同位素比

油气的碳、氢稳定同位素研究是油气地球化学的重要组成部分。按油气的元素组成，稳定同位素相应包括碳、氢稳定同位素；硫、氮、氧稳定同位素；微量—痕量元素稳定同位素和稀有气体稳定同位素4部分。本节将着重介绍碳、氢稳定同位素。

一、有关同位素的基本概念

（一）同位素效应

在参与生物、化学、物理的作用过程中，元素的一种同位素被另一种同位素所取代，从而引起物理、化学性质上的变化．称为同位素效应。同位素效应可以明显地影响分子扩散迁移速率，化学反应速率等。同位素效应的根本原因是同位素质量上的差异，这种差异越大，则同位素效应越显著。

（二）同位素分馏作用

在各种地质作用过程中，由于各种同位素效应的存在，同一种物质或物相中，其同位素丰度仍保持相对的稳定性；而不同物质或物相间，其同位素的丰度则出现差异，引起上述现象的同位素转移和分配作用过程称为同位素分馏作用。

二、碳、氢稳定同位素在自然界的丰度、比值、标准和δ值

（一）碳、氢稳定同位素在自然界的丰度、比值和标准

原油中常见的碳、氢的稳定同位素在自然界的分布、比值符号和标准，如表1-17所示。

表1-17 自然界中碳、氢稳定同位素的符号、丰度、同位素比值及标准简表

（摘自Stark，Walleace，1975）

自然界不同的含碳、氢物质的同位素丰度有着明显的区别，同位素的比值：D/H，13C/12C也各不相同。利用这一特性可确定油气的成因，进行油气源对比和油气运移等研究。

（二）δ值的定义及不同标准δ值的换算

同位素比值的测量和对比单位一般是用干分数来表示的。δ值的定义如下：

式中的R s为样品的同位素比值，对于碳、氢稳定同位素。分别以D/H、13C/12C；R

r

为标准的稳定同位素比值(氢为SMOW的D/H，碳为PDB的13C/12C)。

同一种元素的同位素在不同文献中所采用的标准有时不同。如碳同位素。不仅国外有多种标准，国内也有不同标准。常用的碳同位素标准的13C/12C值及国际常用标准(PDB)的δ13C值，如表1-18所示。

表1-18 常用的碳同位素标准的13C/12C值

为了便于对比，通常要把一种标准换成另一种标准或国际标准。如将测得对A 标准的δ值(δ13C

A

)，换算成B标准的δ值(δ13C

B

)时，可用下列公式进行换算：

式中护δ13C

B

为求取对B标准的δ值；δ13C

A

为测得对A标准的δ值；R Ar、R Br 为A、B标准的13C/12C比值。

例如，四川进行碳同位素研究时，采用福一井的CH

4

为工作标准(即A际准)，它

的13C/12C的1084.4×10；测得纳16井P

11-3A层的天然气(CH

4

)的δ13C值为4‰ (对

福一井标准)，代入上式求对周口店标准(B标准)的δ13C值，计算得-31.03‰；求PDB标准时，则为-31.13‰。