矿物质对有机质演化影响的研究

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互 沥青 I、U 和 111中的饱和烃
饱和妊组成 沥 青 】、I】和 III的 饱 和 烃 色 谱 和 色 谱 资 料 表 明 ,它 们 的正 烷 烃 分 布 相 似 ,但沥青 Il和沥青 儿I尤 其是后者的多环化 台物和异构链 状化 台物 含量明显比 沥青 1多 。这 表 明 矿 物 对 这 些化 台 物具 有较 强 的 结 合 作 用 ,只 有 当矿 物 被 破 环 掉 后 它 们 才 能
类异虎二烯烃 姥 鲛 烷 (Pr) 和 植 烷 (Ph) 的相 对 含 量 在 三 种 沥青 组 分 中 有 明 显 变
化 (表 1)。 沥 青 II和 沥 青 III的 Pr/Ph 比 部 差不 多 比 沥 青 I低 一 倍 , 如 8715样 品 沥
青 I的 Pr/Ph 值 为 1.31,而 沥 青 II和 沥 青 III的 此 值 分 别 只 有 0.69和 0.76。 这种 差 别 可 能 是 由 于 这 类 化 合物 在 不 同 的 沥 青 组 分 中有 不 同 的演 化 途 径 所 引起 的。
一 般 认 为 沥 青 I中 的 Pr/Ph 值 反 映 沉 积 环 境 的氧 化还 原 性 质 上 面 看 到 沥 青 II和 IIJ的 Pr/Ph 值 不 同于 沥 青 I,因而 在 这 个 意 义 上 是 有所 不 同 的。 沥青 II和 III的 vr/
Pb 可 能 表 征矿 物 表 面 或 内部 的某 种 微 环 境 性质 。
8715和 87l8两 个 样 品 的 沥 青 II和 沥 青 III的 含 量 都 比沥 青 I低得 多 (表 1)。 两 个样品 中的沥青 II的含量分别是沥 青 I的 1/6和 1/3,沥青 II1分别是沥 青 I的 1/l4 和 1/7。这些沥青的 含量 并不 与相应的矿 物含量有关。笔者 对一 个采 自同一地 区奥 陶系 , 成 熟 度 R。为 1.1% ,泥 质 含 量 为 59% 的 钙 质 泥 岩 样 品 也 作 了 同样 的实 验 ,发现 它 的 沥 青 II和 lll含量 也分 别 只 有 220和 130 ppm,而 沥 青 I含 量 却 高 达 1447 ppmo 这 与 前 人 的 结 果 有 较 大 出 入 (周 中 毅 等 ,1983 Spiro,1 984)。 在他 们 的 研 究 中 , 用 盐 酸 分 解 碳 酸
1991年 9 月
地 球 化 学
GEOCHIM lCA
维普资讯
第 3期
矿 物 质 对 有 机 质演 化 影响 的研 究
朱 扬 明
周 中 毅
(江 扳 石 油 学 院 ,湖 北 沙 市 434102) (中 国 科 学 院 地 球 化 学 研 究 所 广 州 分 部 , 510640)
0.‘3 0.‘8 O.‘l 0.‘9 0.42 0.47
0.38 O.45 0.,O O.55 0.3B O. 7
40.7 20.2 39.1 37., 22.6 39.5 j6.1 23.Z 40.7 2,.3 29.8 ‘4.5
.3 22.2 ‘2., |3., 23.3 ‘0.】
内容 提 要 通 过研 究分 步用 HCI和 HF 除 去含 泥灰 岩中 碳酸 盐矿 物和泥 质 矿物之 后 所 释放 出来 的 有机质 ,发 现 这些 与 矿物 结台 的 有机 质和 自由态 有机 质 ,在 组 成和分 布上 都 有所 区 别 。各 类生 物标志 物 的分布 变 化情 况表 明 ,不 同 矿物对 有机 质演 化所 起 的作 用不 同 ,不 同 系 列 的 有 机 化 台 物 受 矿 物 的 影 响 也 不 一 致 。
一 、 样 品 与 实 验
进 行 这 项 研 究 的 87l 5和 871 8两 个 含泥 灰岩 样 品 ,分 别 采 自 塔 里 木 盆 地 的 下 古 生 界 的 奥 陶 系 和 寒 武 系 。 这 两 个 样 品 的 酸不 溶 物 分 别 为 1 7.7唠 和 1 0.3移。它 们 的 有 机 碳 含量 分 别 为 0.13和 0.1 7。有 机 质 类 型 为 I型 。 根 据 有 关 成 熟 度 指 标 ,871 5样 品 的热 成 熟 度相 当于 R。为 1.3% 左 右 ,871 8样 品 R。为 1.8% 上 下 。
主囊 调 矿物 结台 有机 质 自由态 有机 质 矿 物影 响 生 物标 志 物
赋 存 于 各 类 岩 石 中 的有 机 质 ,在 其 沉 积 、成 烃 和 运 移 过程 中 ,不 断 地和 岩 石 中 的 矿 物 基 质 进 行 各 种 相 互 作 用 , 因而 岩 石 中 不 同 存 在 形 式 的有 机 质 性 质 会 有 所 不 同 (W illiams 等 ,1 981;Spiro,1 984)。 有机地 球化学 研究 中,一般 只研究岩石 中用 普通 有机溶剂能抽 提 出 来 的 有 机 质 即 沥 青 A。 对 于 那 些 需 分 解 有 关 矿 物 才 能 抽 提 出来 的矿 物结 合有 机 质 性 质 ,近 年 来也 逐渐 为人 们 所 关 注 (周 中 毅 等 ,1 983;Spiro,1984)。关 于 这 方面 的研 究 目前 尚处 于 初 步 阶 段 。 本 文 从饱 和 焐 和 芳烃 的 组 成和 分 布 上 ,进一 步 探 讨 了 矿 物 结 合 有 机 质 的性 质 和 矿 物 质 对 其 演 化 的 影 响 ,获 得 了一 些 新 的认 识。
盐 矿 物 之 后 所 获 得 的 沥 青 I】含 量 高 于 沥 青 I。 这 种 差 别 的 可 能原 因 是 本 样 品 成 熟 度 较 高 (R。> 1.1为),这 类 有 机 质 发 生 了 晶 析 作 用 (周 中毅 等 ,1983), 已 转变 成 为 沥 青 I组 分 。 因 而 可 认 为 这 类 矿 物 结 合 有 机 质 在 高 成 熟 度 作 甩阶 段 对 成 油 有 贡 献 。
具 C1 、C1B和 C20优 势 ,而 在 沥 青 III中 它 在 C.+一 c,:范 围 内
呈 明显 的偶 奇优 势 。 烷 基 环 己烷
圈 2 8718薪青 I、II、III的 rn/J:S 2质 量色 谱 图
系 列化 合 物 碳 数 分 布 的 偶 奇性 与 脂 肪酸 环 化 过程 中是 否 涉 及 脱
132 23 9
l37 52 21
1.3l 0.69 0.76 2.00 1.16 1.09
0.57 0.,6 O.,7 0.6, 0.,3 0.60
0.79 0.53 I.O8 0.87 1.O3 1.32
0.53 0.72 O.62 0.39 0.48 0.,8
第 一 作 者 简 舟 : 朱 扬 明 男 3 岁 讲 师 石 油 地 球 化 学
物质 对 有机 质演 化 影响 的研 究
厂————————] 抽 提 -_————————1
J 岩 样 一

I I

高 于沥青 I和 II(表 1)。C 藿烷 c一22的 s,R+s值在沥青 II 中比沥青 I和 III中
低些。 沥青 I的 q,/C ̄o值低 于沥青 II和 IJI。甾烷化 合物 在三种 沥青组分 中也有 一定
的变化。 沥青 III的 q,甾烷的 / +22值高于 沥青 II,C: 甾烷 c一20的 s,R+s 值 , 和 c :c :cz,甾 烷 相 对 含量 比值 在 三 种 沥 青 组 分 中 变 化 但 不 呈 规律 性 。
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被 释 放 出 来。
沥 青 II中 的 饱 和 烃 和 芳 烃相 对 含量 与 沥 青 I相 当 ,如 在 8718样 品 中 它 们 的 饱 ,芳 比 分 别 为 9.4和 9.7。 但 在 沥 青 III中 芳 烃 含量 相 对 增 加 , 87l8样 品 的 饱 ,芳 比 为 l_1。
的 这 类 化 合 物 (图 2 I),这 说 明 沥 青 IJ、III中的 烷 基 环 己 烷化 合物 的形 成 并 不 都 具 这 种 成
因 。
值 得 注 意 的 是 ,烷 基 环 己 烷 系 列 化 合 物 分 布 在 87l5和 8718
样 品 三 种 沥青 组 分 中 发 生 类 似 的
苯 ,甲 醇(2:1)¨

稀 HCI ★l
\ \
[l 茎 l苯,甲醇(2:1)臣 j — l
HCI/HFi
(1 ’l
/ 硅胶G薄板

[ l l苯,甲醇(2:1)臣I 二 l
图 1 样 品处 理 流程
G C G C—M S
二 、结 果 与 讨 论
1.沥 青 I、U 和 111 的 含 量
羧 作 用 有 关 (Rubinstein,1979;Fowler,1986)。可 见 ,泥 质 矿 物 可 催 化 脂 肪 酸 进 行 不 脱
羧 环 化 反 应 。 、 菇烷北合静 图 3表 明三 环 萜 烷 相 对 着 烷 的 含量 在 沥 青 II、IIJ中 明显 减 少 ,这 可
能 与 矿 物 易 吸 附 环 数 更 高 的 着 烷 化 合 物 有 关 。 藿 烷 系 列 化 合物 中 ,沥青 IJI的 T。,T 值
衰 l 沥青 I,II、III害■ 及饱 和 烃 GC/MS 数据



含量 (ppm)
Pr]Ph


r S T ,T
~ S + R

C /C .



S r 卢卢 c t: C I: c
S + R ~ + d4
l,
8715I 8715lI 87I¥1II 8718【 8718Il B718Ill
样 品 处 理 流 程 如 次 (图 1): 岩 样 粉 碎 至 100目, 先 用苯 /甲醇 (2:1)混 合 溶 剂 索 氏 抽 提 80 h。 之 后 。用 稀盐 酸 除 去 样 品 中 的 碳 酸 盐 矿 物 。其 残 渣 用 温 热 蒸 馏 水冲 洗 至 中 性 ,烘 干 后 再 抽 提 , 条 件 同 前。 这 步 抽 提后 的 样 品 再 加 入 HC1和 HF 的 混 合酸 (1:2)除 去 剩 余 的 硅 酸盐 等 泥 质 矿 物 ,获 得较 纯 的 干 酪 根 样 品 。 然 后 。再 次 用 苯 /甲醇 混 合溶 剂 抽提 。本 文为 方便 起 见 ,把 上 述 三次 抽 提 物 分 别 称 为 沥 青 I、沥 青 II和 沥青 IlIo 三 种 沥 青 组 分 用石 油醚沉淀 去沥 青质 ,可溶烃 类用硅 胶 G薄板 进行 分离 ,芳烃 组分用菲 作标样切 取三环 以下 的部分。最后 用气相色谱 (Gc)和 气相 色谱 一质谱 (GC-MS)分析 饱和 烃和 芳烃。
烷基环己烷系剜化旮静 经 相 对 离 子 强 度 数 值 对 比 , 87l5和 87l8两 个 样品 沥 青 II和 III中的烷 基环 己烷系列化 合物 含量部 比沥 青 I中低 ,这与 Splro(1 984) 的结 果 不 一
致 。 在 他 的 样品 中 ,沥 青 I没 有 这 类 化 合 物 ,而 在 沥 青 II、IlI中却 有。 据 此 ,他 认 为 沥青 lI、1II中的 这 类 化 合物 是 由烯 烃化 合物 在 矿 物 作 用 下 形 成 的 。 本 文样 品 沥 青 I中 有 丰 富
变 化。 如 图 2所 示 ,在 87l8样 品
沥 青 I和 沥 青 II中 ,这 个 系 列
化 合物 没 有 任 何 明 显 的 碳 数 优
势 ,而 在 沥 青 III组 分 中 它在 C + 一 c,:范 围 内呈 偶 奇 优 势 。 87l5
样 品 沥 青 I、II中 ,这 类 化 合 物 只
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