第七章 生物标志化合物PPT课件
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生物标志化合物又称为生标物、指纹化合物、地球化学化石、分子化石， 它是沉积物或岩石中来源于活体生物，并基本保存原始生化组分碳骨架 的，记载原始生物母质特殊分子结构信息的有机化合物
必须具备的三个特征：
1.化合物的结构表明它曾经是或者可能是生物体的一种成分，存在于沉 积物中，尤其是在原油、煤、岩石中能够检测到
i通常取C23
中分子量（nC15～nC21）的奇碳数正构烷烃：常出现在海相或深湖相沉积有 机质生成的烃类化合物中，来源于藻类和水生浮游生物，以nC15或nC17为主 峰，由浮游植物或底栖藻类中nC16或nC18脂肪酸通过脱羧作用形成
偶碳数优势的正构烷烃：常出现在碳酸盐岩或蒸发岩系中，是在还原环境 中由正脂肪酸、醇以及植烷酸、植烷醇还原形成
2.其母体化合物有较高的浓度，其主要结构特征在沉积和早期埋藏过程 中具有化学稳定性
3.分子结构有明显的特异性，即具有特殊的碳骨架
常见的生物标志化合物类型
包括正构烷烃、无环异戊二烯烷烃、萜烷、甾烷四大类
➢正构烷烃
来源于活的生物体或脂肪酸、蜡质等脂类化合物，在低成熟原油中常具有 奇碳数优势，但随成熟度增加，这种优势逐渐消失
➢无环异戊二烯类烷烃
指具有异戊二烯结构单元的支链烷烃，异戊二烯结构单元可以头—头、 头—尾、尾—尾方式连接；在原油中分布最广的是头—尾连接方式，从 C9 ～C25系列化合物中都存在头—尾连接的规则异戊二烯类烷烃，但其中最 重要和研究最多的是姥鲛烷和植烷，它们来源于植物叶绿素的植醇侧链， 在氧化条件下植醇先形成植烷酸，经脱羧作用形成姥鲛烷，而在还原条件 下，植醇保存iC20骨架，加氢形成植烷，因此，可以利用Pr/Ph比值来指示 有机质沉积环境的氧化还原条件
➢甾烷
分为规则甾烷、重排甾烷、甲基甾烷和芳香甾烷四类；通常认为在规则 甾烷中，C27甾烷主要来源于低等水生生物和藻类，C29甾烷可以来源于 藻类和陆源高等植物，因此常根据C27、C28、C29甾烷的分布来确定原油 的母质来源和进行油源对比
生物标志化合物分析与图谱识别
➢色谱分析 将样品用微量注射器从色谱仪进样口注入，在具有一定压力和流速的载气 带动下进入汽化室，样品汽化后，随载气进入色谱柱，由于各组分的沸点 不同，在色谱柱中流速不同，因而样品流经色谱柱时各组分得到分离并按 一定顺序从色谱柱中馏出，用检测器检测各组分并加以记录便得到色谱图
第七章 生物标志化合物
教学目的
➢ 了解生物标志化合物的概念，熟悉生物标志化合物的来源、 分析方法、图谱识别和应用
主要内容
➢ 生物标志化合物的概念 ➢ 常见生物标志化合物类型及来源 ➢ 生物标志化合物的分析方法及图谱识别 ➢ 生物标志化合物的应用
重点及难点
➢ 生物标志化合物的图谱识别及其应用
生物标志化合物的概念
Pr/nC17与Pr/nC18：是受母质类型和成熟度影响的参数，通常随成熟度 的增加，比值降低；可以利用这两个参数的交绘图来判识烃源岩的母 质类型，但要考虑生物降解作用的影响
甾烷和萜烷
➢具有地质时代意义的生物标志化合物
➢作为指示成熟度参数的生物标志化合物
➢作为判断生物降解程度的参数
高分子量（nC25～nC33）的奇碳数正构烷烃：主要来源于高等植物的角质 蜡，常出现在富含高等植物的碎屑岩系有机质及其生成的原油中，恒量奇 碳数优势可用CPI和OEP值来加以表示：
CP 1I C 25 C 33 C 25 C 33 2 C 24 C 32 C 26 C 34
OEPCi4C6iC 1i2C iC3i41i1
如何衡量色谱图的质量
1. 基线的漂移情况，基线越平越好 2. 姥鲛烷和nC17、植烷和nC18两对峰的分离程度，要求分离度大于50% 3. 峰形是否对称 色谱图的识别
➢色谱—质谱分析
图谱识别
基峰：指质谱中强度 最大的峰。
分子离子峰：指分子 受到电子轰击后失去 一个外层电子形成正 离子而在质谱上产生 的峰，位于质谱的最 后位置。
常用的生物标志化合物参数
➢母质输入和沉积环境的参数
碳数分布曲线：一般低等水生生物富含类脂化合物，由该类母质生成 的原油在饱和烃色谱上低碳数组分占优势；而高等植物来源的原油则 以高碳数组分占优势
Pr/Ph：是判断烃源岩沉积环境氧化还原条件的有效指标，一般氧化 环境中比值较大，而还原环境中该比值较小；有研究者认为，根据该 值可以判断海相和陆相烃源岩，海相Pr/Ph在1.5～4.3之间，陆相在2～ 12之间
➢萜类化合物
包括倍半萜、二萜、三环萜、四环萜和五环三萜类，在原油和沉积岩 中，不同的萜类化合物具有不同生物母质来源，通常陆源母质中比海 相母质含有更多的倍半萜前身物；二萜类主要分布于高等植物中；三 环萜没有特殊的前身物，但大多认为它们来源于微生物和藻类；四环 萜由五环三萜经热降解或生物降解形成，有学者认为它们是碳酸盐岩 或蒸发岩沉积环境标志，但实际绝大部分原油中都含有四环萜；五环 三萜根据其碳骨架特征可分为藿烷系列和非藿烷系列，其差别在于藿 烷系列的E环为五员环，而非藿烷系列多为六员环，藿烷系列化合物的 特殊分布可能具有指相意义；非藿烷系列化合物主要有奥利烷、羽扇 烷、伽马蜡烷等，奥利烷主要出现在白垩系及其以新的地层中，高含 量的伽马蜡烷是咸水沉积环境的标志物
写在最后
成功的基础在于好的学习习惯
The foundation of success lies in good habits
32
谢谢聆听
·学习就是为了达到一定目的而努力去干, 是为一个目标去 战胜各种困难的过程,这个过程会充满压力、痛苦和挫折
特征碎片离子峰：指 化合物的分子离子裂 解成具有一定规律性 的碎片离子在质谱图 上所产生峰，取决于 化合物的结构和键的 强度。
基峰
分子离 子峰
特征离子峰
三环萜
C24ห้องสมุดไป่ตู้环 萜
Ts Tm
五环三萜
1=C14倍半萜；3=4,4,8,8,9-五甲基萘烷；4，5，8，10=C15倍半萜； 6=4,4,8,9,9-五甲基萘烷；7=8β(H)锥满烷（C15)； 9=8α(H)锥满烷（C15）；11，12，14，15= C16倍半萜； 13= 8β(H)升锥满烷（C16）；16=C17 倍半萜
必须具备的三个特征：
1.化合物的结构表明它曾经是或者可能是生物体的一种成分，存在于沉 积物中，尤其是在原油、煤、岩石中能够检测到
i通常取C23
中分子量（nC15～nC21）的奇碳数正构烷烃：常出现在海相或深湖相沉积有 机质生成的烃类化合物中，来源于藻类和水生浮游生物，以nC15或nC17为主 峰，由浮游植物或底栖藻类中nC16或nC18脂肪酸通过脱羧作用形成
偶碳数优势的正构烷烃：常出现在碳酸盐岩或蒸发岩系中，是在还原环境 中由正脂肪酸、醇以及植烷酸、植烷醇还原形成
2.其母体化合物有较高的浓度，其主要结构特征在沉积和早期埋藏过程 中具有化学稳定性
3.分子结构有明显的特异性，即具有特殊的碳骨架
常见的生物标志化合物类型
包括正构烷烃、无环异戊二烯烷烃、萜烷、甾烷四大类
➢正构烷烃
来源于活的生物体或脂肪酸、蜡质等脂类化合物，在低成熟原油中常具有 奇碳数优势，但随成熟度增加，这种优势逐渐消失
➢无环异戊二烯类烷烃
指具有异戊二烯结构单元的支链烷烃，异戊二烯结构单元可以头—头、 头—尾、尾—尾方式连接；在原油中分布最广的是头—尾连接方式，从 C9 ～C25系列化合物中都存在头—尾连接的规则异戊二烯类烷烃，但其中最 重要和研究最多的是姥鲛烷和植烷，它们来源于植物叶绿素的植醇侧链， 在氧化条件下植醇先形成植烷酸，经脱羧作用形成姥鲛烷，而在还原条件 下，植醇保存iC20骨架，加氢形成植烷，因此，可以利用Pr/Ph比值来指示 有机质沉积环境的氧化还原条件
➢甾烷
分为规则甾烷、重排甾烷、甲基甾烷和芳香甾烷四类；通常认为在规则 甾烷中，C27甾烷主要来源于低等水生生物和藻类，C29甾烷可以来源于 藻类和陆源高等植物，因此常根据C27、C28、C29甾烷的分布来确定原油 的母质来源和进行油源对比
生物标志化合物分析与图谱识别
➢色谱分析 将样品用微量注射器从色谱仪进样口注入，在具有一定压力和流速的载气 带动下进入汽化室，样品汽化后，随载气进入色谱柱，由于各组分的沸点 不同，在色谱柱中流速不同，因而样品流经色谱柱时各组分得到分离并按 一定顺序从色谱柱中馏出，用检测器检测各组分并加以记录便得到色谱图
第七章 生物标志化合物
教学目的
➢ 了解生物标志化合物的概念，熟悉生物标志化合物的来源、 分析方法、图谱识别和应用
主要内容
➢ 生物标志化合物的概念 ➢ 常见生物标志化合物类型及来源 ➢ 生物标志化合物的分析方法及图谱识别 ➢ 生物标志化合物的应用
重点及难点
➢ 生物标志化合物的图谱识别及其应用
生物标志化合物的概念
Pr/nC17与Pr/nC18：是受母质类型和成熟度影响的参数，通常随成熟度 的增加，比值降低；可以利用这两个参数的交绘图来判识烃源岩的母 质类型，但要考虑生物降解作用的影响
甾烷和萜烷
➢具有地质时代意义的生物标志化合物
➢作为指示成熟度参数的生物标志化合物
➢作为判断生物降解程度的参数
高分子量（nC25～nC33）的奇碳数正构烷烃：主要来源于高等植物的角质 蜡，常出现在富含高等植物的碎屑岩系有机质及其生成的原油中，恒量奇 碳数优势可用CPI和OEP值来加以表示：
CP 1I C 25 C 33 C 25 C 33 2 C 24 C 32 C 26 C 34
OEPCi4C6iC 1i2C iC3i41i1
如何衡量色谱图的质量
1. 基线的漂移情况，基线越平越好 2. 姥鲛烷和nC17、植烷和nC18两对峰的分离程度，要求分离度大于50% 3. 峰形是否对称 色谱图的识别
➢色谱—质谱分析
图谱识别
基峰：指质谱中强度 最大的峰。
分子离子峰：指分子 受到电子轰击后失去 一个外层电子形成正 离子而在质谱上产生 的峰，位于质谱的最 后位置。
常用的生物标志化合物参数
➢母质输入和沉积环境的参数
碳数分布曲线：一般低等水生生物富含类脂化合物，由该类母质生成 的原油在饱和烃色谱上低碳数组分占优势；而高等植物来源的原油则 以高碳数组分占优势
Pr/Ph：是判断烃源岩沉积环境氧化还原条件的有效指标，一般氧化 环境中比值较大，而还原环境中该比值较小；有研究者认为，根据该 值可以判断海相和陆相烃源岩，海相Pr/Ph在1.5～4.3之间，陆相在2～ 12之间
➢萜类化合物
包括倍半萜、二萜、三环萜、四环萜和五环三萜类，在原油和沉积岩 中，不同的萜类化合物具有不同生物母质来源，通常陆源母质中比海 相母质含有更多的倍半萜前身物；二萜类主要分布于高等植物中；三 环萜没有特殊的前身物，但大多认为它们来源于微生物和藻类；四环 萜由五环三萜经热降解或生物降解形成，有学者认为它们是碳酸盐岩 或蒸发岩沉积环境标志，但实际绝大部分原油中都含有四环萜；五环 三萜根据其碳骨架特征可分为藿烷系列和非藿烷系列，其差别在于藿 烷系列的E环为五员环，而非藿烷系列多为六员环，藿烷系列化合物的 特殊分布可能具有指相意义；非藿烷系列化合物主要有奥利烷、羽扇 烷、伽马蜡烷等，奥利烷主要出现在白垩系及其以新的地层中，高含 量的伽马蜡烷是咸水沉积环境的标志物
写在最后
成功的基础在于好的学习习惯
The foundation of success lies in good habits
32
谢谢聆听
·学习就是为了达到一定目的而努力去干, 是为一个目标去 战胜各种困难的过程,这个过程会充满压力、痛苦和挫折
特征碎片离子峰：指 化合物的分子离子裂 解成具有一定规律性 的碎片离子在质谱图 上所产生峰，取决于 化合物的结构和键的 强度。
基峰
分子离 子峰
特征离子峰
三环萜
C24ห้องสมุดไป่ตู้环 萜
Ts Tm
五环三萜
1=C14倍半萜；3=4,4,8,8,9-五甲基萘烷；4，5，8，10=C15倍半萜； 6=4,4,8,9,9-五甲基萘烷；7=8β(H)锥满烷（C15)； 9=8α(H)锥满烷（C15）；11，12，14，15= C16倍半萜； 13= 8β(H)升锥满烷（C16）；16=C17 倍半萜