第四章沉积有机质的演化作用
沉积有机质的演化作用课件
沉积有机质的演变不仅涉及到生物学、化学、地 理学等多个学科，也将进一步推动多学科交叉， 促进综合性研究的发展。Leabharlann 战与问题有机质保存的复杂性
有机质的保存受到多种因素的影响，如生物作用、化学作 用、物理作用等，其复杂性和不确定性给研究带来挑战。
全球变化的区域性差异
全球环境变化在不同地区表现出显著的差异，如何准确反 应这种区域性差异对有机质沉积的影响是研究面临的重要 问题。
生物标志化合物
沉积有机质可以包含多种生物标 志化合物，如芳香烃、脂肪酸、 萜类化合物等，这些化合物可以 用于古环境重建和生物指导剂分
析。
03
沉积有机质的演变过程
有机质演变的物理化学机制
氧化还原反应
有机质在沉积过程中会产生氧 化还原反应，这是由环境中氧 气和还原性有机物质之间的相
互作用引起的。
酸碱反应
有机碳库
沉积有机质可以储存大量 的有机碳，对全球碳循环 和蔼候变化具有重要影响 。
石油天然气资源
沉积有机质是石油和天然 气等能源资源的重要来源 。
沉积有机质的地球化学特征
元素组成
沉积有机质主要包含碳、氢、氧 、氮、硫等元素，其中碳是最重
要的元素。
有机碳同位素
沉积有机质的有机碳同位素可以 揭示其来源和古环境信息。
地层年龄的影响
沉积有机质的演变与地层年龄密切相关，随着地层年龄的增加，有 机质的演变程度也会产生变化。
04
沉积有机质对地质环境的 响应
对岩石圈的影响
岩石圈是地球表面的最上层，由各种 岩石组成，如花岗岩、石灰岩等。
腐殖质的粘附性使其能够粘附在岩石 表面，影响岩石的剥蚀和风化过程。
沉积有机质在岩石圈中主要以腐殖质 的情势存在，能够改变岩石的物理性 质和化学成分。
了解沉积物有机质分布规律推测古环境演化
了解沉积物有机质分布规律推测古环境演化沉积物是地球表面最重要的自然记录者之一，其中的有机质含量和组成可以为我们重建古环境和古气候提供重要线索。
通过了解沉积物有机质分布规律，我们可以推测古环境的演化过程。
本文将从有机质的来源、分布规律和古环境演化的推测等方面进行探讨。
首先，沉积物中的有机质来源复杂多样。
有机质主要来自陆地和海洋生物的遗骸和废物，也包括植物残骸、藻类和细菌的有机物。
陆地生态系统通过土壤侵蚀、河流冲刷和大气尘埃沉积等途径将有机质输入到湖泊、河流和海洋中。
此外，海洋生态系统中的藻类和浮游生物通过死亡和沉积也为沉积物有机质的来源做出贡献。
其次，在不同环境条件下，沉积物中的有机质含量和组成存在明显的分布规律。
从陆地到海洋，有机质的含量逐渐增加。
在陆地环境中，河流和湖泊的沉积物中有机质含量较低，主要集中在湖泊底部和河口。
而在海洋环境中，海底沉积物中的有机质含量较高，尤其是在富营养化区域。
此外，纬度和气候条件也会影响沉积物中有机质的分布规律。
在极地和高纬度地区，冰芯沉积物中常含有大量的有机质，而赤道地区则多为矿物质为主的沉积物。
沉积物中有机质的组成也可以提供关于古环境演化的信息。
通过对沉积物中有机质的分析，可以推测不同时期的气候条件、植被类型和陆地利用情况等。
例如，陆地植被的变化会导致沉积物中植物标志物的组成和含量发生变化。
通过分析沉积物中的花粉、孢粉等植物遗物，可以推测出古植被的类型和演化历史。
此外，不同类型的有机质在化学组成上也存在差异，如沉积物中脂肪酸、蛋白质和多糖等有机质的组成与来源密切相关，可以提供古环境演化的重要线索。
通过沉积物中有机质的分布规律，我们可以推测古环境的演化过程。
例如，在湖泊沉积物中，有机质的含量和组成在不同时期会发生变化。
当湖泊富营养化时，藻类和浮游生物的生产力增加，导致沉积物中有机质的含量上升。
而当湖泊进一步富营养化或者受到干旱等环境因素影响时，湖泊中的氧气含量减少，有机质的降解速率下降，导致沉积物中有机质的密度增加。
《地球化学》章节笔记
《地球化学》章节笔记第一章：导论一、地球化学概述1. 地球化学的定义：地球化学是应用化学原理和方法，研究地球及其组成部分的化学组成、化学性质、化学作用和化学演化规律的学科。
它是地质学的一个分支，同时与物理学、生物学、大气科学等多个学科有着密切的联系。
2. 地球化学的研究对象：- 地球的固体部分，包括岩石、矿物、土壤等；- 地球的流体部分，包括大气、水体、地下水等；- 地球生物体，包括植物、动物、微生物等；- 地球内部，包括地壳、地幔、地核等。
3. 地球化学的研究内容：- 地球物质的化学组成及其时空变化；- 地球内部和外部的化学过程；- 元素的迁移、富集和分散规律；- 地球化学循环及其与生物圈的相互作用；- 地球化学在资源、环境、生态等领域的应用。
二、地球化学的研究方法与意义1. 地球化学的研究方法：- 野外调查与采样：包括地质填图、钻孔、槽探、岩心采样等；- 实验室分析：包括光学显微镜观察、X射线衍射、电子探针、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）、原子吸收光谱（AAS）等；- 地球化学数据处理：包括统计学分析、多元回归、聚类分析等；- 地球化学模型：建立地球化学过程的理论模型和数值模型；- 同位素示踪：利用稳定同位素和放射性同位素研究地球化学过程。
2. 地球化学研究的意义：- 揭示地球的形成和演化历史；- 了解地球内部结构、成分和动力学过程；- 探索矿产资源的形成机制和分布规律；- 评估和治理环境污染问题；- 理解地球生物圈的化学循环和生态平衡；- 为可持续发展提供科学依据。
三、地球化学的发展历程与现状1. 地球化学的发展历程：- 起源阶段：19世纪初，地质学家开始关注矿物的化学组成；- 形成阶段：19世纪末至20世纪初，维克托·戈尔德施密特等科学家奠定了地球化学的基础；- 发展阶段：20世纪中叶，地球化学在理论、方法、应用等方面取得显著进展；- 现代阶段：20世纪末至今，地球化学与分子生物学、环境科学等学科交叉，形成新的研究领域。
沉积环境中有机质的来源与演化
沉积环境中有机质的来源与演化沉积环境是地球表面上最重要的化学反应器之一，同时也是有机质积累和保存的主要场所。
有机质的来源和演化对于理解地球的生命演化历史以及生态系统的功能起着至关重要的作用。
本文将从三个方面探讨沉积环境中有机质的来源与演化。
首先，有机质的来源主要包括生物体的残骸、微生物活动和沉积物生成过程中的有机碎屑。
生物体的残骸包括植物的叶子、树木的根和动物的骨骼等，这些有机残骸经过一系列的生物和地球化学反应，逐渐转化为化石燃料和其他有机物质。
微生物活动也是沉积环境中有机质来源的重要途径，微生物通过分解有机残骸释放出的废物和代谢产物，将有机质转化为更加稳定的形式，例如沥青和腐殖酸等。
此外，在沉积过程中，有机物碎屑通过物理和化学作用逐渐聚集形成沉积物，成为有机质来源的另一种形式。
其次，沉积环境中的有机质经历了一系列的演化过程，主要包括腐殖化、厌氧分解和成岩作用。
腐殖化是有机质在沉积过程中经历的最早一步演化过程，其中有机物质被微生物分解为可溶解的有机质和难溶解的有机质。
随着沉积过程的不断进行，有机质逐渐被厌氧微生物分解，产生甲烷等气体和硫化物等物质。
最后，有机质在沉积岩形成过程中经历了成岩作用，其中高温和高压作用下，有机质逐渐转化为油气和煤炭等化石燃料。
最后，沉积环境中的有机质演化对于地球的生态系统功能具有重要影响。
有机质的演化过程不仅决定了化石燃料的形成和分布，也影响了埋藏油气资源的产量和质量。
此外，有机质的演化还影响了地球上的气候变化和物种多样性。
有机质丰富的沉积岩可以作为地球气候变化的记录，通过对古代有机质的分析，人们可以了解到过去的气候环境变化情况。
同时，沉积环境中的有机质也是生态系统中重要的能源来源，通过食物链的传递和循环过程，维持了地球上各种生命形式的生存和繁衍。
综上所述，沉积环境中有机质的来源与演化对于理解地球的生命演化历史和生态系统的功能起着重要作用。
有机质的来源主要包括生物体的残骸、微生物活动和沉积过程中的有机碎屑。
生物体的化学组成
第四章 生物体的化学组成
各种有机质的平均组成及其意义
生物体的平均元素组成（据黄第藩，1982，王启军，1984）
元素组成
C
藻类、浮游植物 68
生 细菌、酵母 50
物 浮游动物
57
体 陆生植物
54
植物木质部 50
H
O
N
9.8
20
2.2
6.7 12.4~30.5 12.4
8.5
33 2.75
6
37 2.75
H／C原子比
第四章 生物体的化学组成
各种有机质的平均组成及其意义
由图表可以看出：（1）作为有机质的演化产物，石油相对 富氢贫氧，煤化作用早期的泥炭相对贫氧富氢，而高阶煤相对 富碳贫氢。与此相比，各类生化组分中，脂类在元素组成上相 对富氢贫氧，与石油最为相近，而碳水化合物（纤维素），尤 其是木质素，与泥炭最为接近，蛋白质则介于两者之间。由此 不难理解，脂类只需要经过少许变化即可成为石油，因而应该 是最为有利的成油先质，而碳水化合物和木质素可能主要倾向 于成煤，但它可以成为重要的生气先质（以后介绍）。蛋白质 则可能因为易于分解、丹宁等则可能因为数量较少而成烃意义 有限。（2）就各类生物体与石油的元素组成的比较来说，浮游 植物、浮游动物和细菌易于成油，而高等植物更易成煤。
第四章 生物体的化学组成
天然产生的生物主要包括浮游植物、细菌、 高等植物和浮游动物。但如果从元素组成上 来考察，它们均主要由碳(C)、氢(H)、氧(O)、 氮(N)、硫(S)等元素组成，如果从生物化学 组分来考察，它们主要由糖类、脂类、蛋白 质、核酸及（高等植物的）木质素所组成， 此外，还有少量维生素、激素和无机的矿物 质（无机盐）。沉积有机质来源于生物体， 它应该在一定程度上继承了原始生物体的元 素组成和化学组成特征，这正是我们研究生 物的化学组成的原因。
4 沉积物的搬运和沉积作用
第四章沉积物的搬运和沉积作用4.1 搬运和沉积中流体的基本类型4.2 沉积物的搬运方式和沉积方式概念回顾—1、地质作用：造成地壳物质组成、结构构造发生变化的作用，包括外力和内力地质作用。
沉积物的风化、搬运和沉积作用主要受控于外力地质作用。
—2、地质营力：地质作用的能量。
地质营力一方面破坏着地壳岩石，同时又形成新的岩石。
—3、介质：传播能量的媒介。
风化、搬运和沉积作用的介质类型有三种（三态）：—液态（水）：—固态（冰川）：—气态（大气和风）—4.1.1 牵引流—4.1.2 重力流4.1 搬运和沉积中流体的基本类型4.1.1 牵引流—属静水流（弱水流）作用的流体，能沿沉积底床搬运沉积物的流体。
在自然状态下，包括河流、海流、波浪流、潮汐流、等深流、大气流等。
—沉积特征：沉积物颗粒呈明显的分层性，小的颗粒在上，大的颗粒在下。
—牵引流的搬运力：作用在沉积物上的推力(牵引力)，推力主要取决于流速，推力越大则能搬运的沉积物颗粒越大。
—牵引流的负荷力（或称载荷力)：主要取决于流量，负荷力越大则能搬运的沉积物数量就越多。
—实例：山间急流；长江。
4.1.2 重力流—由沉积介质与沉积物混为一体整体搬运（又称密度流和块体流，整体混浊度大）。
—沉积特征：沉积物颗粒在流体中均匀分布，无分层性，呈混浊状态。
—重力流的搬运力：由水与沉积物高度混合（高密度流体），在重力作用下，使混合的流体整体移动。
—思考：—易发生重力流的场所？—重力流的沉积发生在何时？牵引流与重力流的对比脉动沉积物位能大于其内部凝聚力或摩擦阻力泥石流、颗粒流、液化流、浊流重力流持续水流活动河流、潮流、沿岸流、等深流牵引流表现特征触发机制主要类型重力流的平均流速比相应规模的牵引流要小。
重力流随着密度降低，可向牵引流转变。
4.2沉积物的搬运方式和沉积方式—4.2.1 机械搬运和沉积作用—4.2.2 溶解物质的搬运和化学沉积作用—4.2.3 生物的搬运和沉积作用4.2.1 机械搬运和沉积作用1.牵引流的机械搬运和沉积作用（1）搬运方式：—悬浮（图4-2A）—跳跃（图4-2B）—滚动（图4-2C）碎屑在牵引流中的搬运方式（2）牵引流的搬运特点和载荷—牵引流的搬运方式与颗粒大小有关，而颗粒大小又与流速大小有关。
湖泊沉积有机质分解的基本过程
湖泊是地球上重要的淡水资源，同时也是重要的有机质沉积地。
有机质在湖泊中经历了一系列的分解和转化过程，影响着湖泊的生态系统。
本文将重点探讨湖泊中有机质分解的基本过程。
一、有机质在湖泊中的来源1. 湖泊中的有机质主要来源于水体中的植物、动物残体和粪便，以及陆地输入的有机质。
2. 进入湖泊的有机质经过长期的沉积和压实作用，形成了湖泊沉积有机质。
二、有机质分解的基本过程1. 化学分解有机质在湖泊中首先经历化学分解的过程。
在水体中，有机质会与水中的氧气发生化学反应，产生二氧化碳和水。
这是有机质分解的最基本的化学过程。
2. 微生物分解微生物是湖泊中有机质分解的重要驱动者。
湖泊中存在着大量的细菌、真菌和其他微生物，在适宜的环境条件下，它们会利用有机质来进行自身的代谢活动，将有机质分解成简单的有机物和无机物。
3. 氧化还原反应有机质的分解过程中伴随着氧化还原反应。
在有氧条件下，有机质会被氧化成二氧化碳和水；在缺氧条件下，有机质则会被还原成甲烷等有机物，这也是湖泊产生甲烷的重要过程。
三、影响有机质分解的因素1. 温度温度是影响湖泊中有机质分解速率的重要因素。
一般来说，较高的温度能够促进有机质的分解速率。
2. 氧气含量氧气是维持湖泊中有机质分解的重要条件，充足的氧气能够促进有机质的分解。
3. 微生物活性微生物的活性直接影响着有机质的分解速率，较高的微生物活性能够加速有机质的分解。
四、有机质分解的生态作用1. 营养循环湖泊中的有机质分解为湖泊生态系统中的营养物质循环提供了重要的物质基础，维持着湖泊生态系统的稳定性和健康发展。
2. 甲烷释放有机质分解是湖泊中甲烷释放的重要来源，而甲烷是一种强力的温室气体，对地球的气候变化具有重要的影响。
3. 水质改善有机质的分解能够降解有机污染物，对于改善湖泊水质具有重要的意义。
湖泊中有机质的分解是一个复杂而又重要的过程，它直接影响着湖泊生态系统的结构和功能。
对于湖泊管理和保护来说，需要重视有机质分解过程的研究，加强对湖泊生态系统的监测和保护，促进湖泊的可持续发展。
地球化学-第四章生物标志物2
成熟度分析 除细菌来源的正烷烃无奇偶或偶奇优势外, 其它来源的正烷烃未成熟时总是分布不均,随成 熟度增高,奇偶优势消失,高碳数正烷烃向低碳 数正烷烃转化。 + 因此:CPI 、OEP 趋近于1, C21 / C22 增大 CPI的计算公式不是固定不变的,可以根 据实际资料自己修改公式,但是在处理同一 批资料时,公式应一致。 低成熟阶段,正烷烃低碳峰群首先平滑, 高碳峰群滞后平滑。
三环萜烷的碳数分布可反映有机质成熟度随地温升高三环萜烷的长侧链就会不断断裂碳数减四五环三萜化合物五环三萜化合物是非常重要的生物标志化合物它们几乎分布于所有的石油和岩石抽提物中
第二节 正构烷烃
正构烷烃
正烷烃又叫饱和直链烃，具有CnH2n+2通式。 常温下，C1—C4同系物是气体，C5—C17为略带臭味的 无色液体， C18以上均为固体，因外观似石蜡又称“石 蜡烃”。
高分子量奇数碳正构烷烃常出现于富含陆源 碎屑沉积岩系的有机质中。一般认为，这些烃来 自于高等植物中的蜡，蜡水解为含偶数碳的高分 子量酸和醇，在还原环境下通过脱羧基和羟基转 化为长链奇数碳正构烷烃。 其碳数范围从nＣ10～nＣ40内的正构烷烃显 示出奇数碳原子比偶数碳原子占有强大的优势， 奇数碳与偶数碳的比值等于或大于10。尤其是n Ｃ23～nＣ35的奇数碳优势更为显著，其中正构烷 烃的主峰碳位置在nＣ27、nＣ29或nＣ31
第二节
正构烷烃
一、高分子量（nＣ25～nＣ33）具奇数碳优势 的正构烷烃
二、中等分子量（nＣ15～nＣ21）具奇数碳优 势的正构烷烃 三、具偶奇优势的正构烷烃 四、不具有奇数碳或偶数碳优势的正构烷经 五、具偶奇优势的正构脂肪酸
六、正构烷烃的应用总结
三、具偶奇优势的正构烷烃 具偶奇优势的正构烷烃一般出现在碳酸盐岩和蒸 发岩中，在原油中偶尔也可见到。
能源地质学
能源地质学图书名称：能源地质学出版单位：中国矿业大学出版社作者：陈家良责任编辑：宋党育出版时间：2004年3月装订：平装开本：16页数：324商品ISBN：ISBN 7-81070-860-0/P.39市场价:33.80元会员价:33.80元折扣: 100.00%节省:.00元前言能源是可以直接或通过转换为人类提供所需有用能的资源。
地球的能源分为可再生能源和非再生能源，可再生能源包括太阳能、地热能、水力能、风能、海洋能、生物质能、氢能等；非再生能源包括煤、石油、天然气、油页岩、核能等能源。
目前，人类利用的能源90%是非再生能源，即煤、石油和天然气，而可再生能源仅占10%.煤、石油、天然气和水力能很早就已大规模地用于人类的生产和生活中，故称为常规能源或传统能源，而太阳能、地热能、核能、海洋能等应用较晚，并需要在新的技术基础上加以系统开发和利用，称为新能源。
煤、石油、天然气、水力能从自然界得到后便可直接利用，称为一次能源，而经过加工或转换得到的能源，如电力、煤气、热能、氢能等称为二次能源。
地球上的能源，主要来自太阳时刻进行着的热核反应所释放出来的极其巨大的能量，这种热能使地球上产生大气和海水的对流和循环，造成风能、波浪能、洋流能，造成蒸发、降雨等水的循环，植物利用太阳光进行光合作用而得以生长和繁衍，动物依靠植物而生存，由于动植物的死亡、堆积、埋藏和变化而生成了煤、石油、天然气、油页岩等化石能源。
地热能则是地球自身产生的能源，而潮汐能是太阳系行星运行对海水、湖水等引力转换的结果。
核能是人类利用人工的方法，使原子发生核裂变或核聚变而产生出的巨大能量。
目前人类利用的能源主要是化石能源，即煤、石油和天然气，其次是水力能和核能。
据统计资料，世界上煤炭资源量约为15万亿t，目前每年的产量50多亿t；石油资源量约为3 000亿t，年产量50亿t；天然气的资源量约为400万亿m 3，年产量5万亿m3（相当于50亿t石油的发热量）。
沉积作用与地层演化关系探究
沉积作用与地层演化关系探究地层演化是指各种地质力量和地质过程对地球地壳进行长时间、大范围的改造和变化的过程。
而沉积作用是地层演化中的重要环节，它是地壳变化的记录者，可以通过研究沉积物的组成、结构和性质来推断地层的演化历史和地球环境的变化。
在地质学中，沉积作用是指固体物质沉积到地表或水中，形成沉积物的过程。
这个过程包括物质的搬运、沉积、压实等一系列的过程。
沉积作用的主要载体是水和风，它们在地球表面运动，将岩石碎屑、化学物质或有机物搬运到各种沉积区域，如河流、湖泊、海洋等。
沉积作用对地层演化有着重要的影响。
首先，沉积作用是地层形成的基础。
当地质力量和地质过程导致岩石破碎、侵蚀或溶解时，产生的岩石碎屑或化学物质会被水和风搬运到其他地方沉积下来，形成沉积岩。
沉积岩是地层的基石，它存储了丰富的地质信息，并记录了地层演化的历史。
其次，沉积作用对地层的垂直层序有着重要的控制作用。
根据沉积物的颗粒大小和沉积速度的不同，沉积物会在垂直方向上呈现出不同的层序特征。
例如，细颗粒沉积物在水中沉积速度较慢，会形成平行层序，而粗颗粒沉积物在水中沉积速度较快，会形成斜层序。
这些不同的层序特征可以让地质学家追踪地层的演化过程和地层之间的时代对比。
此外，沉积作用还可以为地层演化提供时间框架。
沉积岩中存在着一定的生物、地球化学和岩石学指标，可以用来确定岩石沉积的年代。
通过对这些指标的分析和比对，地质学家可以将不同地层的时代进行对比，并确定它们在地质时间尺度上的位置。
这为研究地层的时代对比和地层的演化提供了重要的依据。
最后，沉积作用还能够指示地球环境的变化。
沉积物的组成、结构和性质可以揭示当时的气候、水文、地貌和生物环境等信息。
例如，煤炭层的存在表明当时存在着湿润的气候和植被覆盖，而沉积物中的化石可以提供生物的种类和数量，进而推断出当时的气候和环境。
通过分析沉积岩中的这些信息，地质学家可以了解地球环境的变化过程，进而推断地层的演化历史。
油气地球化学
第四章沉积有机质1.说明生物的发育与沉积环境的关系？能解释原因吗？1〕海洋环境分为滨海、浅海、海湾和深海。
滨海水体动乱，含氧量高，由于水体能量过高，陆源，水生生物、高等植物、细菌、浮游动物均发育较少。
浅海环境由于阳光充足，温度适宜，江河、波浪、潮汐带来陆岸大量营养，故水生生物、浮游动植物、细菌均发育良好，陆源生物、高等植物发育良好。
海湾水生生物、细菌，浮游动植物十分发育。
深海区由于远离大陆缺乏营养来源，温跃层、盐跃层的存在又使深层含营养物的水不易升到表层，生物极少产量最低。
3〕湖泊分为滨湖、深湖、浅湖、半深湖相。
滨湖水体能量高，各种生物均不发育，浅湖区由于河流的注入，同时带来营养物质的陆源生物、水生生物、浮游动物发育中等，深湖、半深湖区由于比海洋浅的多，阳光充足，河流注入带来大量的营养物质，各种生物均十分发育。
2．以湖泊为例说明影响生物类型及沉积有机质发育的因素。
湖泊是大陆上地形相对低洼和流水聚集的地区，也是沉积物和有机质堆积的重要场所。
就有机质的供应来说，湖泊沉积环境出了本身产出的水生生物外，同时还由于琥珀的规模比海盆小，受陆原有机质影响较大，从而造成有机质来源的二元性。
此外，湖泊被大陆所包围，入湖的河流可以从四面八方带来有机质，造成陆源有机质来源的多方向性，使得其沉积物中的有机质具有二元多向性。
陆源有机质影响的大小，一方面与陆源有机质的发育程度〔取决于气候条件〕有关，同时还与湖盆的大小有关。
但总体上讲，越往湖盆中心，陆源有机质影响越小〔重力流影响除外〕。
就有机质的保存条件来说，尽管不同的湖盆有明显的差异，但总体上讲，从湖泊边缘到中心，随着水体逐渐加深，湖盆从滨湖，浅湖逐步过渡到深湖半深湖相，水体的搅动程度逐渐减弱，沉积物逐渐变细，环境的复原性逐渐增强，有机质的保存条件逐渐变好。
1/10总体上看，从湖盆边缘到中心，有机质的丰度逐渐升高，陆源有机质的奉献逐渐减少，有机质类型逐渐变好，且复杂，一般在大型湖泊的深湖相，由于远离陆源有机质的影响，根本上以产烃能力强的水生生物奉献为主，有机质类型好。
石油大学地质学基础——第四章 沉积岩
常用的碎屑颗粒粒度分级表
2的几何级数制 粒 巨 粗 中 细 粗 中 细 砾 砾 砾 砾 砂 砂 砂 粉砂 细粉砂 砂 级 划 分 巨 中 砾 卵 砾 砾 石 石 颗粒直径(毫米) ＞256 256～64 64～4 4～ 2
2～1 1～0.5 0.5～0.25 0.25～0.125 0.125～0.0625 0.0625～0.0312 0.0312～0.0156 0.0156～0.0078 0.0078～0.0039
包括发生变质作用以前或因构造运动重新抬升到
地表遭受风化作用以前所发生的一切作用。
成岩作用类型：
压实作用、压溶作用 胶结作用、交代作用
重结晶作用和矿物的多形转变作用
溶解作用
（1）压实作用 沉积物在上覆水层和沉积层的重荷(压力)下， 或在构造形变的作用下，发生水分排出、孔隙度降低、 体积缩小的作用。
粘土的孔隙度80%
20%
（2）压溶作用 随埋藏深度的增加，碎屑颗粒接触点上因压力增大， 发生晶格变形和溶解作用。 压实作用和压溶作用是持续进行的。
（3）胶结作用 从孔隙溶液中沉淀出矿物质（胶结物），将松散 的颗粒固结起来的作用。 是碎屑沉积物的主要成岩方式。
常见的胶结物有：硅质、钙质、铁质、粘土、石膏等。
2. 沉积岩的分类
根据沉积岩原始沉积物质成分的来源 1.母岩风化产物为主的沉积岩 碎屑岩 化学岩
砾岩 砂岩 粉砂岩 粘土岩 碳酸盐岩 硫酸盐岩 卤化物岩 硅岩 其它化学岩
3.生物遗体为主的沉积岩 2.火山碎屑物质为主的沉积岩
可燃有机岩 非可燃有机岩
火山碎屑岩
煤 油页岩
第二节 沉积岩的一般特征
1. 沉积岩的化学成分 与岩浆岩类似，相对富Fe 3+ 、Na2O、H2O、CO2。 2. 沉积岩的矿物成分 岩屑、矿屑、粘土、蒸发矿物、碳酸盐等。暗色矿物很少。 3. 沉积岩的颜色
沉积有机质的形成作用对沉积有机质物质组成的影响
墨化 作用 。煤 主 要 是高 等植 物通 过 复杂 的物 理 化学 以及 生 物 作用形 成 ，泥
炭可 经过 褐煤 、亚烟 煤 、烟 煤 到无 烟煤 和超 无烟 煤 的 各阶 段 的发展 泥炭 化 作用 是 高等 植 物 向沉积 有 机质 转变 的 一个 主要 作 用之 一 ，具 体通 过凝 胶 化 作 用 、丝炭 化 作用 和残 植 化作 用 得 以实现 。煤 的有机 显 微组 成可 分 为三 大 组 ， 即镜质 组 、壳 质组 和 惰质 组 。镜质 组 是植 物 的根 、茎 、叶在 强覆 水 的还 原条 件下 ，经过 凝胶 化 作用 形 成 。细胞 壁称 为 结构 镜质 体 ，结 构镜 质 体 的细 胞 结构 保存 完 好 ，表 明当 时 的沉积 特 点是 快速 沉 积 、凝 胶化 作用 时 间比较 短 ，空 气 或者 水 中的 氧无 限量 的进 入 ，会 发 生腐 朽作 用 ，很 难有 产 物 无得 以保存 。镜 煤往 往 是植 物 的根 、茎 、 叶在 强覆 水 还原 条 件下 形成 ， 以结构 镜 质体 和均 质 镜质 体 为主 ， 是优质 的煤岩 成 分 ；彻底 的 凝胶 化作 用
高等 植物 演化 过程 与 工业 性煤 层 的聚 集地 地质 进程 关 系密 切 。在 成煤 过程 中 ，有相 当数 量 的菌 类等 微生 物参 与 ；据 研 究 ，微 生 物 至少提 供 了美 国 佛 罗里 达州 泥炭 有机 物 质 的５一 ０ 以上 。微 生物 对于 煤层 中同生 矿 物的 形成 ％ １％ 有 重要 作 用 ，黄 铁 矿 是 富钙 煤 是 一 种 常 见 的 同生 矿物 ，在 富 钙 水 的 作用 下，泥 沼偏碱 性 ，大量 微生物 繁 殖，通 过 生物化 学作 用产 生ＨＳ ２ ，与随 水流 进 入泥 沼 的铁 离 子作用 可 以最 终形 成黄 铁矿 。低等 生 物在 元古 代 和早 古 生 代 的某 些特 定 的环 境下 聚集 形 成 了最早 的煤 —— 石 煤 。沉积 有 机质 中含 有 大 量 的生物 有机 碎 屑 ，对这 些 生物 碎屑 的 生物 学分 析 ，是研 究 沉积 有机 质 成 因 、评价 煤用 途 等 的重要 途径 。就煤 而言 ，泥 炭 沼泽 是 决定 煤相 的重 要 因素 。在北 半球 的 某些 石炭 纪 的泥 炭沼 泽里 ，泥炭 的形 成往 往 以森 林 沼泽
有机质演化与生烃模式(1)
①生物化学生气阶段
②热催化生油气阶段
③热裂解生湿气阶段
④深部高温生气阶段
2.根据有机质成熟度进划分
成熟度(maturity):在温度的作用下有机质的热演化程度
镜质体反射率 Ro：镜质体反射光的能力
①未成熟阶段(immature) ②成熟阶段(mature)
③高成熟阶段(high-mature) ④过成熟阶段(over-mature)
干 酪 根 热催 化
大量 石油
热裂 解
凝析 气
热 变质
干气
未熟－ 低 熟 石油
残余 干酪根
干酪根 残渣
次石墨
生物化学生 气阶 段 成岩作用阶 段 （Diagenesis ）
热催化生油 气阶段 热热裂裂解解生生凝湿析气阶气段阶段 后生作用 阶段
（Catagene sis ）
深部高温生 气阶段 变生作用阶 段
第四章 石油天然气的生成与烃源岩
第四节 有机质演化与生烃模式 （1）
一、有机质演化阶段的划分
干酪根的演化 ①成岩作用阶段
主要表现为氧的消耗 ②退化作用阶段
主要表现为氢消耗 ③ 变生（交替）作用阶段
碳高度富集
（据B. Tissot, 1984）
一、有机质演化阶段的划分
1.根据油气生成机理和产物类型划分
一、有机质演化阶段的划分
< 1.5m
1 0~60℃
R O<0. 5 %
生 油门限
挥发物
生油 窗
1.5～4.0K m
4 . 0～7 . 0K m
7 .0～10Km
6 0~ 18 0℃
180~250 ℃
2 50~375 ℃
RO＝0.5%～1.2％ RO＝1.2%～2.0％ RO>2.0％
第四章沉积有机质的演化作用
5）煤的工艺性质发生变化，Vdaf、Hdaf、Qdaf、Cdaf Ad ；
6）常有围岩蚀变现象，变质岩、变质结构
安徽淮北某煤矿煤的接触演化分带（引自杨起等，1979） 1 辉绿岩；2 二级天然焦；3 一级天然焦； 4 无烟煤； 5 贫煤；6 瘦煤；7 焦煤； 8 焦肥煤；9 夹矸；10 采样位置
5 4 3
后残余释放热导致沉积有机质发生演化，岩浆侵
位时对地层造成的压力也对演化起到了重要推动 作用。因此，岩浆接触热演化作用对沉积有机质 具有短时高温的作用特征。 岩基、岩株、岩床、岩墙、岩脉
特征：
1）变质范围窄于深成热变质和区域岩浆热变质； 2）接触带上被烘烤成天然焦或石墨； 3）变质程度、变质带宽度随离岩体的距离而变化，且 分带明显： 4）出现热变组分和热变结构，各向异性质、小球体等 镶嵌结构；
人工模拟条件下沉积有机质演化温度效应的资料对比 中国平顶山煤热模拟结果 温度(℃) 常温 200 250 Ro,max (%) 1.08 1.10 1.11 温度(℃) 300 350 500 Ro,max (%) 1.21 1.79 2.74 加热速率 缓慢 中等 快速 前苏联煤热模拟所需温度 (℃) 长焰煤 70~90 80~120 <300 肥 煤 瘦 煤 无烟煤 300~350 350~450 600~700
四、热水变质作用
热源： 1）深部岩浆分异的气液 2）高温承压水引起的地热异常 特征： 矿化现象—形成低、中温热液矿脉 原因：断层、岩层热导率等 事例：青海的热水煤田QM—WY 内蒙古伊敏煤田五牧场矿区HM—WY 云南西部腾冲第四纪泥炭变成烟煤
沉积有机质显微组分在演化过程中的脱氢、脱氧轨迹（据克瑞维伦，1961） A，藻类体；E，角质体；V，镜质组；F，丝质体
沉积学参考资料
沉积学参考资料：干酪根分类及镜质组反射率（沉积有机地球化学）一、干酪根的显微组分1、类脂组：主要来自藻类，由类脂体组成，具有较高生烃潜力，分为：①藻质体：主要由蓝藻、绿藻、甲藻、疑源类形成。
②无定形体：多是水生生物和藻类彻底分解的产物。
2、壳质组：来源为高等植物的壳质组织，含有高级脂肪酸、高级醇、酯，水解或还原可生烃。
①角质体：植物的叶、枝、芽的最外层，由角质物质组成，角质层内储藏有脂肪酸。
②树脂体：植物的树脂形成。
③孢粉体：孢粉形成，脂类和蛋白质丰富。
3、镜质组：干酪根中的主要显微组分之一，含量平均4~30%，来自高等植物的木质纤维部分。
①结构镜质体：木质结构较清晰，可见植物的导管、纤维、纹孔结构。
②无结构镜质体：植物组织被水浸泡吸水膨胀，组织结构变形、破坏、消失，分解后产生的腐植酸溶液凝聚，经过生物化学作用形成无结构镜质体。
4、惰质组：高等植物的木质纤维组织，经丝碳化作用形成，仅极少量生成天然气。
反射率最高，无荧光。
生烃潜力：①藻质体和以藻类、细菌为主形成的富氢无定形体生油潜力最大。
②壳质体和部分富氢无定形体次之。
③镜质组和贫氢无定形体不利于生油，一定埋深经过温压作用有利于生气。
④惰质组基本没有生油潜力。
水生烃源岩的主要干酪根类型和生烃潜力和沉积速率的关系干酪根显微组分鉴定特征二、干酪根的类型划分三、陆相烃源岩成熟阶段划分标准注解：参数一：αααC29甾烷20S/（20S+20R）；参数2：C29甾烷ββ/（ββ+αα）；TTI：时间-温度指数，公式为：TTI=Σ2n×（△tn）,表示时间与温度两种因素同时对沉积物有机质成熟度的影响，用来预测一个沉积盆地中烃类生成的时间、液态烃裂解为气态烃的深度的，成藏史图上可确定生油窗.四、干酪根类型综合分类五、有机质演化过程中镜质组反射率的变化[镜质组反射率是古地温史（有机质热演化程度）的指标，镜质组反射率随埋深（温度）增加呈指数增长。
根据镜质组反射率划分有机质的演化阶段]镜质体反射率：指镜质体——煤、有机碎屑、干酪根等对垂直入射于其抛光面上光线的反射能力，公式为：RO（油浸介质反射率）=Ir（反射光强度）/Ii（入射光强度）×100测定位置样品的反射率的样品需要用未知样品的反射光强与已知标本的反射光强度作比较，公式为：RC=RS=IC/IS镜质体反射率反映石油成熟度的原因：干酪根属于吸收性物质，干酪根演化成分加深，各种组分之间的反射色及突起差别逐渐消失，整个变化过程中，镜质体反射率增大的变化趋势平稳均一，和其他化学成熟作用参数之间基本上为连续函数关系，演化程度加深镜质体反射率增加，这些都与镜质体向石墨型晶体演化有关，向石墨演化的过程中，干酪根的芳香核缩聚程度越来越大，含氢量越来越少，形成更致密的结构单元，透射率（吸收光线的能力）降低，反射率增高，镜质体的反射率测定不受干酪根类型变化的影响，与有机质成熟度之间具有良好的相关性，能够良好地反映出生油岩的时间-古地温史、有机质热演化的指标。
2011 第四章 有机质的产生、聚集及生物圈的演化
生活能 力很强
繁殖率居一 切生物之首
许多发育于沉积物中的细 菌死亡后易于被保存下来
因此，它可能是仅次于浮游植物的有机质的第二 大来源。
3、浮游动物
自氧的浮游植物
食 高产率 食物提供者（远多于） 物
链 对有机质沉积的贡献大
异氧的浮游动物
发育 食物消费者（远少于）
对有机质沉积的贡献小
但低等浮游动物的数量较大，而且其繁殖率高， 因而对形成沉积有机质有一定的贡献。
其次，生物的演化是从原核到真核以及此后从无 性生殖到有性生殖的发展。
从原核到真核是生物由简单到复杂的转折点。一切高等 的多细胞生物都是以真核细胞为基本单元的。
真核生物的发育推动了生物的其它三大进化： （1）有性生殖的出现，大大提高了生物的变异性和适应性； （2）动植物的分化，形成动、植、菌三级生态系统； （3）从单细胞到多细胞的发展，使生物机体复杂化。
小循环 大循环
第四节 不同环境的生物产率
不同水 体环境
阳光、 养料 等
生物发育 极不平衡
沉积物中有机 质极不均衡
一、海洋环境
现代海洋空间巨大，环境的差异性和分带现象十 分明显。生物的产率主要受阳光、养料（包括二氧化 碳、氮、磷和微量有机质（维生素））和海水的混合 作用所控制。
阳光
两极地区的海洋表面 大洋的深处 混浊的滨海水域
第三节 有机碳的循环
在自然界中，元素和物质的运动常常具有循环 的特性，碳元素也不例外。
光合作用
无机碳
有机碳
呼吸、菌解、氧化、燃烧等作用
石油与天然气的形成只不过是 这种循环的一个组成部分。
一、有机圈的概念
有机圈即生物及其产生的有机质分布的空间。它 不仅包括生物圈，而且包括沉积岩石圈。
能源地质学复习资料-地质工程类学生必备
能源地质学复习资料-地质工程类学生必备
50~90%范围内，液态烃产率达到45~250kg/t 的页片状岩石称为油页岩。
泥炭沼泽的概念：地表土壤充分润湿，有季节性或长期性积水，而且生长了大量的喜湿植物，在地洼地带堆积有机质，并使其转化为泥炭层的地区。
盆地反转：指原为隆起或沉降地区向相反方向的一种构造转化。
形式：正反转与负反转。
希尔特定律或规则正常热演化作用沉积有机质的演化程度随埋深的加大而增高的现象。
油气的初次运移和二次运移：1、初次运移：油气离开母体的运移2、二次运移：油气进入孔隙之后的所有运移。
圈闭的成因分类①构造圈闭②地层圈闭③岩性圈闭④混合圈闭。
油气藏：油气藏是单一圈闭内具有独立压力系统和统一油水（气、水）界面的油气聚集，是地壳中最基本的油气聚集单位。
油气藏的分类：1）构造油气藏：背斜油气、断块藏油气藏2）地层油气藏：地层不整合油气藏、地层超覆油气藏3）岩性油气藏：透镜体油气藏、岩性尖灭油气藏、礁块油气藏4）混合型油气藏：地层-构造，-构造岩性。
圈闭:圈闭是地下储集层中能够阻止油气继续向前运移，并且使油气在其中聚集起来的一种场所。
圈闭形成的必要条件：储集层盖层遮挡条件（封闭条件）沉积盆地：是地壳或岩石圈局部下沉和沉积物在其中不断填充过程中的一种地壳构造一般有一个或几个沉积中心，沉积物的发育特征明显受盆地的限制。
能源盆地赋存有化石能源资源的盆地出现于地壳区域构造格架的一定部位和其构造演化的一定阶段。
沉积有机质演化物理、化学标志应具备的条件①演化程度相同时，性质稳定或变异性较小②在沉积有机质中分布广泛，易于。
石油地质学重点整理
第1章石油概念：石油(Petroleum)是以液态形式存在于地下岩石孔隙中的可燃有机矿产。
（石油是由各种碳氢化合物与少量杂质组成的液态可燃矿产）类型：石蜡型、环烷型、石蜡-环烷型、芳香-中间型、重质降解原油（芳香沥青质型、芳烃环烷型）逆蒸发原理：当地下温度压力超过临界条件后，液态烃逆蒸发形成凝析气。
当油层中烃类系统的温度(或压力)介于临界温度(或压力)和临界凝析温度(或压力)区间，凝析油发生的等温增压(或等压降温)反常气化现象。
烃类纯物质的相态：在温度一定时，随压力增加，体积缩小，到达露点A后，压力不变而体积继续缩小，直到泡点B后，压力增大体积变化甚微，露点A为开始液化的点，泡点B为完全液化的点，A-B为气液两相共存区段，其对应的压力为饱和蒸汽压，大小取决与温度，温度升高，A-B线段逐渐缩小，直到临界点K。
多组分烃类相态及凝析气藏的形成：多组分烃类物系相态图与烃类纯物质的相态图不同，其露点线和泡点线交绘于临界点K，所围区域为气液两相共存区，临界凝析压力点K2和临界凝析温度点K1之间为逆凝析区，在该区内，低压条件下（B3）为气态，压力增大到（B2）后，压力增大液相反而减小，到B1点则完全气化，这与正常蒸发概念完全相反，称为逆蒸发，相反的过程称为逆凝结，凝析气（油）藏的形成正是逆蒸发（逆凝结）相态转变的结果。
临界凝析温度点K1：多组分相态中，不管压力多大，凡高于此温度便不能形成液体。
临界凝析压力点K2：多组分相态中，不管温度高低，凡高于此压力便不能形成气体。
海陆相石油的区别第2章总孔隙度（绝对孔隙度）（total/absolute porosity ）：岩样中所有孔隙空间总体积与该岩样总体积的比值，以百分数表示：%100t ⨯=Φr tp V V有效孔隙度（effective porosity ）岩样中相互连通的、在一般压力条件下可以允许流体在其中流动的孔隙空间总体积与该岩样总体积的比值，以百分数表示：%100e ⨯=Φr cp V V常简称为“孔隙度”；储量计算的重要参数；储集层大多在10-20%碎屑岩孔隙类型Schmidt 等参照研究程度较高的碳酸盐岩孔隙类型(结构类型)，结合碎屑岩的具体特点，将碎屑岩中孔隙类型分为5种类型：1）粒间孔隙局限于粒间的孔隙。
第四章成岩阶段有机质的微生物分解和演变
而主要来 源于水生生物， 在还原环境下 形成的物质可 称为腐泥质。
土 壤 中 腐 殖 质 以 酚 结 构 为 主 ， 脂 肪 结 构 较 少 。
二、腐殖质的组成、结构及性质——3、腐殖酸性质
① 溶解和溶胶性质：腐殖酸或多或少溶于碱性、弱酸性及中性溶液， 如NaOH、KOH、(NH4)2PO4、草酸、酒石酸，也溶于醇、醛、酮、吡啶等有 机溶剂。 腐殖酸由极小球状微粒组成，粒径8~10nm，具有胶体特性。其表面积 大、粘度较高、吸附力强，可吸附其它分子和粒子。 ② 弱酸性质：由于腐殖酸中酸性基团上活泼氢的存在使其具有弱酸性， 其酸性强度取决于羧基和酚羟基的含量。 富啡酸强于胡敏酸 缩合作用 羧基较少 中性胡敏素 ③ 热解性质：加热腐殖酸，随温度升高，碳含量增加，氧含量减少。 250℃~400℃：侧链断裂；500℃以上腐殖酸“核”分解；540℃不再含氧。 ④ 分子量：没有固定的分子量。 湖泊腐殖酸分子量约6400，沼泽泥炭腐殖酸分子量约7600。从富啡酸到 胡敏酸分子量逐渐增加，富啡酸约626~2000，胡敏酸2000~2000000。
② 压力高达1000atm
③ 介质pH值可从1到11，最适宜的pH值范围是6.5到8。 ④ 细菌可以在淡水和高饱和盐溶液中大量繁殖。 在一些极端环境，如火山热泉、冰冻极区、酸性热泉、高盐湖中都 有细菌存在。微生物生长最重要的限制因子是营养物质。只在有大量有 机物质存在，这种或那种群落的微生物就会大量生、繁殖。
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位置：Ro,max 1.3%
JM
Vdaf 29%
（二）芳香体系缩聚过程
芳环 缩合芳环
平面碳网
芳香稠环体系 基本结构单元:
延展度（La）
堆砌度（Lc） 层面间距（d） 碳网层数:堆砌度 与层面间距之比
沉积有机质大分子基本结构 单元维度示意图 （转引杨起等，1979）
• 沉积有机质缩聚过程主要起源于三种反 应机制， • 芳构化作用
非芳香化合物经由脱氢生成芳香化合物的作用机制
Cdaf 87%
作用：芳构化作用、环缩合作用、热解作用
第 产物：生油停止，CH 大量生成，裂隙气大量生成 4 二 次 光性 （荧光性消失，显微组分各向异性增长）； 跃 最小 密度、水分、硬度、孔隙度、孔容、内 变 物性： 表面积、湿润热；
最大
第 三 次 跃 变
结焦性、发热量、脆度、内生裂隙
Ro,max 2.5% WY Vdaf 8% Cdaf 91% 位置： 热裂解（脱甲基）作用 作用：
• 环缩合作用
分子间或分子内彼此原不相联结的两个碳原子联结起来形成新 的碳——碳键，从而生成新的化合物的反应。
拼叠作用
基本结构单元之间相互联结而使沉积有机质化学结构短程有序 化范围增大的作用。
作业： 简述沉积有机质演化的地 球化学机理在阶段性与阶跃性 上的表现特征。
二、有机质演化的地质因素
（一）受热温度
120~140 >150 <300
150~180 250~350 420~480
结论
• 第一，当其他地质因素相同或相似时，沉积有 机质受热温度升高，其演化程度增高，生烃量 增大； • 第二，受热速率不仅是控制沉积有机质演化程 度的重要因素，同时也隐含着时间的因素，是 短时高温或长时低温作温度受控于构造历史及其控制之下 古地热场类型和历史； • 第四，受热温度降低，沉积有机质的演化作用 将会停止，这是沉积有机质演化具有不可逆性 的具体体现。
人工模拟条件下沉积有机质演化温度效应的资料对比 中国平顶山煤热模拟结果 温度(℃) 常温 200 250 Ro,max (%) 1.08 1.10 1.11 温度(℃) 300 350 500 Ro,max (%) 1.21 1.79 2.74 加热速率 缓慢 中等 快速 前苏联煤热模拟所需温度 (℃) 长焰煤 70~90 80~120 <300 肥 煤 瘦 煤 无烟煤 300~350 350~450 600~700
第三节 沉积有机质 演化的地质－地球化学机理
一、有机质演化的地球化学机理*
二、沉积有机质演化的地质因素
一、演化的地球化学机理
演 缩聚作用：芳香稠环体系增大 化 降解作用：边基侧链发生降解 固态残余有机质 流体有机质
（一）脱边基侧链过程
脱氢过程：烷基与大分子骨架之间化学键的断裂 脱氧过程：羰基、羟基、醚基、羧基等与骨架的 键裂以及水、二氧化碳等逸出的过程 理想终点：H/C和O/C原子比均等于零
芳构化作用 跃变 沥青化作用 热裂解（脱 环缩合作用 甲基）作用 机理 芳构化作用 热裂解作用 原生腐殖酸 演化 消失，进入 产物 生油窗, 出 现次生组分 生油作用基 本结束, 甲 烷开始大量 生成 热裂解气大 量生成, 干 气生成达到 高峰
镜质组反射 镜质组的密 镜质组光学 主要 率开始显著 度、水分、 各向异性显 物理 增高, 次生 显微硬度、 著增大, 显 性质 荧光开始出 孔隙率等达 微硬度开始 变化 现 到最小值 急剧增高
• • • •
第一阶段，简单函数关系模型， 第二阶段，受热时间-经验法模型， 第三阶段，为反应活化能—温度函数模型， 第四阶段，平行化学反应动力学模型。
沉积有机质成熟度与温度－时间关系的图解模型 （引自Bostick，1979）
结论
• 第一，受热温度如果无法达到临界活化能的需求，时 间效应则不显著； • 第二，在其他地质因素相近的情况下，演化程度的高 低取决于受热时间的长短； • 第三，演化程度与时间和温度的关系服从时温补偿原 理，短时高温和长时低温有可能达到同样的演化程度； • 第四，沉积有机演化是一个连续的过程，在一个不存 在构造不整合面的垂向连续剖面上，演化程度不应该 发生间断现象。
（三）演化压力
静压力——上覆岩柱的重力所引起
动压力——构造挤压应力和构造剪切应力
静压力和动压力有利于沉积有机质物理性质的改变， 对其化学结构的改变起促进作用。
物理性质（孔隙性、全水分含量、发热量）
化学性质（反射率的变化）
结论
• 第一，静压力对沉积有机质化学结构的影响水分微弱， 甚至可能由于妨碍气、液态反应产物的逸出导致反应 体系无法达到新的平衡，进而阻碍了化学结构演化的 进程， • 第二，尽管静压力对化学结构的演化可能是一种次要 因素甚至不利因素，但静压力和动压力均可直接导致 沉积有机质的物理性质的改变，从而间接的促进演化 的进程； • 第三，强烈的构造剪切应力作用可促使芳香碳网或大 分子基本结构单元定向排列，极大地促进沉积有机质 化学结构的演化； • 第四，压力的影响一般只在局部发生，在区域上没有 重要意义。
第四章 沉积有机质的演化作用
第一节 演化的阶段与标志 第二节 演化产物 第三节 演化的地质－地球化学机理 第四节 沉积有机质的演化类型
第一节 演化的阶段与标志
一、 沉积有机质演化阶段
二、 沉积有机质演化标志
三、 沉积有机质演化跃变
一、 沉积有机质演化阶段 一、 沉积有机质演化阶段
沉积有机质的完整演化历程包括： 沉积作用：外、内营力地质作用 埋藏作用：内营力地质作用 风化作用：外、内营力地质作用 思考题：
（二）受热时间
演化时限：在某一温度段下演化发生进展的时
间，亦称有效受热时间。
演化程度与时间为线性关系，但与温度之
间表现为指数关系，因此温度是控制演化程度
的关键因素；如果演化程度一定，则温度与时 间互为补偿，即短时高温或长时低温可以达到 同样的演化效果。
• 就镜质组反射率为演化标志的模型而言，总体 上可概括为四大类模型与四个发展阶段，
沉积固态有机质产物演化的总体规律
① 某些原生显微组分消失，同时新生成了某些显微组
分；
② 肉眼可见的光泽逐渐增强，条带状结构趋于明显； ③ 显微组分的荧光性和透光性逐渐消失，反光性持续 增强； ④ 孔隙性、吸附性等物理性质出现规律性演化；
二 流体有机质产物
广义的石油
气态的天然气（不包括沼气） 液态的原油、 固态的沥青和地蜡等 正构烷烃
异常低热地热场：地温梯度小于2℃/100m 正常地热场：2~4℃/100m 异常高热地热场：大于4℃/100m
自然条件下沉积有机质演化温度效应的资料对比 贵州与河南煤 参数 成煤时代 最大埋深(m) 最高受热温度(℃) Ro,max (%) 盘县月亮田 晚二叠世 3650 105 0.92 惠水断杉 晚二叠世 4050 120 1.21 焦作焦西 早二叠世 3950 250~330 4.0± 参数 成煤时代 目前埋深(m) 上覆地层时代 Ro,max (%) 周口坳陷煤 南6井 早二叠世 897~1732 晚新生代 0.85 南 11 井 早二叠世 2940~4252 晚新生代 0.84
无机流体:H2O、CO2、N2以及某些稀有气体等
有机流体:烃类，包括石油和天然气。
石油天然气为有机质在演化中形成的衍生物 干气：泥炭～褐煤 阶段 天然气的形成经历 湿气：气煤~瘦煤阶段 干气：贫煤~无烟煤阶段 生油门限或石油生成线：褐煤~长焰煤阶段 生油死限或石油死亡线：焦煤阶段的初期 “生油窗”：生油门限与生油死限之间
地热场温度由大地热流形成，即地温梯度 乘埋藏深度再加上地表浅处恒温带温度。 地温梯度：单位深度条件下地温的变化幅 度，一般用℃/100m表示。 大地热流值：地温梯度与岩石热导率之间 的乘积， 用微卡 / 平方厘米 · 秒（ HFU ）或毫瓦 /米（ mW/m 2 ） 表 示。
1HFU=1微卡/（平方厘米· 秒）=41.86毫瓦/平方米
沉积有机质显微组分在演化过程中的脱氢、脱氧轨迹（据克瑞维伦，1961） A，藻类体；E，角质体；V，镜质组；F，丝质体
甲氧基（-COH3）和羧基 （-COOH）褐煤阶段的 消失， 演化阶段的关键标志 羰基（-C=O）逐渐脱落；
羟基（-OH）未成熟阶 段——泥炭的脱落较为显 著，但此后相当长的演化 阶段中脱落速度相对较慢， 进入高成熟（焦煤）阶段 后急剧脱落，在过成熟阶 段基本消失。
化学参数: Vdaf、Qdaf、 Mad 有机元素: Cdaf、Hdaf、Odaf及其原子比（H/C和O/C） 辅助参数：显微硬度、荧光参数以及某些光谱参数等
三 、沉积有机质演化跃变
沉积有机质演化过程中其物理、化学性质通过量的积累而在一定 演化位置发生显著的变化，这种变化反映出质变的特征，煤化
跃变或有机质成熟跃变
链烷烃 异构烷烃 饱和烃 环烷烃 单环 不饱和烃 芳香烃 多环
原油中的烃类
非烃
稠环
原
油
的 化 学 成
分
石油与天然气基本性质的差别
① 天然气的产出类型具有多样性的特征；
② 石油的化合物组成比天然气更为复杂；
分子量 石油： 天然气： 75~275 <20 H/C原子比 1.4~2.2 3~4
③ 两者在物理性质方面的差别更为明显； ④ 二者的运移能力、运移速度、运移规模有差异。
热裂解气（干气）高峰 产物：
壳质组反射率大于惰质组，各向异性（△R）增长 物性：
位置：Ro,max 3.7% WY3~WY2 Vdaf 4% Cdaf 93.5%