【学习课件】第二章沉积有机质

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生物圈的演变
➢ 概念：生物的活动范围，包括接
近地表的大气圈、地壳表层和水 圈，合称生物圈，其上限尚无确 切资料，其下限在海洋可达深海， 陆地可达有水分而温度不超过 100℃的地方
➢ 生物圈的演变特征
✓ 在地球发展过程中，生物圈经历 了由低级到高级、由简单到复杂、 由单一到多样的演化过程
浮游动物：在水生生物中占大多数，类脂物的平均含量18%，由于浮游动 物的生活环境较难得以保存，对生油仅有一定的贡献
细菌：细菌的活动范围十分广泛，是有机质的重要来源之一，其生化组 成中以蛋白质为主，类脂物含量可达10%，脂肪酸碳数多为10 ~ 20，它可 通过脱羧作用形成烃类，生成的烃类物质以C16、C18等低偶碳数烃类为主 高等植物：以纤维素和木质素为主，在木本植物中，纤维素和木质素占 其总组成的60%~80%，但其孢子、种子、果实、树脂、角质、木栓质等 却含有较丰富的类脂物
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生物有机质的化学组成
生物有机质的化学组成主要包括：碳水化合物、脂类、蛋白质和木质 素
碳水化合物：又称糖类化合物，是光合作用的产物，为生物的生命活 动提供基本能量；其基本组成单元是葡萄糖
脂类：又称类脂化合物，是维持生命不可或缺的物质；主要有脂肪酸、 蜡、甾类及萜类化合物，其中甾类和萜类化合物是以异戊二烯为单元 形成的一系列化合物，萜类化合物根据异戊二烯单元数目，可分为单 萜（2个）、倍半萜（3个）、双萜（4个）、三萜（6个）、四萜（8 个）和多萜类化合物；异戊二烯单元可以以头—头或头—尾或尾—尾 方式相连接
✓有机圈：指生物及其产生的有机质分布的空间，包括生物圈、沉积岩 石圈
✓有机碳的地球化学循环
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岩石圈中有机碳的循环
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生物圈中有机碳的循环途径
光合作用
CO2
植物和自养细菌
动物 呼吸 CO2
光合作用
CO2
植物和自养细菌
动物
菌解、氧化
死亡有机体
CO2
光合作用
CO2
植物和自养细菌
动物
✓ 地球发展历史中经历了5个重大的 生物变革期
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➢ 主要生物类型对沉积有机质 的贡献
✓ 主要的生物类型包括：浮游植物、 浮游动物、高等植物和细菌
✓ 浮游植物：有机碳的主要来源之 一。在地史中，浮游植物出现三 个高峰期，其一是前寒武纪到早 古生代，主要为具有机壁特征的 浮游植物，如蓝—绿藻、绿藻等； 其二是晚侏罗世到白垩纪，主要 是具有钙质的浮游植物，如颗石 藻类和甲藻等；第三个高峰期是 晚古新世和始新世，主要为一些 硅质的浮游植物
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✓高等植物：地史中，志留 纪以前，陆地只有少量的 低等植物，志留纪沉积物 中才出现高等植物残体， 但直到志留纪晚期，裸蕨 类植物才控制了陆地；到 中泥盆世，多数类型的维 管植物相继出现，在晚石 炭世时，以蕨类植物为主 的陆地植物群达到高峰， 成为世界上第一大成煤期； 到早白垩世时，随着植物 进一步演化，适应性更强 的被子植物出现，并在植 物群中占优势和广泛繁殖， 成为地史上广泛成煤期
死亡有机体
水中分散有机质
菌解、氧化
CO2
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岩石圈中有机碳循环途径
水体中分 沉积 沉积物中 埋藏
散有机质
有机质
成岩
沉积岩中有 上升氧化
机质（煤、
干酪根）
开采燃烧
CO2
石油和天然气、中牌号煤
上开 升采 氧燃 化烧
CO2
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石油和天然气、煤 及变质岩中有机质
上开 升采 氧燃 化烧
CO2
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元素组成 生物组分
蛋白质 纤维素 木质素
脂肪 蜡质 角质 树脂 孢粉 色素
藻类、浮游植物 细菌
浮游动物 陆生植物
泥炭 褐煤 烟煤 石油 油页岩
C，% H，% O，% N，% H/C
O/C
53
7
23
16
1.58
0.33
44.4 6.2
49.4
1.68
0.83
62
6.1
31.9
1.18
0.39
57
8.5
33
2.75
1.79
0.43
54
6
37
1.33
0.51
55
6.5
36
2.5
1.41
0.49
68
6
24
2
1.05
0.26
88
4.5
6.5
1
0.61
0.06
84 67~85
13
2
7~13 ppt课件2~17
0.5
1.84
0.004
0~3 1.25~1.75 0.02~01.02
有机碳的地球化学循环
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✓细菌：与藻类一样，是生物界的先驱者，是在地球上分 布最广、繁殖最快的一种生物，其生活适应能力很强，可 在咸水、淡水、近代沉积物和古代沉积物中大量繁殖，它 是仅次于浮游植物的有机碳的第二大来源
✓浮游动物：异氧浮游动物的存在和分布与自氧的浮游植 物密切相关，在浮游植物高产地区，浮游动物也相当发育； 从寒武纪开始，大多数浮游动物提供了相当数量的有机质， 但高等浮游动物由于繁殖率，数量较少，对有机质的贡献 较低
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沉积有机质
概念：活体生物的遗体及其分泌物和排泄物直接或间接进入 沉积物、或经过生物降解作用和沉积埋藏作用被掩埋在沉积 物中、或经过缩聚作用演化生成新的有机化合物及其衍生物 的那部分有机质称为沉积有机质
在这一概念中包含了三个层次：其一是活体生物活动所产生
蛋白质：是生命的基础和生物体中一切组织的基本组成部分，主要为 含氮的天然高聚物
木质素：是植物细胞壁的主要成分，是酚—丙烷基结构的化合物
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生物的平均化学组成
浮游植物：水体中有机质重要的生产者，其中以藻类为主，类脂化合物 占有相当高的比例，在藻类中类脂化合物含量可高达20%~30%，是生油 母质最主要的生物来源
77.5
12
10.5
1.86
0.1
81
13.5
Hale Waihona Puke Baidu
5.5
2
0.05
61.5
9.1
29.4
1.78
0.36
80
11.5
9
1.73
0.08
59.3 8.2
32.5
1.66
0.41
76
8.4
9.1
1.33
0.09
68
9.8
20
2.2
1.73
0.22
50
6.7 12.4~30.5 12.4
1.61 0.19~0.46
第二章 沉积有机质
教学目的
✓ 了解生物演化特征，掌握沉积有机质的演化及其控制地质体中有机质丰 度的主要因素
主要内容
✓ 生物的演化特征 ✓ 有机碳的地球化学循环 ✓ 生物有机质的主要化学组成 ✓ 沉积有机质及其控制丰度的主要因素 ✓ 沉积有机质的演化特征
重点及难点
✓ 有机碳的地球化学循环 ✓ 沉积有机质丰度的控制因素及其演化特征