生物标志化合物-油田讲课

来源于细菌；

β-胡萝卜烷（carotane）和γ-胡萝卜烷来源于高等植物、 细菌或甲藻的色素。
第一节 基本概念
ຫໍສະໝຸດ Baidu
豆甾醇和谷甾醇主要存在于陆源高等植物中，它是24-乙基-胆甾 烷[C29] 的前身;

胆甾醇（cholestanol）主要存在于水生生物和甲壳动物体内， 它是胆甾烷[C27]的前身；

第一节 基本概念
这些化合物具有稳定的基本碳骨架

在漫长的地质史或遭受强烈的异常降解作用
时，也仅发生失去某些官能团、碳碳双键的
氢化或芳构化过程，但会保留可辨认的、从 先驱物继承下来的基本碳骨架特征。
CH3 CH3
CH3 CH3
CH3 CH3
CH3 CH3
脱 氢
HO O H3C CH3 H3C CH3
①生物标志化合物是生物自身合成的 ②这些化合物具有稳定的基本碳骨架
③这些化合物能够提供一些重要信息
第一节 基本概念
生物标志化合物是生物自身合成的
这些化合物具有明显的生物母源可追溯：他们来源 于高等动物、陆生植物、水生植物、浮游动物以及 细菌微生物的机体；或者是这些机体中的生物先驱 物在热力、压力及其各种催化作用或微生物作用下， 经过复杂的化学、物理变化转化而来的。
脱 氢
H3C CH3
Simonaline
脱 氢
CH3
Retene
Abietanoic acid
Abietine
H3C CH3 CH3 OH
CH3 CH3 CH3
H3C CH3 OH
CH3 CH3 CH3 CH3
H3C OH
CH3 CH3 CH3
H3C OH
CH3 CH3 CH3
脱 氢
HO O Cholesterine
CH3 CH3
H3C CH3H3C CH3
加氢还原
H3C CH3
CH3
CH3 CH3
H3C CH3H3C CH3
β-Carotene
CH3
β-Carotane
生物标志化合物碳骨架示意图
第一节 基本概念
这些化合物能够提供重要信息

有关母质来源、母质类型信息； 样品有机质的氧化还原程度及成熟度； 古环境水质的咸淡程度及水体深浅； 样品有机质的热演化程度（热历史）；


由于GC/MS仪器的限制正构烷烃高碳数一般检测到C40左右，更高
碳数的烷烃只有用高温色谱或液相色谱才可检测到。 若采取超临界萃取，或常温超声萃取，且不做柱色层分离前的 全烃分析，可得到轻烃组分。

A
b
u
n
d
a
n
c
e T IC : M S 0 6 0 4 1 .D
2
.6 .5 .4 .3 .2 .1 2 .9 .8 .7 .6 .5 .4 .3 .2 .1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0
柴达木盆地咸水湖相烃源岩(E)饱和烃GC-MS总离子流图
A b u n d a n c e T IC : M 5 .5 e + 0 7 5 e + 0 7 4 .5 e + 0 7 4 e + 0 7 3 .5 e + 0 7 3 e + 0 7 2 .5 e + 0 7 2 e + 0 7 1 .5 e + 0 7 1 e + 0 7 5 0 0 0 0 0 0 1 0 .0 0 T i e --> m 2 0 .0 0 3 0 .0 0 4 0 .0 0 5 0 .0 0 6 0 .0 0 C 3 9 7 0 .0 0 C 1 1 P r P h C 1 8 C 1 7 S 1 0 0 6 9 .D
鄂尔多斯盆地原油（长8）饱和烃总离子流图
A b u n d a n c e T IC : 2 0 0 8 S 2 1 5 .D 2 .2 e + 0 7 2 e + 0 7 1 .8 e + 0 7 1 .6 e + 0 7 P r 1 .4 e + 0 7 1 .2 e + 0 7 1 e + 0 7 8 0 0 0 0 0 0 n C 2 3 6 0 0 0 0 0 0 4 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 n C 1 4 iC 1 6 o o o o o o n C 3 5 B -c a ro ta n e n o r-P r o o o P h o o o
Ring-A-aromatic sterane
脱 氢
脱 氢
Ring-C-aromatic sterane
A,B,C-Tricyclo-aromatic sterane
O H3C
Octadecanoic acid C18:0
OH
脱 羧
H3C
Heptadecane nC17
CH3
H3C CH3 CH3 CH3
成烃古环境中是否细菌微生物发育等信息。
第二节 饱和烃相关参数的地球化学意义
1.气相色谱图或GC/MS TIC中正构烷烃信息

正构烷烃的碳数分布、峰型、主峰
碳位臵、ΣC22-/ΣC23+ 值、OEP值变
化等可提供有机质的母质类型、演 化程度及是否遭受过细菌微生物的 降解等重要信息
第二节 饱和烃相关参数的地球化学意义
7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 P r P C h
2
2
2
2
2
2
C 0
2
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
T
im
0 1 0 .0 5 .0 0 .0 5 .0 0 .0 5 .0 0 .0 5 .0 0 .0 5 .0 0 .0 5 .0 0 .0 5 .0 1 0 2 0 2 0 3 0 3 0 4 0 4 0 5 0 5 0 6 0 6 0 7 0 7 0 e -->
真菌中主要是麦角甾醇，绝大多数藻类主要含胆甾醇（C27）和麦 角甾醇（C28）；

在m/z191质量色谱图三环萜后段检测出的C24、C26、C27、C28-四环萜
烷，Ts与Tm之间的芒柄花根烷，C29αβ与βα之间的γ-羽扇烷
（lupane）,C30αβ前的18α（H）-奥利烷（oleanane）是典型 的高等植物输入的特征生物标志化合物。
第一节 基本概念

姥鲛烷（pristane）、植烷(phtane)、降姥鲛烷（norpristane）和法呢烷（farnesane）等系列类异戊二稀烷
烃（isoprenoids）等的前身物是叶绿素的α侧链植醇；

高碳数的藿烷来源于四羟基细菌烷脱羟基后经加氢还原的 产物；

桉叶油烷（eudesmane）来自高等植物β-桉叶油醇； 8β（H）补身烷（drimane）。是由锥满醇合成的，主要
2 0 .0 0
3 0 .0 0
4 0 .0 0
5 0 .0 0
6 0 .0 0
7 0 .0 0
8 0 .0 0
9 0 .0 0
乌北1-4井 N21原油饱和烃GC-MS总离子流图
A b u n d a n c e T IC : 5 D C 2 2 0 8 L 3 5 3 .D
3 .2 e + 0 7 3 e + 0 7 1 0 C 2 .8 e + 0 7 2 .6 e + 0 7 2 .4 e + 0 7 2 .2 e + 0 7 2 e + 0 7 1 .8 e + 0 7 1 .6 e + 0 7 1 .4 e + 0 7 1 .2 e + 0 7 1 e + 0 7 8 0 0 0 0 0 0 6 0 0 0 0 0 0 4 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 * * * * * P P h r * *
2 0 .0 0
3 0 .0 0
4 0 .0 0
5 0 .0 0
6 0 .0 0
7 0 .0 0
8 0 .0 0
9 0 .0 0
绿参1井N21泥岩饱和烃GC-MS总离子流图
A bundance Io n 450000 400000 350000 300000 250000 200000 150000 100000 50000 0 T im e --> nC 12 2 0 .0 0 3 0 .0 0 4 0 .0 0 5 0 .0 0 6 0 .0 0 7 0 .0 0 8 0 .0 0 nC 38 9 0 .0 0 P r 8 5 .0 0 (8 4 .7 0 to 8 5 .7 0 ): A S 5 0 9 1 0 3 .D P h nC 23
第一节 基本概念
生物标志化合物是生物自身合成的（例）

植物叶、茎表层的保护膜（也称植物蜡）及类脂物的降 解产物是系列奇碳优势的长链烷烃的主要来源；


动、植物体中的激素是孕（雄）甾烷的先驱物；
动、植物体中的胆固醇是甾族系列化合物的前身； 松香烷（abietane）、松香亭（abietine）、西蒙内利 稀(simonellite)、惹稀(retene)这一系列三环二萜类化 合物来自高等植物树脂中的松香酸（醇）的降解产物；
狮25井E31泥岩 m/z85质量色谱图
A b u n d a n c e T IC : 2 0 0 8 S 5 3 5 .D 1 .8 e + 0 7 1 .6 e + 0 7 1 .4 e + 0 7 1 .2 e + 0 7 1 e + 0 7 8 0 0 0 0 0 0 6 0 0 0 0 0 0 * 4 0 0 0 0 0 0 * 2 0 0 0 0 0 0 n C 1 2 * 1 0 .0 0 T im e --> * n C 3 5 n o r-P r P r P h n C 2 3
■
第三节 细菌微生物作用的生物标志物特征
第一节 基本概念
什么是生物标志化合物（Biomarkers）
生物标志化合物（Biomarkers）是指现代和古代沉 积物、原油、天然气中，现代生物体——动物、高等植物、 水生生物、细菌微生物，以及它们的降解产物中，乃至宇 宙物质中所发现的具有以下明显特征的有机化合物。
生物标志化合物在有机地球化学 研究中的应用
中科院兰州地质所
主讲：孟仟祥教授
2010年9月
目

录
第一节 基本概念 第二节 饱和烃相关参数的地球化学意义
1.气相色谱图或GC/MS TIC中正构烷烃信息 2.气相色谱图或GC/MS TIC中类异戊二稀烷烃信息 3.两环倍半萜烷信息 4.藿烷系列和甾族系列信息
C 3 8
5 .0 1 0 .0 0 .0 0 .0 0 .0 0 .0 0 .0 0 .0 0 .0 0 .0 0 .0 0 .0 0 .0 0 .0 0 .0 0 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 6 5 7 0 7 5 T i m e -->
乌12井N21 泥岩
1 0 .0 0 T im e - - >
2 0 .0 0
3 0 .0 0
4 0 .0 0
5 0 .0 0
6 0 .0 0
7 0 .0 0
8 0 .0 0
乌12井N21 泥岩饱和烃GC-MS总离子流图
A b u n d a n c e T IC : 2 0 0 8 S 5 3 5 .D 1 .8 e + 0 7 1 .6 e + 0 7 1 .4 e + 0 7 1 .2 e + 0 7 1 e + 0 7 8 0 0 0 0 0 0 6 0 0 0 0 0 0 * 4 0 0 0 0 0 0 * 2 0 0 0 0 0 0 n C 1 2 * 1 0 .0 0 T im e --> * n C 3 5 n o r-P r P r P h n C 2 3
①正构烷烃的母质来源
●
正构烷烃主要来自于陆源生物或水生生物的蜡质及生物体 中类脂物的降解产物。
●C23以后高碳数正构烷烃一般来源于陆源生物，而C22以 前的低碳数正构烷烃一般来自于水生生物和微生物，且 在生物体的原生质中呈强烈的奇碳优势，因此ΣC22/ΣC23+值反映母质类型特征。
第二节 饱和烃相关参数的地球化学意义
②碳 数 分 布

在原始有机质中，正构烷烃液态烃碳数分布非常宽，可达C6－ C70，由于采用的抽提方法及分析仪器的限制，正构烷烃的碳数 分布的差异较大。以索氏抽提法和GC/MS仪器分析为例： 索氏抽提法一般使用的溶剂为氯仿（也有加入部分强极性溶剂） 或石油醚，其回流温度在80℃左右，在抽提过程和溶剂挥发定 量过程中，轻组分损失较大。一般可从n C10检测出。
e e e e e e e e e e e e e e e e e 0 0 0 0 0 0 0 0 0
+ + + + + + + + + + + + + + + + + 0 0 0 0 0 0 0 0 0
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