物質類型深度淺↓深硫 ，★ —— 隨埋深加大，氧、氮、硫逐漸減少，而碳、氫相對富集。 另一方面，有機質在陸地表面易被氧化，不易保存，需要有保存條件。 這種有利于有機質大量堆積、保存和轉化的地質環(huán)境受區(qū)域大地構造和巖相古地理條件的控制。 油氣生成的地質環(huán)境 油氣生成的地質環(huán)境 大地構造條件 巖相古地理條件 古氣候條件 大地構造條件 為確保水體有利生物繁盛的古地理環(huán)境的長期存在和沉積物長期處于還原環(huán)境，地殼必須有一個 持續(xù)下沉的大地構造環(huán)境 ；同時長期持續(xù)下沉的大地構造背景，又需要得到 沉積物的相應補償 。 長期、持續(xù)穩(wěn)定下降的沉積盆地 沉積速度＞＞沉降速度 水體迅速變淺，盆地上升為陸地沉積物暴露于地表不利于有機質堆積、保存 沉積速度＜＜沉降速度 水體急劇變深，有機質容易遭巨 厚水體所含氧的破壞不利于有機質保存 沉積速度 ≈ 沉降速度 豐富的沉積有機質、埋藏深度大、地溫梯度大、生儲廣泛接觸迅速向油氣轉化的地質環(huán)境 巖相古地理條件 具有足夠數(shù)量和適當質量的有機質是油氣生成的物質基礎。一般說來， 淺海盆地 和具有一定深度的 內(nèi)陸湖泊 ，是上述條件可能得以兼?zhèn)涞妮^為理想的古地理環(huán)境。 水體營養(yǎng)豐富，陽 光充足、水體較安 靜，最有利于生物 大量繁殖。 ? ? ? ? ? 能還原環(huán)境 有利于有機質保存的低 有機物豐富的水體 深度適當、面積較大、 有利的巖相、古地理環(huán)境 ： 海相： → 淺海、三角洲相 （波斯灣、墨西哥灣含油氣盆地） 陸相： → 深湖、半深湖相 （松遼、渤海灣） 深度適當、面積較大、有機質豐富的水體、低等還原環(huán)境 大陸環(huán)境的深水、半深水湖泊是陸相生油巖發(fā)育區(qū)域。特別是近海地帶深水湖盆，更是最有利的生油坳陷，因為那兒地勢低洼、沉降較快，能長期保持深水湖泊環(huán)境，保持安靜的還原環(huán)境。此外近些年來有人發(fā)現(xiàn)，某些 陸坡部分也有相當豐富的有機質沉積，這是值得注意的新情況。一般認為只有在溫暖潮濕的氣候條件下，湖盆才能保持一定深度的水體及生物發(fā)育的繁盛。 潮濕氣候下可以造成有利的生烴環(huán)境，干燥或半干燥氣候條件在一定時期內(nèi)仍具有生成油氣的可能性。 其中促使有機質轉化成烴的因素主要有 細菌 、 溫度 、 時間 和 催化劑 ， 在不同的演化階段起主導作用的因素不盡相同。根據(jù) 化學動力學的一級反應 ： 反應速度只與反應物反應速度只與反應物濃度的一次方成正比濃度的一次方成正比 。 烴類顯著地增長出現(xiàn)在1,370m深（ 65℃ ）處， 于 2, 200m（ 90℃ ）達到最大值，爾后反而下降， 至 3,000m（ 115℃ ）基本終止了生油過程。 生油門限溫度為 72℃ ， 生油高峰約為 90℃ ， 生油結束約為 150℃ 。 對應的深度叫做 門限深度 溫度與深度的關系取決于地溫梯度 。 門限溫度意味著有機質開始走向成熟，進入主要生油階段。 與溫度相比，時間居于次要地位； 生油層的年代越久遠，受熱時間越漫長，門限溫度就越低。 地溫梯度高的地區(qū)，有機質不用埋藏太深就可以轉化為石油和天然氣。 有機質類型不同，其有機質成熟度的溫度也不同。 有利于油氣生成并保存的盆地應為年輕的熱盆地和古老的冷盆地。 沉積有機質經(jīng)細菌作用后，以 氣態(tài)和溶解態(tài) 移走氮、硫、氧和磷等雜原子的有機質，使其碳、氫相對富集，從而在整體上成為更接近于石油樣的物質。 ???????通性：兩者兼有等、生成有機物與、富集，、有機質，分離還原條件下，部分分解厭氧等、生成喜氧：徹底分解有機質細菌SHCOCHHC ONS :OHCO22422按照生活習性，可分為三類 呼吸作用 發(fā)酵作用 溶解物柱狀圖水 沉 積 物 柱 狀 剖 面 生 物 化 學 帶空氣光合作用帶水O 2沉積物喜氧帶O硫酸鹽還原帶碳酸鹽還原帶 交 代 作 用 柱 狀 圖S0 42HSHCO 3C H 4H 2光合作用喜氧呼吸喜氧的厭氧呼吸厭氧的發(fā)酵作用生物成因氣成氣機理 催化劑 催化劑可使不飽和烴發(fā)生聚合及使石蠟烴芳構化。 ① 有機酵母 ：催化作用強，不耐高溫。 成巖中晚期　　蒙脫石型的粘土催化活力最強。 有機質 脂肪酸脫去羧基 類似石油的物質 150—250℃ 粘土 蛋白質 酵 母 氨基酸 碳水化合物 單糖 催化作用 主要發(fā)生在 中淺層 ，地溫＜ 125℃ 。 放射性 ? 　 放射性元素所造成的局部地溫增高將有利于有機質的熱演化。 —— 非主要因素 放射性作用可能是促使有機質向油氣轉化的能源之一。在砂巖和礫巖中的重礦物組份中，這些放射性元素含量高；鉀 K40在化學鹽類含量高；鈾和釷在頁巖、粘土巖、泥灰?guī)r及其它含大量膠體團塊的巖石中含量最大。? 　 短暫的降壓有利于加速有機質的成熟。 如華盛頓油田、巴爾湖油田地層溫度均超過 200℃ ，仍為油藏。 對有機質演化成烴最主要的因素是溫度和時間，次為催化劑，細菌只在有機質演化的早期階段起重要作用 . 在有機質向油氣轉化的過程中，不同物化條件的作用強度不同。 所以，有機質向油氣的轉化，是在適宜的地質環(huán)境里，多種因素綜合作用的結果。 第四節(jié)、有機質演化與油氣生成的階段性 沉積物在埋藏過程中要發(fā)生與介質環(huán)境相適應的變化 成巖作用 ，伴隨沉積物的成巖作用，有機質必然要 發(fā)生相應的變化 。 有機質演化的進程不同 ， 所得到的烴類產(chǎn)物也不同 ，其成巖演化與油氣生成具有階段性。由于在不同深度范圍內(nèi)，各種能源顯示不同的作用效果，致使有機質的轉化反應性質及主要產(chǎn)物都有明顯區(qū)別，表明有機質向油氣的轉化具明顯的階段性。； 2. 溫度 ： 1 0 ~ 6 0 ℃? 3. 演化階段： Ro ＜ 0 .5 %沉積物的成巖作用階段 ；碳化作用中的泥炭 褐煤階段；? 4. 作用因素： 淺層以 細菌 生物化學作用為主；較深層以化學作用為主一、生物化學生氣階段 ? 5. 演化過程及產(chǎn)物：? 部分作為微生物養(yǎng)料 被菌解、氧化、消耗掉 → CO H2O ；? 大多數(shù) 經(jīng) 地質聚合 和 縮合 → K er og en （ ~ 黃－淺褐色 ）可溶單體有機質：? 部分經(jīng) 細菌生化作用 → CO H2O 、 CH4（ 生物成因氣）、 NH3? 少量未成熟油 ， 明顯奇數(shù)碳優(yōu)勢類脂化合物蛋白質碳水化合物木質素水解微生物酶作用可溶生物單體有機質脂肪酸氨基酸單糖酚( A )? 主要產(chǎn)物： 生物成因氣、干酪根、少量油? 6. 烴類組成的特征 ——在有機質中所占的比重很小 高分子量化合物為主，顯示萘和四芳烴雙峰四環(huán)分子顯畸峰正烷烴 環(huán)烷烴 芳烴13 20 30 330 2 4 6原始沉積有機質含量百分數(shù)0 100ABCD43215687埋深C O 、H O 、C H 、N 等2 2 4 2碳質殘渣高分子量正烷烴C22～ C34范圍內(nèi)有明顯的奇數(shù)碳優(yōu)勢脂肪、蛋白質、碳水化合物、木質素以及核酸等生物化學聚合物 脂肪酸、氨基酸、糖、酚 細菌作用、水解作用 酶催化作用 有機質 生物化學單體物質