单细胞海藻热模拟生烃与有机质成熟度的关系
有机质演化与生烃模式(1)
①生物化学生气阶段
②热催化生油气阶段
③热裂解生湿气阶段
④深部高温生气阶段
2.根据有机质成熟度进划分
成熟度(maturity):在温度的作用下有机质的热演化程度
镜质体反射率 Ro：镜质体反射光的能力
①未成熟阶段(immature) ②成熟阶段(mature)
③高成熟阶段(high-mature) ④过成熟阶段(over-mature)
干 酪 根 热催 化
大量 石油
热裂 解
凝析 气
热 变质
干气
未熟－ 低 熟 石油
残余 干酪根
干酪根 残渣
次石墨
生物化学生 气阶 段 成岩作用阶 段 （Diagenesis ）
热催化生油 气阶段 热热裂裂解解生生凝湿析气阶气段阶段 后生作用 阶段
（Catagene sis ）
深部高温生 气阶段 变生作用阶 段
第四章 石油天然气的生成与烃源岩
第四节 有机质演化与生烃模式 （1）
一、有机质演化阶段的划分
干酪根的演化 ①成岩作用阶段
主要表现为氧的消耗 ②退化作用阶段
主要表现为氢消耗 ③ 变生（交替）作用阶段
碳高度富集
（据B. Tissot, 1984）
一、有机质演化阶段的划分
1.根据油气生成机理和产物类型划分
一、有机质演化阶段的划分
< 1.5m
1 0~60℃
R O<0. 5 %
生 油门限
挥发物
生油 窗
1.5～4.0K m
4 . 0～7 . 0K m
7 .0～10Km
6 0~ 18 0℃
180~250 ℃
2 50~375 ℃
RO＝0.5%～1.2％ RO＝1.2%～2.0％ RO>2.0％
《油气成藏机理》第三章 生烃动力学与生烃模拟
第三章生烃动力学与生烃模拟（Hydrocarbon Generation Kinetics and Modeling）生烃动力学与生烃模拟研究目的：解决干酪根生烃历史。
模拟烃源岩经历成熟门限、生油阶段、生气阶段的历史，为油气成藏动态分析奠定基础生烃动力学与生烃模拟提纲¾一、干酪根生烃动力学反应机理、反应动力学模型与参数、反应模式二、干酪根生烃模拟实验三、烃源岩生烃史模拟(1)TTI(2)EasyRo(3) 叠合型盆地高过成熟烃源岩生烃史模拟四、烃源岩生烃量计算五、超压盆地生烃作用动力学反应机理研究现状：干酪根热解生烃动力学的研究始于60年代，是吸收和移植20年代煤和油页岩的热解动力学的研究成果，先后提出了总包反应动力学模型、串联反应动力学模型、平行反应动力学模型、以沥青为中间产物的连串反应动力学模型。
70年代中后期，法国（IFP，Institute of French Petroleum）Tissot首次提出了干酪根热解平行反应动力学模型。
80年代早中期开始，美国加利福尼亚大学劳伦斯实验室（LLNL，Lawrence Livermore National Laboratory）大力发展和应用平行反应动力学模型来解决干酪根的油气生成量计算和预测。
我国也在80年代早期开始引进研究干酪根热解生烃动力学。
杨文宽，1982，一级反应方程的近似解及其在油气定量预测中的应用，石油与天然气地质，第3卷，第2期，99-112。
反应机理沉积有机质（干酪根，Kerogen）的（晚期）生烃动力学（化学反应动力学—机理）研究：¾反应条件—浓度（C）、温度(T )、时间(t)、介质（催化作用）、压力(P )¾符合化学动力学定律一级反应，即反应速率只同反应物质浓度的一次方成正比¾油气生成反应的动力学模型及参数（E 、A）适用于阿仑尼斯方程（Arrhenius Equation）k A k ==lnThe generation of gases from typesⅠand Ⅱorganic matters with temperature赵文智，王兆云，何海清，等. 中国海相碳酸盐岩烃源岩成气机理[J].中国科学，D辑，2005，35（7）：638~648.程克明，王兆云. 碳酸盐岩生烃机制及评价研究中的几个问题[J].石油勘探与开发，1996，23（5）：1~5.王兆云，程克明. 碳酸盐岩生烃机制及三段式生烃模式研究[J].中国科学，D 辑，1997，27（3）：250~254.煤中不同显微组分生油模式（据程克明，1995）生烃动力学与生烃模拟提纲一、干酪根生烃动力学反应机理、反应模型与动力学参数、反应模式¾二、干酪根生烃模拟实验三、烃源岩生烃史模拟(1)TTI(2)EasyRo四、烃源岩生烃量计算五、烃源岩生烃若干问题(1) 超压盆地生烃作用动力学(2) 碳酸盐岩层系生烃史模拟(3) 叠合型盆地高成熟烃源岩生烃史模拟烃源岩生成油气的热模拟试验¾干酪根生烃的自然过程是漫长的低温演化过程，主要影响因素有温度、时间、压力（可能）和催化作用。
油气地球化学智慧树知到课后章节答案2023年下中国地质大学(武汉)
油气地球化学智慧树知到课后章节答案2023年下中国地质大学（武汉）中国地质大学（武汉）绪论单元测试1.根据有机质丰度指标，可将烃源岩划分为（）。
A:中等烃源岩 B:差烃源岩 C:非烃源岩 D:好烃源岩 E:主力烃源岩答案:中等烃源岩;差烃源岩;非烃源岩;好烃源岩第一章测试1.关于生命起源的化学起源假说，得到了的验证。
（）A:米勒实验 B:泰勒实验 C:麦尔实验 D:马可实验答案:米勒实验2.地质时期沉积有机质的第一大来源是。
（）A:细菌 B:浮游植物 C:浮游动物 D:高等植物答案:浮游植物3.下列哪种生物有机质的平均化学组成与石油最为相似。
（）A:纤维素 B:丹宁 C:脂类 D:木质素答案:脂类4.下列哪些属于生命进化历程的重大变革（）。
A:生物从海洋走向陆地 B:动植物的分化 C:原核生物进化为真核生物 D:异养生物进化为自养生物 E:人类的起源答案:生物从海洋走向陆地;动植物的分化;原核生物进化为真核生物;异养生物进化为自养生物;人类的起源5.生物物质地球化学循环由两个库组成，分别为（）。
A:消耗库 B:储存库 C:交换库 D:吸收库答案:储存库;交换库6.地史时期对沉积有机质有主要贡献的生物类型包括（）。
A:浮游植物 B:高等植物 C:细菌和古菌 D:浮游动物答案:浮游植物;高等植物;细菌和古菌;浮游动物7.生物有机质的主要化学组成包括（）。
A:蛋白质和氨基酸 B:木质素和丹宁 C:碳水化合物 D:脂类答案:蛋白质和氨基酸;木质素和丹宁;碳水化合物;脂类8.能量金字塔原理指初级生产力最大，次级生产力依级次减小，终极生产力最小。
（）A:错 B:对答案:对9.沼泽是煤的主要形成环境之一。
（）A:对 B:错答案:对10.蛋白质和氨基酸性质相对稳定，易保存于地质体，是生成油气最重要的生化组分。
（）A:错 B:对答案:错第二章测试1.下列哪项不属于沉积有机质。
（）A:空气中的二氧化碳 B:枯枝落叶 C:动物粪便 D:石油与天然气答案:空气中的二氧化碳2.哪种气候条件下，最有利于沼泽发育和泥炭堆积（）A:温和湿润 B:强烈波动 C:炎热干旱 D:寒冷干旱答案:温和湿润3.有机圈包含下列哪些圈层（）。
智慧树答案海藻学知到课后答案章节测试2022年
第一章1.海藻是种类繁多的单细胞微藻以及肉眼可见的海带、紫菜等大型海藻的总称，是植物界的（）。
答案:隐花植物2.海藻（）捕光系统光合效率最高。
答案:叶绿素a+b系统3.原绿藻的发现被看作是藻类进化史上的一件大事，原因在于它是介于蓝藻和绿藻的中间生物，既继承了蓝藻类的叶绿素（A），又产生了叶绿素（），为绿藻类的产生奠定了基础。
答案:b4.海藻从生活方式上可分为（）。
答案:浮游类和底栖类5.海藻胶包括（）。
答案:褐藻胶;卡拉胶;琼胶6.海藻被誉为“海中森林”，也有“海洋生态系统工程师”之称，原因是海藻能够（）。
答案:提供海洋无脊椎动物产卵孵化及栖息的场所;调节海洋生态平衡;净化海洋环境7.紫色硫细菌是一种光合细菌，既能够获得光能，又能够放氧。
（）答案:错8.真核寄主细胞与可进行光合作用的原核蓝细菌，内共生，导致叶绿体的形成。
（）答案:对9.日本人对海藻的关注是作为食物，而在中国，海藻最初被当作药物。
（）答案:对10.温暖的日本洋流和寒冷的鄂霍次克洋流环绕着狭长的日本岛链，形成了从亚北极到亚热带的各种营养丰富的海洋生态系统，因而海藻种类繁多，为悠久的日本海藻饮食文化提供了基础条件。
（）答案:对第二章1.藻类储存物质有的是高分子质量化合物，有的是低分子质量化合物，属于高分子量的是（）。
答案:多糖2.多数海藻兼具有性和营养两种繁殖方式，有性繁殖在保持和增加现有群体的遗传多样性、提高或维持种群的进化能力以及长距离的空间拓展方面具有优势；（）在短距离的空间拓展、种群扩大上起主导作用。
答案:营养繁殖3.海藻休眠的形式多为（）。
答案:丝状体4.光照决定了海藻的垂直分布，（）决定了海藻的水平分布。
答案:水温5.大多数海藻进化了浓缩二氧化碳的能力，可以保证碳同化的充足供应，其中的关键酶是（）。
答案:碳酸酐酶6.海藻对外界盐度变化的渗透适应机制有哪些？( )答案:无机渗透剂短期渗透调节;有机溶质平衡长期渗透胁迫;合成和积累多元醇作为“保水”物质;厚的细胞壁以避免快速水分流失7.海洋大型藻类需要水流就像陆地植物需要风一样重要，水流对海藻的意义体现在哪些方面（）。
复杂结构的烃类流体模型
复杂结构中的烃类流体模型（麦肯齐市盆地，加拿大）摘要位于加拿大西北北极的麦肯齐市盆地具有许多典型的陆相特征，是一个富天然气的沉积盆地，但是，重要的油气来源依然未知。
这里用的三维盆地模型方法不仅已经改进，而且也是现今复杂地层和构造盆地结构模型的再生流动的潜在陷阱。
特别是犁式断层构造仍然不能够在大多数运移模型中再造。
通过合并单独的变形类型和引进层序地层方法来再现地层格架，我们能够识别源和藏间的暂时的和空间的关系。
根据这些考虑，提出盆地的三个原油成因组：第一组主要与古生代烃源岩有关，第二组几乎全部与早成熟的烃源岩有关，和第三组与上白垩世Smoking Hills和BoundaryCreek组有关。
与原油聚集相反，天然气聚集主要是由晚中生代的充填事件产生，这被认为是晚中生代隆起和剥蚀事件期间的压力下降有关。
因此麦肯齐市盆地是一个可以展示成熟含油气系统的天然气倾向的很好的例子，特别是如果有机质主要来自陆相，它主要是驱替效率和时间的函数，因此直接与盆地构造史有关。
引言烃源岩-藏间的关系是油气勘探的主要问题。
在过去的几十年间，在模拟粘性流和再现充填史上有了巨大的进步(Hindle, 1997; Hantschel et al., 2000; Welte et al.,2000; Hantschel和Kauerauf, 2008)。
然而由于不充分的计算机技术或者将局限的地质要素转变成模型上的困难性，模型依然不能表征地质上的复杂情况。
除了空间复杂性，为了理解现今情况需要考虑另一个因素-时间。
这些不仅要考虑到生烃的时间，而且也要考虑到影响油气运移和圈闭的构造的形成的时间(Poelchau et al., 1997)。
加拿大西北极的麦肯齐市盆地（图1）是油气生成和运移期间发生同沉积的构造变形的不同样式的例子(Lane和Dietrich, 1995; Kroeger et al., 2008)。
由于快速沉降和地层剥蚀，从潜在古新世烃源岩生成的主要油气局限在晚始新世和早渐新世间的相对短的时间间隔，而从始新世烃源岩产生是在这个间隔后发生，终止于晚中新世隆起(Kroeger et al., 2008)。
藻类热解生产生物质燃料研究进展
从18 世纪产业革命，人类便开始大规模使用各种矿物资源。
尤其是化石能源的开采使用, 已经成为现代工业产业的支柱。
随着化石能源的不断减少, 以及利用化石能源造成的环境污染的加剧、人类生存环境不断恶化，科学工作者们将注意力转移到可再生生物能源的开发利用上。
生物质能是地球上最普遍的一种可再生能源，其生物量的来源非常广泛, 包括传统的农林作物、能源作物、水生植物、城市垃圾和人畜粪便等。
目前估计，生物质能在世界能源消耗中可占10%～14%。
在生物质的循环利用中，不会造成CO2 等温室气体的增加。
生物质燃料中的硫元素含量较低，造成酸雨的SO2 排放量极少。
相对于煤等矿物质, 生物质燃料品质好，燃烧产生的灰分较少。
部分剩余灰分还可以用作农业肥料。
生物质的应用也是相当广泛的, 生物有机质可以直接作为燃料加以利用; 可利用酶或者微生物进行发酵反应,得到发酵产物, 如酒精等; 也可将生物量通过热解等方法转为其他形式能源加以利用。
藻类是低等的、放氧自养型植物,且是低等植物中种类繁多分布极其广泛的一个种群。
它生长和繁殖在水域中, 不会引起与农业用地、牧业用地竞争的矛盾。
地球上的生物每年通过光合作用生产的生物质, 其中40%应归功于藻类的光合作用。
同时, 相对于其他植物, 藻类脂类含量高,是采用热转化制造生物质燃料的良好材料。
藻类生物与人类的生存和发展有极其密切的关系, 是重要的可再生生物资源。
目前, 美国国家可再生实验室(NREL) 通过现代生物技术研制出“工程微藻”,在实验室条件下“工程微藻”中脂质质量分数大于60%, 户外生产时“工程微藻”中脂质质量分数也大于40%。
在其研究报告中指出，发展富含油质的微藻或“工程微藻”是生物柴油的未来发展趋势。
中国科学院大连化物所生物技术部也进行了产油菌种培育和筛选方面的研究工作；清华大学通过异氧转化细胞工程技术获得了高脂含量藻细胞；中国科学院植物研究所和水生生物研究所利用基因工程也开发出高产的油藻品种；青岛海洋大学通过十几年的淡水和海水藻类物质的研究, 已经产业化。
成因法计算生烃量的不确定性
成因法计算生烃量的不确定性刘文磊;薛海涛;卢双舫;李吉君【摘要】成因法是估算资源量的一种重要方法,生烃量计算是成因法估算资源量的一个重要环节.由于所选用的资料数量、品质等方面存在较大差异,以及其它一些因素,不同时期,不同学者对同一地区的生烃量计算值是不同的.本文着重对成因法计算生烃量计算公式中的重点参数,包括烃源岩的面积和厚度、密度、有机碳含量、生烃潜力、转化率等逐一进行了分析,探讨了各个参数在选取过程中所存在的不确定性,以及它们对最终结果的影响,提出了减小这些不确定性的一些观点.【期刊名称】《内蒙古石油化工》【年(卷),期】2011(037)003【总页数】4页(P1-4)【关键词】成因法;生烃量；等值线；有机质恢复；不确定性【作者】刘文磊;薛海涛;卢双舫;李吉君【作者单位】东北石油大学地球科学学院，黑龙江大庆 163318;东北石油大学地球科学学院，黑龙江大庆 163318;东北石油大学地球科学学院，黑龙江大庆163318;东北石油大学地球科学学院，黑龙江大庆 163318【正文语种】中文【中图分类】TE311不同时期,不同学者对同一地区生烃量的估算结果存在差异。
以塔里木盆地为例,二次资评成因法计算的生气量为7267亿吨,三次资评成因法计算的生气量为12134.38千亿方[1],相差近一倍。
原因是多方面的,有勘探程度、资料丰富程度、资料品质等方面的原因,也有计算方法、参数选取方面的影响。
勘探程度、获取资料的品质与丰富程度等方面在某一时期是确定的。
生烃量计算方法不同导致的计算结果差异显而易见,本文以成因法为例,着重从参数选择这一角度探讨生烃量计算的不确定性。
单位源岩中油气的生成量取决于有机质的丰度、类型和成熟度。
评价目标中油气的生成量应该为:Q=S×H×D×ToC×H I×TR式中:Q——生烃量(油,108t;气,108m3);S——烃源岩面积(km2);H——烃源岩厚度(km);D——烃源岩密度(t/km3);ToC——有机碳含量(%);H I——氢指数(mg/g);TR——转化率。
有机质的成烃模式和阶段划分
➢液态窗
Pusey提出旳石油存在旳“液态窗”就是相应这 个生油主带。
他总结了世界上某些油田中石油产层旳温度分 布状态，指出：
液态烃窗口 “油窗”
65.6℃ 液态烃 148.9℃
开始大量形成 高于此温度时则被破坏
3．高熟阶段（成熟作用晚期）
相当于有机质深成作用阶段后期。
镜质组反射率在1.3%－2.0%之间
第一节 有机质成烃（油气生成）旳一般模式
有机质演化阶段旳划分 和油气生成（有机质成烃）模式
研究者不同 存在一定差别
大同小异 共同之处
油气生成旳一般模式
可分为三个阶段
未熟阶段、成熟阶段、过成熟阶段 相应着有机质旳 成岩作用、深成作用、变质作用阶段
图9－1 干酪根成烃旳一般模式（据Tissot，1978）
图9－2 有机质旳成烃模式——演化阶段及其主要产物 （据黄第藩，1996）
一、未熟阶段－有机质旳成岩作用阶段
相应着有机质从埋藏之后到开始大量热降解成 烃之前旳阶段。也被称为干酪根旳形成阶段。 ➢埋深浅（一般一千多米，也可达数千米）
➢低温（一般<60℃－100℃）、低压
➢有机质成熟度低（Ro<0.5%），相当于泥炭－褐煤阶段 ➢微生物活跃，以微生物生物化学作用为主要特点
一般在Ro为1.0%左右时液态油产率到达最大值 生油高峰。
之后因为有机质生油潜量旳不断消耗，油旳产 率不断下降，天然气旳产率则不断上升，气油比不 断增长。该阶段为正常原油形成阶段。
➢生烃门限
指沉积盆地中干酪根开始明显热降解生烃作用 旳起始成熟度或深度。显然，生烃门限旳概念不表 达形成未熟油旳门限条件。
生物聚合体
腐殖质 干酪根
图9－2 有机质旳成烃模式－演化阶段及其主要产物 （据黄第藩，1996）
海相不同类型烃源岩有机质丰度热演化规律
海相不同类型烃源岩有机质丰度热演化规律
烃源岩有机质丰度的热演化规律，是研究沉积过程的重要内容。
近年来，国内外有关有机质丰度热演化的研究中，海相烃源岩的热演化规律仍存在许多的疑问，目前还未有统一的观点。
为了解答这一问题，就要开展更多的实验研究，并深入了解海相烃源岩中有机质丰度的热演化规律。
从考察过去学者关于海相烃源岩有机质丰度热演化规律的研究可以发现，不同类型的海相烃源岩有机质丰度的热演化规律是不一样的。
比如说，油气富集区的烃源岩有机质丰度会受到热演化作用的影响，随着地层深入，使有机质产量变大，而非油气富集区的烃源岩则没有出现明显的热演化现象，因此其有机质产量也不见明显增加，甚至出现有机质产量持续减少的现象。
为了研究不同类型海相烃源岩有机质丰度的热演化规律，人们需要对烃源岩的形态结构、物理性质、成分类型、有机质积累和分布等特征进行多重指标考察，并有效地利用实验室分析手段，如热重分析、气相色谱分析、熔点分析、放射性碳同位素分析等，从而准确获取海相烃源岩有机质丰度的热演化规律。
综上所述，不同类型海相烃源岩有机质丰度的热演化规律和特征有着异曲同工之妙，一旦研究结果正确传达到社会大众，就会使社会娱乐文化乃至经济腾飞，因此，科学家们应该从海相烃源岩有机质丰度热演化规律等方面展开更深入的研究，以期发现更多的宝贵知识，促进社会的发展。
有机质成熟度名词解释
有机质成熟度名词解释嘿，朋友们！今天咱来聊聊有机质成熟度。
这玩意儿啊，就像是一场奇妙的旅程。
你想想看，有机质就像是一群小伙伴，它们要经历各种考验和变化才能变得成熟起来。
这可不是一蹴而就的事儿，得慢慢来，就跟咱成长一样。
有机质成熟度可以理解为这些小伙伴在这场旅程中走了多远。
刚开始的时候，它们就像一群懵懵懂懂的小孩子，啥都不太懂，还很稚嫩呢。
随着时间的推移和环境的影响，它们逐渐发生变化。
就好比烤面包，刚开始面团软软的，还没成型呢。
但经过合适的温度和时间的烘烤，它就会变得金黄酥脆，这就是一种成熟的表现呀！有机质也是这样，在地下经过漫长的岁月，发生着各种奇妙的化学反应。
如果有机质成熟度低，那就像是半生不熟的食物，总觉得差点意思。
但要是成熟度高了，哇塞，那就厉害啦！就好像是修炼成精了一样，具有了独特的性质和价值。
咱生活中很多东西都跟有机质成熟度有关系呢。
比如说石油，这可是个宝贝啊！石油的形成就和有机质成熟度紧密相关。
只有有机质经过足够长时间的锤炼，才能变成我们需要的石油。
这可不是随随便便就能做到的呀，得有耐心，得等得起。
再想想煤炭，那也是有机质成熟之后的产物呢。
没有足够的成熟度，哪来的优质煤炭呀！而且啊，研究有机质成熟度可不是件简单的事儿。
这就像是解一道超级复杂的谜题，需要科学家们一点点去探索、去发现。
他们要通过各种手段，分析有机质的结构、成分等等，才能搞清楚它到底成熟到什么程度了。
你说这神奇不神奇？有机质就这么在地下悄悄变化着，我们却很难直观地感受到。
但它们的变化却对我们的生活产生着巨大的影响。
所以啊，有机质成熟度可真是个有趣又重要的概念。
它就像一个隐藏在地下的秘密，等待着我们去揭开它的神秘面纱。
咱可得好好了解了解它，说不定哪天就能派上大用场呢！这不就是科学的魅力吗？它让我们对这个世界有了更深的认识和理解，让我们能更好地利用自然资源，创造更美好的生活。
怎么样，是不是觉得有机质成熟度很有意思呀？。
藻类生物质的热化学转化利用技术
藻类生物质的热化学转化利用技术一、概念藻类生物质是指以藻类为原料进行转化利用的生物质资源。
热化学转化是指通过热能作用，将生物质转化为可再生能源或高附加值化学品的过程。
因此，藻类生物质的热化学转化利用技术是指将藻类生物质经过热处理，转化为燃料、生物炭、生物油等能源产品或化学品的技术。
二、主要方法1. 热解：热解是将藻类生物质在高温下分解为气体、液体和固体产物的过程。
通过控制热解温度、反应时间和反应介质等条件，可以获得不同比例的气体、液体和固体产物。
其中，气体主要是可燃性气体，如甲烷和一氧化碳；液体主要是生物油，可用作燃料或化工原料；固体产物主要是生物炭，可用于土壤改良和固碳减排。
2. 气化：气化是将藻类生物质在高温和缺氧或氧气限制条件下转化为合成气的过程。
合成气主要由氢气和一氧化碳组成，可用于发电、制氢和合成液体燃料。
气化过程中还会产生焦炭和灰分，可用于燃料和材料的生产。
3. 液化：液化是将藻类生物质在高温和高压下转化为液体燃料的过程。
通过液化技术，可以将藻类生物质转化为生物油或生物柴油。
生物油具有较高的能量密度和可储存性，可直接用作燃料或作为化工原料。
三、应用前景藻类生物质的热化学转化利用技术具有以下几个优势：1. 资源丰富：藻类生物质广泛分布于海洋、淡水和土壤等环境中，具有丰富的资源潜力。
其生长速度快，生物量高，可持续供应原料。
2. 环境友好：藻类生物质是一种CO2的吸收者，通过将其转化为能源和化学品，可以实现碳循环和减排。
3. 多产物利用：藻类生物质的热化学转化技术可产生多种能源产品和化学品，具有较高的综合利用价值。
生物油可作为燃料或化工原料，生物炭可用于土壤改良和固碳减排，合成气可用于发电和合成液体燃料等。
4. 技术成熟：藻类生物质的热化学转化技术已经在实际应用中取得了一定的进展。
研究人员已经开发出了不同规模的试验装置，并进行了工业化示范。
藻类生物质的热化学转化利用技术在能源和化工领域具有广阔的应用前景。
烃源岩有机质成烃阶段的划分
烃源岩有机质成烃阶段的划分一、理论知识回顾油气现代有机成因理论指出，油气是由经沉积埋藏作用保存在沉积物中的生物有机质，经过一定的生物化学、物理化学变化而形成的。
富含有机物质的细粒沉积物，随着埋深加大，温度不断升高，有机质逐渐向油气转化。
由于不同深度范围内促使有机质转化的条件不同，致使其转化的反应过程和主要产物具有明显的区别，并使有机质向石油转化过程具有明显的阶段性。
烃源岩中有机质的丰富程度和向油气的转化程度可以通过某些反映有机质丰度和成熟度的参数变现出来。
1．常用的有机质丰度指标目前常用的有机质丰度指标主要包括有机碳含量（TOC）、氯仿沥青“A”、总烃含量（HC）和岩石热解生烃潜量（S1+S2）等，这些指标数值越大，意味着有机质越丰富，通常这比较有利于油气的生成。
对于泥质烃源岩来说，评价其有机质丰度的标准可参考表Ⅱ-2-1。
应注意的是，岩石中TOC若太高（>3%），会造成无潜力碳太多，并非好烃源岩。
但TOC 太低，显然也不行。
岩石中的“A”含量，与有机质丰度、类型、成熟度都有关，其中受成熟度影响比较大，相互对比时应考虑大体为同一演化阶段。
表Ⅱ-2-1 泥质烃源岩有机质丰度的评价标准2．常用的有机质成熟度指标用于评价烃源岩有机质成熟度的常见指标有镜质体反射率（Ro）、热变指数（TAI）、沥青转化率或烃转化率、CPI值（碳优势指数）、OEP值（奇偶优势比）、时间-温度指数（TTI）等。
镜质体反射率是一项确定有机质成熟度划分油气形成阶段十分有效的指标。
但因不同类型干酪根具有不同化学结构，达到各演化阶段所需的低温条件不同，因而在应用镜质体反射率判断有机质的成熟度时，对不同类型的干酪根应有所区别（图Ⅱ-2-1）。
热变指数（TAI）分五个级别：①级—未变化，有机残渣呈黄色；②级—轻微热变质，呈桔色；③级—中等热变质，呈棕色或褐色；④级—强变质，呈黑素；⑤级—强烈热变质，除有机残渣呈黑色外，另有岩石变质现象。
第八章 有机质生烃演化的阶段性与生烃模式
干酪根演化过程中三个阶段的特征： （1）成岩阶段：刚形成的年轻干酪根结构松散、芳香片排列无序，缩聚 程度甚低，故镜质体反射率低，小于0.5％-0.7%，颜色较浅，荧光强。 含氧高，O/C原子比大。随着演化，O/C原子比迅速下降。总之，该阶段 主要以脱氧为特征。 （2）深成阶段：温度升高，镜质体反射率增大，Ro0.5-0.7%—2.0％， 干酪根开始降解，伴随着大量烃类的生成，H/C原子比迅速下降，干酪根 颜色由于芳核的缩合而发生明显的变化，逐渐变深，荧光减弱。该阶段 以主要以脱氢为特征。
（3）变质阶段：温度继续升高，镜质体反射率继续增大，Ro>2.0％，残 留的干酪根中仅含少量短烷基链。H/C和O/C原子比均降到最低值。干酪 根颜色变为黑色，荧光消失，芳香片层排列定向，干酪根形成了愈来愈 稳定的结构。该阶段以富碳、缩聚为特征。
第三节 生烃演化模式 —————————————————————————
第二节 干酪根的演化 ————————————————————————— 一、含量上的变化
实验室同样模拟出干酪根生成石油的过程。干酪根 在人工加温热降解过程中，先是生成液态烃，然后 液态烃裂解，生成气态烃。
法国石油研究院人工加热现代沉积物中的干酪根实验结果 （以产物占干酪根质量分数表示）
加热温度 ℃
2012-9-18
三、不同类型干酪根的生烃模式
不同显微组份生烃演化模式的比较 （据程克明，1990；赵长毅等，1996）
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第三节 生烃演化模式 ————————————————————————— 油气生成改进模式
第三节 生烃演化模式 —————————————————————————
一、成岩作用
对整个沉积体系而言，成岩作用的结果是将松 散的沉积物变成固结的沉积岩，主要的作用因素是 压实和胶结。但对有机质而言，成岩作用的主要结 果是形成干酪根，同时释出H2O、CO2、CH4、NH3、 N2 、H2S等，并伴有一定量的继承性的可溶烃类和 非烃类，该阶段起作用的主要因素是微生物（细 菌），在有利的条件下，可以生成大量的生物甲烷 气。
早古生代烃源形成的生物组合及其意义
早古生代烃源形成的生物组合及其意义刘文汇;胡广;腾格尔;王杰;卢龙飞;谢小敏【摘要】早古生代生物的富集和埋藏为油气资源提供了雄厚的物质基础。
不同生物对烃类贡献的差异使成烃生物组合成为烃源岩研究的重要内容，也是高演化烃源岩评价的一个新手段。
从地质历史生物演化来看，藻类是早古生代最主要的成烃生物先质，按照生活习性，它们可以分为底栖藻类和浮游藻类。
底栖藻类主要生活在海岸带，成带状分布，主要受光的强度、基底情况等因素控制；浮游藻类主要生活在表层水体，它们在不同海域的分布主要受藻体大小和风浪强度控制。
依据对塔里木盆地北缘4条下古生界露头剖面的7个地层组中成烃生物的辨识及有机质地球化学特征的研究，总体显示以底栖藻类为主的烃源岩的有机碳含量高于以浮游藻类为主的烃源岩，除形成环境的因素外，成源和生烃过程均有影响，但后者对有机质的碳同位素值影响较小。
烃源岩干酪根碳同位素值（δ13 C干酪根）与成烃生物组合面貌对比研究发现，以底栖藻类为主的烃源岩的δ13 C干酪根小于－34‰；以浮游藻类为主的烃源岩的δ13 C干酪根大于－30‰。
对比塔里木盆地已发现原油的碳同位素值（均重于－30‰），推断其原油主要来源与浮游藻类密切相关，揭示了下古生界具有较低有机碳含量但以浮游藻类为主的源岩具有很大的生烃能力。
%The accumulation and preservation of the Paleozoic organisms provided a solid organic matter foundation for hy -drocarbon generation during the Paleozoic .As different types of organisms were considered to contribute differently to hy-drocarbon-generation,a study on organism assemblages ( HGOs) started to prevail in source rock researches and has been used a new means of assessing the quality of matured sourcerocks .From geological ,historical ,and organic evolution per-spectives ,algae are the most important material providers for hydrocarbon generation during the early Paleozoic .They can be classified into two types according to their living habit: the benthic and the planktonicalgae .The former lived near coast in a zonal distribution in accordance with light intensity and nutrient conditions .The latter lived in a photic zone and their distribution was controlled by their sizes and wind wave strength .Study on the HGOs and the organic geochemi-cal characteristics of the source rock samples from seven formations of four Paleozoic outcrop sections shows that the TOCs in the source rocks dominated by benthic algae are higher than those controlled by planktonicalgae .Together with depositional settings ,the digenesis and hydrocarbon generation processes were all thought to have played some parts in shaping the organic carbon isotopic compositions of thesamples .However , the processes seemed to have exerted lessereffect .Comparison of the kerogen carbon isotopic composition and the HGOs assemblages of the sample s indicates that theδ13 Ckerogen values of samples dominated with benthic algae are less than -34‰,whereas the δ13 Ckerogen values of source rocks dominated with planktonic algae are more than -30‰.Taking the fact that the δ13 C values ( all more than-30‰) of known oil samples in the Tarim Basin into consideration ,this article concludes that the crude in the basin is mostly sourced from rocks with planktonic algae and the source rocks with lower TOCs and planktonic algae from the Pa -leozoic may have greater exploration potential .【期刊名称】《石油与天然气地质》【年(卷),期】2016(037)005【总页数】10页(P617-626)【关键词】成烃生物;有机碳含量;干酪根碳同位素值;油-源对比;早古生代;塔里木盆地【作者】刘文汇;胡广;腾格尔;王杰;卢龙飞;谢小敏【作者单位】中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所，江苏无锡214151;西南石油大学地球科学与技术学院，四川成都610500;中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所，江苏无锡214151;中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所，江苏无锡214151;中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所，江苏无锡214151;中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所，江苏无锡214151【正文语种】中文【中图分类】TE122.1古生界海相碳酸盐岩层系成为中国油气勘探的重要领域。
关于有机质成熟度指标的评述
了广泛的应用(刘德汉等, 1982; 丰国秀和陈盛吉, 1988; 刘德汉和史继扬, 1994; 王飞宇等, 2003)。在实际应用中，人们主要是通过建立沥青反射率同镜质体反射率之间的关系，来标 定相应的有机质成熟度。
丰国秀和陈盛吉(1988)通过对抚顺油页岩样品镜质体和沥青的加热模拟实验得到如下经 验公式：
射率用公式(1)、(2)或(3)换算为镜质体反射率，以便于对比。
2.3 孢粉颜色和热变指数(TAI)
植物孢粉随地层热演化而其颜色由浅变深，根据这种颜色的变化可以建立成熟度的热变 指数(TAI)，随成熟度增加，TAI 值也增大。但是该指标的测定受氧化还原环境影响较大， 孢粉受氧化后颜色容易改变；并且孢粉颜色因其种属和原始化学组成的差异而有所不同。 这些都导致测得的 TAI 比较分散，不能建立 TAI 与 Ro 值之间的回归公式，所以 TAI 在定 量研究地层热演化史方面使用得不多。
-1-
成熟度和热演化指标被广泛地应用于煤岩学及油气勘探中(Armagnac et al., 1985; Lerche et
al., 1984)。
镜质体本身属于 III 型干酪根，其热成熟演化过程可以分为三个阶段(Durrand 等, 1986)：
①沉积物的成岩作用阶段，有机质优先析出氧形成 H2O 和 CO2 等，同时产生随机分布的芳 环，此时单个镜质体不存在各向异性。②沉积后生作用阶段早期，有机质优先析出氢以产
R
=
(n − (n +
N N
)2 )2
+ +
n 2k 2 n 2k 2
其中，n 和 k 分别为镜质体的折射率和吸收率；N 是介质的折射率。在油浸物镜下测试的称
Ro，而在空气中测的称 Ra，一般人们多用 Ro 值来做热演化指标。
单细胞海藻热模拟生烃研究
单细胞海藻热模拟生烃研究李超;徐茂泉;王开发;张玉兰【期刊名称】《厦门大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2001(040)003【摘要】The thermal simulation experiments for generating hydrocarbon by unicellular algae are carried out and several analysis methods, such as Gas Analysis, Components Analysis and Thermal Simulation Chromatogram Analysis are applied. The results show that unicellular algae are good kinds of sources for generating hydrocarbon. The organic matters of unicellular algae are not matured from normal temperature to 300 ℃, but their potenti al ability of generating hydrocarbon are strong; the organic matters of unicellular algae are matured from 300 ℃ to 400 ℃, and their ability of generating hydrocarbon reach maximum; The organic matters of unicellular algae are super-matured from 400 ℃ to 500 ℃, and their ability of generating hydrocarbon are declined. The thermal simulation examination has distinctly revealed the course of thermal evolution of organic matter and oil/gas generation.%以单细胞海藻为材料进行热模拟生烃试验，对其不同温度级别下作了气体成分分析、族组份分析、热解色谱测试分析.从常温到250 ℃，单细胞海藻中有机质还未成熟，但具有很强的生烃能力，300～400 ℃达到成熟阶段，是其热模拟生烃的高峰期，400～500 ℃时单细胞海藻中的有机质已经达到过成熟阶段，为产气为主.热模拟试验结果表明单细胞海藻是良好的生烃原始母质，并较清晰地显示出了单细胞海藻的热演化和生烃历程.【总页数】6页(P764-769)【作者】李超;徐茂泉;王开发;张玉兰【作者单位】厦门大学海洋与环境学院,;厦门大学海洋与环境学院,;同济大学海洋地质与地球物理系,;同济大学海洋地质教育部重点实验室,【正文语种】中文【中图分类】P618.130.1;P593【相关文献】1.鄂尔多斯盆地山西组5^#煤岩生烃热模拟研究 [J], 刘冬冬;陈义才;王晓飞;魏新善;左智锋;;;;;;;;;;2.单细胞海藻热模拟生烃与有机质成熟度的关系 [J], 李超;张玉兰3.银根—额济纳旗盆地主力烃源岩生烃热模拟实验研究 [J], 朱连丰4.生烃热模拟研究进展及对非常规油气成藏研究约束 [J], 栾治盛;杜江峰;孙平昌;侯丽云;丁聪5.地质条件约束下川北二叠系大隆组富有机质页岩热模拟生烃过程及特征研究 [J], 戴海亮;沈斌;李开开;张小涛;徐学敏;许智超;周晶晶因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
第七章 有机质生烃演化的阶段性与生
第七章 有机质生烃演化的阶段性与生烃模式 第一节 有机质生烃演化的阶段性
沉积有机质的演化阶段
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第七章 有机质生烃演化的阶段性与生生烃演化模式是 有机质在生烃演化过程中所表现的基本规 律的总和。含油气盆地中有机质生烃演化 模式的研究，是指导油气勘探的重要理论 基础。
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1－ 生 物化 学 甲 烷 4－ 湿 气 、凝 析 气
6－ 未 低 熟油 （ 注 ： 还 应 包括2）
第七章 有机质生烃演化的阶段性与生烃模式 第二节 有机质的生烃模式
一、一般生烃模式
Tissot等（ 1978）在巴黎盆地、杜阿拉盆地、 尤因塔盆地和洛杉矶盆地烃源岩有机质研究的基础上 总结了烃类生成的一般模式。在有机质演化阶段的讨 论中，对一般生烃模式中的地球化学特点作了概要描 述。
第七章 有机质生烃演化的阶段性与生烃模式 第一节 有机质生烃演化的阶段性
一、未熟阶段
在有机质的生物化学作用阶段，地质环境因素是制约和控制 进入沉积物中有机质演化特征和演化趋向的主要因素。一方面， 环境因素决定了进入沉积物中有机质的数量和质量。这里应存在 下述双重含意：其一，环境因素决定了特定环境条件下活的生物 群的组合状况和繁茂状况，也就决定了最初可以进入沉积水柱中 有机质的结构和数量；其二，环境因素决定了可以进入沉积地层 并得以保存的有机质的数量和质量。充氧条件下的生物化学作用 会导致有机质的“腐败作用”，使沉积物中有机质的含量少，富 氢程度低；另一方面，一定的环境条件决定了沉积物中的有机无机组合面貌和介质条件，这种条件下的生物化学作用结果可能 会导致有机质的生烃演化属性和生烃演化产物的差别。也就是说， 未熟阶段有机质所经历的生物化学和地球化学作用过程的差异， 8 是影响有机质生烃演化属性的先天性因素。
藻类有机质的成烃机制探讨
藻类有机质的成烃机制探讨
郭汝泰;杨凤丽
【期刊名称】《同济大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2002(030)001
【摘要】通过有机地球化学、生物有机地球化学、微生物学、石油地质学等多种学科的交叉研究,进行了某些藻类在不同沉积环境和复杂生化条件下的生化产烃模拟、富藻湖底淤泥的加水、加压生烃热模拟,系统地研究了有机质从沉积早期的生化作用阶段--成岩作用中后期的低温热催化、热催化阶段的成烃机制,建立了不同沉积环境藻类有机质的生烃模式,研究了藻类、细菌等生烃的生物标志物特征及判识标志,并提出了藻类有机质的早期、多期连续生烃的成烃机制
【总页数】5页(P41-45)
【作者】郭汝泰;杨凤丽
【作者单位】中国科学研究院,广州地球化学研究所,广东,广州,510640；胜利油田有限公司,勘探处,山东,东营,25700l;同济大学,海洋地质与地球物理系,上海,200092【正文语种】中文
【中图分类】P618.130.1
【相关文献】
1.四川盆地焦石坝构造区页岩有机质特征及其成烃能力探讨--以焦页1井五峰-龙马溪组为例 [J], 申宝剑;仰云峰;腾格尔;秦建中;潘安阳
2.孢粉与藻类成烃产率对比实验研究 [J], 金小凤
3.有机质"多代链式反应"成烃机理的研究与探讨--有机质成烃的微观物理解释 [J], 周炎如
4.湖相沉积浮游藻类及有机质类型与烃源研究 [J], 朱伟林;黄正吉
5.成烃理论的发展：（1）未熟油及有机质成烃演化模式 [J], 黄第蕃
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海藻生物质能
海藻生物质浅谈海藻生物质在全球暖化和源危机大环境下，源已成为制约世界各国发展一个重要瓶颈。
寻求洁净、安全、可持续发展源已成为当务之急。
这在减少对石油依赖性，降低环境污染，保证国家源安全方面具有深远意义。
在此背景下，生物质源发展越来越受到社会关注，成为当前实现源来源多元化和国家源战略抗风险重要选择。
一、生物质源第一代生物质源以玉米、甘蔗等农作物为原料生产生物乙醇，或者以大豆、油菜籽、油棕榈等油料作物为原料加工生物柴油。
它们都存在着产量低、成本高、经济性差、与其它农作物争夺土地、导致国际粮食价格提升等缺点。
而且油料植物主要有麻疯树、油桐树、油茶、黄连木等, 它们仅生长在少数地域, 且要受到季节变换以及生长周期影响, 不够源源不断地长期产油。
国内目前生物柴油工厂大都以廉价餐饮废油脂为原料，餐饮废油存在质量不稳定、来源分散等。
第二代生物质源技术可以直接把农业废弃物等木质素纤维素转化为燃料，其中以生物质裂解气化技术为主。
生物质气化是把生物质在高温条件下裂解成为小分子气体物质，设备要求较高，且产物储存困难，一般需要再次转化，成本很高。
故而人们把眼光投向了具有分布广泛、油脂含量高、环境适应力强、生长周期短、产量高等众多特点第三代生物质——海藻生物燃料。
二、藻类制备微藻是指一些微观单细胞群体, 是最低等、自养释氧植物。
它是低等植物中种类繁多、分布极其广泛一个类群。
无论在海洋、淡水湖泊等水域, 或在潮湿土壤、树干等处。
几乎在有光和潮湿任何地方, 微藻都生存。
这为藻类生物燃料发展提供了充足原料。
1. 利用细胞工程技术制备微藻【1】清华大学缪晓玲等通过异养转化细胞工程技术获得了高脂含量异养小球藻细胞, 其脂含量高达细胞干重55 %(质量分数) 。
是自养藻细胞 4 倍。
将制备微藻经离心分离、蒸馏水洗、冷冻干燥、萃取，最后利用酸催化酯交换技术一步得到生物柴油和副产甘油。
2．利用分子生物学和基因工程技术制备微藻 1 2012/4/26 美国可再生源国家实验室在20 世纪80 年代就开始了对利用微藻制备生物柴油研究。
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第27卷第6期同济大学学报Vol.27No.6 1999年12月J OURN AL OF TO NGJI UNIVERSITY Dec.1999单细胞海藻热模拟生烃与有机质成熟度的关系李 超1,王开发1,张玉兰2,朴明植3(1.同济大学海洋地质与地球物理系,上海 200092;2.同济大学海洋地质教育部重点实验室,上海 200092;3.辽河油田研究院,辽宁盘锦 124010)摘要:通过单细胞海藻的实验室热模拟试验,对其进行了颜色变化、反射率、X-衍射、荧光等测试分析.在热演化过程中,海藻的颜色和反射率随温度的升高而逐渐变化,颜色由浅变深,反射率值由小变大;解析X-衍射图谱,求出芳香度f a值,定量反映出海藻中的饱和结构与芳香结构的变化规律及其有机质成熟度;海藻的荧光光谱随温度的升高而向红光方向移动,强度逐渐减弱直至消失.通过这几项测试分析,探讨海藻在热演化过程中有机质演变与成烃作用的关系.关键词:单细胞海藻;颜色变化;反射率;X-衍射;荧光;成烃中图分类号:P736 文献标识码:A 文章编号:0253-374X(1999)06-0713-05Relationship be tween Hydrocarbon Generatin g in Thermal Simulation Experiments and Organic Matura tion of Unicellular AlgaeLI Chao1,WANG Kai-fa1,Z HANG Yu-lan2,PIAO Ming-zhi3(1.Department of Mari ne Geol ogy and Geophysics,Tongji Uni versity,Shanghai200092,China; boratory of Marine Geology,Tongji Uni versity,Shanghai200092,China; 3.Petroleum Research Institute of Liaohe Oil Field,Pan Ji n124010,China) Abstract:Some analysis methods of c olor alteration,reflectance,X-ray differaction and fluorescence are applied inthe thermal simulation e xperiment of unicellular algae.The results reveal that the color alteration and reflectance of unicellular algae change according to the process of thermal evolution,the c olor become thicker and the values of reflectance become larger.The struc tural features of aliphatic and aromatic hydrocarbon are showed out by the graphs of X-ray differaction.The spectra of fluorescence of unicellular algae move to red part of the spectrum gradually and disappear when the simula tion temperature rise to400 .Based on these analysis results,the relationship between hydrocarbon generation and the organic matters evolution of unicellular algae in ther mal simulation experiments is dis cussed in this paper.Key words:unicellular algae;color alteration;reflectance;X-ray differac tion;fluorescence;hydrocarbon genera tion利靳巴奇(Lijembach)于1975年的石油地质会议上提出了孢粉、藻类、菌类是生油的原始物质之一,许多孢粉学家和有机化学家对孢粉的热模拟生烃做了相当的研究[1,2,3],淡水单细胞藻类已有一些研究[4,5,6],而海生单细胞藻类热模拟生烃研究很少.笔者通过对采自浅海中的单细胞藻类进行了不同温度级别的热模拟试验,观察其热演化过程中的颜色、反射率、X-衍射与荧光的变化,以探讨其与成烃之间的关系.收稿日期:1998-12-11基金项目:教育部海洋地质开放实验室、中科院南京古生物研究所现代古生物学和地层学开放研究实验室、辽河油田研究院资助项目作者简介:李 超(1970- ),男,安徽定远人,博士生.*辽河油田研究院参加工作的还有李金有、肖乾华.1 材料与方法试验选用的样品是由国家海洋局第一海洋研究所采集的,以多甲藻(Peridinim )为主,含有旋沟藻、三角藻和硅藻等藻类(后简称Za).把热模拟试验样品分为6份,分别装入玻璃试管,抽成真空密封,置于马弗炉内,加热由常温 100 200 250 300 400 500 7个级别持续升温,升温速率为6 !min -1,当加热至某一选定温度点恒温4h 后取出,即为该温度级别的热模拟藻类试样.热模拟样品进行了多种测试分析,本文侧重于利用颜色变化、反射率、X-衍射与荧光分析来探讨单细胞海藻的热演变与成烃之间的关系.2 颜色变化通过对孢粉化石的研究[7,8]表明,其颜色变化可以作为有机质成熟度的有效指标.而单细胞海藻在热演化过程中的颜色变化是否与孢粉、淡水藻类有着同样的变化规律,能否成为有机质成熟度的一项指标,这方面还缺乏详细研究.本次观察所用的显微薄片是取不同温度级别的少量样品点制而成,所用颜色级别分别为:浅黄色、黄色、棕黄色、棕色、深棕色、棕黑色和黑色.每个样品观察50~60个个体,统计其颜色变化范围,然后根据统计数据可求得每个样品的颜色指数,以反映不同温度级别时的主要颜色(见表1).表1 单细胞海藻的个体形态、颜色、指数、反射率及荧光颜色数据Tab.1 Data of unicellular algae ∀figure,color index,reflectance and fluorescencet / 形态海藻个体颜色颜色指数R 0荧 光颜色强度 max /nm 常温100200250300400500个体完整个体完整外壁变薄缩小破碎不完整碳屑状碳屑状浅黄#浅绿色浅黄色黄色#棕黄色棕色棕黑色黑色黑色1.01.02.54.05.87.07.00.096~0.1010.245~0.2480.518~0.5241.625~1.6313.052~3.053淡绿色黄色桔黄色橙色浅褐色强较强较弱弱很弱5305405605705803 海藻反射率(R 0)在海藻反射率测试过程中,对每个温度级别的样品进行了两次共60个测量点的测定,每次30个测量点,测出其最小值与最大值,然后求出平均值,作为该温度点反射率的标准值.从表1中可以看出,单细胞海藻在总的热演化过程中,其反射率随着温度的升高而逐渐增大.未经加热的藻体外表的平均反射率R 0值可达0.10;200 时,藻体碳化明显,其平均值为0.246,比原样增大近2.5倍,300 时藻孢的碳化程度进一步加强,R 0值更大,达0.522;在更高温度级别的400 和500 时,藻孢体碳化程度急剧增加,它们的R 0值分别为1.628和3.052.4 海藻X -衍射测试本次测试所用X-射线管为Cu 靶, =0.15443mm.把海藻X-衍射图中的横坐标从2 换算成sin / ,纵坐标以折合强度(A -C )/E 来表示,得出修正后的X-衍射图谱(见图1),从图中可以看出在sin / 为0.5~2.0nm -1间的2 为18∃~19∃(sin / =1.0~ 1.1nm -1)及2 =25∃~26∃(sin / =1.4~1.5nm -1)处有一明显的峰,可分解出一对大致对称的峰,前峰称为 带,代表有机质饱和结构,后峰称为(002)带,714 同 济 大 学 学 报 第27卷代表有机质芳香结构.对于一系列类似的非晶物质,其 峰和(002)峰的面积与饱和烃、芳香烃的碳原子数有关,其关系可表示为:S =C -C A ,S (002)=S A ,从修正后的X-衍射谱图中求出 峰和(002)峰的面积,就可以求出不同温度级别下海藻的芳香度f a ,即有机质中芳香环碳原子占碳总数的百分数为f a =C A /C =S (002)/(S (002)+S )式中:C A 和C 分别代表每个结构单元中的芳香碳原子数和总的碳原子数;S (002)和S 分别为(002)峰、 峰的峰面积.通过测定不同温度级别下海藻的X-衍射图谱中的(002)峰和 峰的峰面积,就可求出芳香度f a 值.另外,根据X-衍射图还可以求出海藻有机质中微晶参数:(1)D r 为分子饱和部分的间距,由 峰的最大值计算:D r = /2sin .(2)D m 表示芳香片之间的层间距,由(002)峰的最大值求得:D m = /2sin .(3)H c 表示芳香片堆叠的平均高度,可由(002)峰的形态,按Scherren 结晶大小公式计算:H c =K c /!cos =0.45/B 1/2,K c 为形状因子常数,根据计算其值取0.9,!为以2 表示的半峰宽,B 1/2为以sin / 表示的(002)带的半峰宽.(002)峰H c 值的大小反映芳核结晶的规则程度,结晶程度越高,(002)峰的半峰宽越小,峰H c 值越大.图1 不同温度级别下海藻的X-衍射图谱Fig.1 X -ray differaction spectra of unicellular algae under different temperatures根据不同温度级别的海藻样品X-衍射图谱可求出这些数据,见表2.表2 不同模拟温度下海藻X-衍射参数Tab.2 Parameters of X-ray reflectance of unicellular algae under thermal simulation temperaturet / S (002)峰S f a D r D m H c 常温1002002503004000.050.070.080.120.180.540.180.240.270.290.340.260.2170.2260.2290.2930.3470.6750.4680.4670.4800.4650.4790.4630.3430.3490.3480.3470.3480.346 1.521.561.691.721.751.83715第6期 李 超,等:单细胞海藻热模拟生烃与有机质成熟度的关系5 荧光本次观察荧光所用的仪器为Leitz 生物显微镜,荧光测定时把样品薄片放在显微镜载物台上,用一定波长的激发光对样品进行照射,通过目镜统计测定至少10个海藻个体所发荧光的颜色、强度及其最大波长.未经加热的藻体经过激发光的照射有强的浅绿色荧光显现,其最大波长为530nm,随着温度的升高,海藻样品的荧光颜色发生变化,强度也随之变弱,100 时海藻显现较强的黄色荧光,最大波长为540nm,200 时海藻所发出的荧光强度进一步减弱,颜色也变为桔黄色,其波长为560nm,250 和300 时海藻个体的荧光很弱,分别为橙色与褐色荧光,波长为570nm 和580nm,而当温度升为400 和500 时海藻已无荧光显现(见表1).6 结果讨论从试验结果来看,随着温度的升高,单细胞海藻个体的颜色出现一定的变化(见表3),常温下藻体的颜色为浅黄色和浅绿色,随着温度的升高,海藻外壁中一些物质排出,外壁变薄,到200 时海藻的颜色略微变浅,呈现出棕黄色,从200 开始,海藻的颜色变化具有明显的连续性,由棕黄色直到不透明状的黑色.藻体随着温度的升高碳化程度加剧,从而其反射率值R 0也随着温度的升高明显地加大,常温时海藻的反射率值仅有0.057,直至500 时的3.416,这一过程呈现出明显的线性变化历程.海藻个体的颜色变化和反射率值的增高,两者在一定程度上具有一致性.本次对海藻的热演变研究发现,在相同的试验条件下,海藻的颜色变化以及反射率与孢粉、盘星藻的颜色变化、反射率存在有很大的相似性(见表3).无论孢粉、盘星藻以及单细胞海藻,其颜色变化是随着温度的升高而逐渐加深的,且它们最初的颜色都比较浅,呈现出浅黄色#浅绿色,在加热演化过程中颜色一直是朝着黑色方向发展的,到300 时都呈现出了黑色或棕黑色,400 和500 时几乎全变成黑色,也就是它们的热演化机制和历程是完全一致的.通过对比研究表明,单细胞海藻在热演化过程中的颜色变化完全可以作为有机质成熟度的指标.反射率是评价有机质成熟阶段的一个精确度高的尺度,是反映有机质碳化作用程度的定量指标,它已被用来鉴定或划分油气的生成阶段.从表3中可以看出,海藻反射率R 0值在热演化过程中由小逐渐增大,这和孢粉以及盘星藻相类似,且相应温度级别的数值也接近,反映出海藻在热演化过程中碳化作用与孢粉及盘星藻的碳化作用是一致的,表明从常温到250 这一阶段海藻具有良好的生烃潜力,相当于%类干酪根,300 时的反射率值表明这一阶段的海藻相当于&类干酪根,以产液态烃为主,从400 到500 ,藻孢碳化作用强烈,产烃力明显下降,只相当于∋类干酪根.表3 不同温度条件下海藻、孢粉、盘星藻的颜色、反射率对比Tab.3 Comparison of color and reflectance of unicellular w ith that of sporo-pollen and Pediastrumt / 海 藻颜色R 0孢 粉颜色R 0盘星藻颜色R 0常温100200250300400500浅绿#浅黄色浅黄色黄色#棕黄色棕色棕黑色黑色黑色0.0570.1790.4521.4143.416浅绿#浅黄色浅黄色棕黄色#棕色深棕#棕黑色棕黑色#黑色黑色黑色0.030~0.0450.045~0.1500.210~0.3300.330~0.900鲜黄绿#淡黄色鲜黄绿#绿黄色棕色#深棕色深棕色#棕黑色棕黑色#黑色棕黑色#黑色黑色0~0.020.01~0.030.310.350.542.103.20辛国强根据芳香度f a 值把干酪根划分为3类[9]:%类f a 小于0.30,&类f a 为0.30~0.65,∋类f a 为0.65~1.00.此3种干酪根类型相当于Tissal 等按H/C,O/C 原子比所划分的%、&、∋类干酪根.从不同温716 同 济 大 学 学 报 第27卷度级别X-衍射图中的 峰和(002)峰的变化以及f a 值数据分析,随着温度的升高, 峰逐渐减弱,(002)峰增强,相应的f a 值从小变大,在常温至250 时,f a 值为0.217~0.293,表明这一阶段海藻相当于%类干酪根,以饱和结构为主,芳香结构很少.300 时f a 值为0.347,相当于&类干酪根,仍以饱和结构为主,芳香结构较少.400 与500 时,f a 值为0.675~0.684,此阶段的海藻则相当于∋类干酪根,以芳香结构为主,饱和结构较少.这一结果能很好地与其它分析结果相符.从海藻的X-衍射分析结果可以看出,它们能较好地反映模拟试验海藻样品中碳的富集趋势、程度以及结构,因此,海藻的芳香度f a 可以用来划分有机质的成熟度,作为有机质成熟度的重要指标.荧光显微技术在对于鉴定化学组成方面的差别或变化是一种非常灵敏的方法,可以显示出有机质逐渐演化比较清楚的图像.未成熟的孢子体和藻类体的荧光是可溶物质和不溶物质的花粉、孢子及藻类的荧光总和,随着热演化的加深,孢粉、藻类的化学组成及结构上发生了变化,荧光光谱也随之表现出来,即向红光方向移动[10].本次海藻的荧光在热演化过程中也得出了相同的结论,海藻的荧光向光谱的红色部分移动,其谱线参数上由常温的530nm 逐渐移向580nm.常温至250 的海藻荧光特征表明:这一阶段海藻样品中元素组成上氢含量高,脂族组分多,芳香核少,随着热演化的加深,荧光的强度减弱,反映氢含量逐渐减少,脂族组分含量降低,芳香核逐渐增多,相当于%干酪根,具有最强的油气生成潜力;300 时,海藻样品中富含氢的类脂化合物减少,富含芳香核,并有很多酯类键、大量脂族链及环烷,相当于&类干酪根,仍具有较强的油气生成能力;400~500 时,海藻和荧光已消失,表明样品中的氢含量进一步减少,酯、脂肪族也极少,而芳香烃含量高,这一阶段主要以产气为主,液态烃的生成能力很弱,相当于∋类干酪根.这一结论能较好地与颜色、反射率及X-衍射的分析结论相符.7 结论从上述海藻热模拟试验几项测试分析结果及讨论可得出以下几点结论:(1)海藻颜色、反射率在热模拟试验中的变化表明,藻体随着温度的升高碳化程度逐渐加剧,颜色由浅变深,反射率也随之升高,这一演化特征和孢粉、淡水藻类相类似,说明海藻的颜色变化指数和反射率的大小可以作为有机质成熟度的一项指标,运用于油气勘探的生产实践中.(2)通过对海藻在热演化过程中X-衍射图谱的解析研究得出:随着温度的升高,海藻中的饱和结构与芳香结构有规律变化,饱和结构逐渐减少,而芳香结构逐渐增多,这是一个碳富集的过程;芳香度f a 值的大小随着温度的升高而逐渐增大,能较好地反映出海藻在热演化过程中的有机质成熟度.(3)海藻在热演化过程中的荧光光谱随温度的升高向红光方向移动,荧光的强度也逐渐减弱直至完全消失,指示出海藻中的脂肪组分在热演化过程中逐渐减少,芳香组分逐渐增多,油气生成能力呈现出由大到小的变化规律.(4)通过本次对海藻热模拟生烃研究结果表明,颜色、反射率、X-衍射图谱以及荧光能作为有机质成熟研究的有效方法和手段.参考文献:[1] 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