石油2-2生成油气的原始物质

干酪根的元素 含量分布
(据B.Durand & J.C.Monin,1980， 修改)
横座标：元素 含量/样品重量 ，%； 纵座标： 频率，%。 N-样品数；m-平 均值；a-碳；b氢；c-氧；d-有 机硫；e-氮
（三）干酪根结构和化学组成
2.干酪根结构
1）干酪根由核和链桥交联而成。链桥一般 为脂肪链、含硫、或含氧官能键，核和链 桥表面可有些官能团。 2）核由2~4个基本砌块组成。 3）基本砌块一般包含两层芳香族片状体。
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三、干酪根 Kerogen
★ 干酪根： 指沉积岩中不溶于非氧化性的
酸、碱和常用有机溶剂的分散有机质。
Kerogen在沉积岩中呈分散状态存在，是一 种分散有机质，主要存在于 粘土岩、泥晶碳酸盐 岩中。 通常，用氢氟酸处理岩样，即可分离出 Kerogen。 棕色到黑色粉末 ，镜下观察可以呈球 状、棒状、无定形等。
碳水化合物
木质素、丹宁
若干生物化学聚合物 的结构示意图
(据A.Y.Huc,1980)
（一）脂类（类脂化合物）
是生物体在维持其生命活动中不可缺少的物质之一。它包 括所有生物合成有机质中，不能溶于水，但能溶于有机溶剂 的物质，如：脂肪、有机酸、甾萜类化合物、蜡、色素等。
主要赋存于 低等植物（细菌、藻类）和 动物 中
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（一）干酪根的形成
干酪根的形成可分为两步：
①有机质转化为地质聚合物：
②地质聚合物转化成干酪根：
◇ 干 酪 根 的 形 成 及 演 化
（二）干酪根的数量和分布
干酪根在沉积岩中分布广泛，是地球上有机 碳最普遍的一种存在形式。
据测定 ：沉积岩中干酪根的平均含量为：
0.3%；地球上的干酪根含量约为：1016吨
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第二节
生成油气的原始物质
一、生物有机质
二、沉积有机质
三、干酪根
通过沉积作用进 入沉积物中并被埋藏 下来的那部分有机质
一、生物有机质及其化学组成
生物有机质→沉积有机质→油气
生物种类来源 沉积有机质的生物种类来源首先是浮游 植物，其次是细菌、高等植物、浮游动物。
生物有机体的基本有机组分： 脂类 蛋白质
后来将 Ro 引入烃源岩研究中，用以反映有机质向油气转化程 度。例如：Ⅱ型干酪根——
Ro：＜0.5%——0.5-1.3%——1.3-2.0%———＞2.5% 有机质未熟———成熟————高熟————过熟
2、各显微亚组分的特征
藻质体(Alginite)：
具有一定结构的藻类遗体。有较完整的形态，轮廓 清晰。透射光下黄色、黄褐色、淡绿黄色。在反射 光下呈深灰色，有微突起。有强烈荧光性。 无定形体(Amorphous)： 水生生物(如藻类)彻底分解的产物，在镜下无 一定形状，多呈不规则的团块、絮状或云雾状结构， 透射光下颜色为鲜黄、褐黄、褐色，透明至不透明。 成因 有多种解释
2、各显微亚组分的特征
丝质体(Fusinite) ：高等植物木质部分经强烈 炭化而成。形状有断块状、碎片状、条带状、 卵圆状。在透射光下为黑色，不透明。
（二）干酪根的数量和分布
在古代生油岩有机质中，干酪根含量一般在90%
～70% 。 干酪根是沉积有机质的主体，约占总有机质的 80～90% 。
干酪根在地层中的数量是很充足的，足以生成大量石油
和天然气。但不同沉积盆地中干酪根含量有较大的差别，而 不同类型的干酪根的生油潜力也不同。
（三）干酪根结构和化学组成
84.5 13
二、沉积有机质
通过沉积作用进入沉积物中并被埋藏下来的那部 分有机质称为沉积有机质，称为沉积有机质，又叫 地质有机质。
生物体 死亡 分解（化学，细菌） 气态的水溶成分 而散失
吞食
保存于沉积物中（只占0.8%左右） 据估算：每年海洋中低等浮游植物繁殖量 5000 亿吨， 若有 0.8% 保存于沉积物中，即大约有 40 亿吨埋于沉积物中， 若其中有1%转化为石油，即为4000吨油/年。那么从三叠纪 至今1.7亿年中，就可生成6800亿吨。这个估算很粗略，但 用它来说明成油所需的生物量是足够的。
H2COH CH
丹宁的组织和特征介于木 质素与纤维素之间，主要出 现在高等植物中，此外，还 有一系列酚类和芳香酸及其 衍生物广泛分布在植物中。 它们是沉积有机质中芳香结 构的主要来源，也是成煤的 重要有机组分。
HCOH
OH
CH3O O H2C HC HC H3CO O O OCH3
木质素
CH
OCH3 H2COH O CH HC-OCH3O
以透射光为基础的干酪根显微组分分类
腐泥组
在各种显微镜 下观察干酪根可以
发现，干酪根是由
颜色、形态和结构 各异的显微组分组 成的。
显微组 分
1、显微组分的来源及生油潜力 原始有机质 生油 潜力
↓ 生 油 潜 力 降 低 ↓
腐泥组 藻类和其它低等水生生物及细菌。 腐泥化产物，相对富氢 壳质组 陆生植物的孢子、花粉、角质层、 树脂、蜡和木栓层等，相对富氢 镜质组 植物的结构和无结构木质纤维， 来自高等植物 惰质组 丝炭化的木质纤维，来源于森林 火灾、再沉积有机质，相对富氧
藻类体1（腐泥组） 800 ×
藻类体2（腐泥组）
80 ×
2、各显微亚组分的特征
孢粉体 (Sporo-pollinite) ：草本、木本、水生和 陆生的孢子花粉体。常呈圆形、椭圆形、三角形、 多角形等单体，有时呈结合体，表面具有各种纹 饰或突起，颜色从黄绿色至棕褐色。
角质体 (Gutinite) ：来源于植物表皮组织，通常 由一层细胞构成，包裹着叶、草木茎、芽和幼根。 镜下多呈细长带状，外缘平滑，内缘呈锯齿状、 波纹状。
蜡主要来自陆生植物。
类脂物质的特征是抗腐力较强，能在各种地质条 件下保存起来。其元素组成和分子结构最接近于石 油烃，是生成油气的主要原始物质。
——最主要的生油母质
（一）脂类（类脂化合物）
（二）蛋白质—氨基酸聚合物
化学性能不稳定，经水解、低温热解等过程可生成低C数 烃和含N化合物。
—— 较有利于生油，是石油中低 C 数烃和含 N 化
②不同地质时代不均衡。 总趋势：地层越老，保存的沉积有机质越少。
（三）影响沉积有机质丰度的因素
①生物产率高，有足够数量的原始有机质；
②有利于有机质保存的低能还原性环境； ③适合的沉积（堆积）速率；
三、干酪根 Kerogen
生物有机质
埋藏，并经一系列改造 于成岩过程中
沉积有机质
可溶性有机质（可溶性沥青）：烃，含N.S.O化合物 不溶性有机质 ：干酪根 （占总量的70~90%或更多）
OH
CH3O O H2C HC HC H3CO O O OCH3
木质素
H2COH CH HCOH OCH3 H2COH O CH HC-OCH3O
CH
性质稳定，不易水解，可被氧化 成芳香酸和脂肪酸，在缺氧水体 中，在水和微生物的作用下，木 质素分解，可与其他化合物生成 腐殖质。
CH
CH2
OH
（四）木质素、丹宁
2、各显微亚组分的特征
树脂体 (Resinite) ：形状很多，常呈椭圆形、纺 锤状，轮廓清晰，没有结构，镜下多呈柠檬色。
木栓质体 (Suberinite) ：具有明显的细胞壁和细 胞腔结构。细胞似板状、大网格状，排列规则， 细胞之间无间隙。轮廓线一般较平直。颜色为黄 色、褐黄色。 壳质组的显微组分虽多，但在干酪根总量中仅 占2-10%。
合物的主要来源。
H R C COOH
氨基酸
NH2 NH CH R1 CO NH CH R2 CO NH CH
肽链
CO
（三）碳水化合物—醣类
易被水解为水溶物或被菌解，难保存。非主成油 物质 纤维素可成煤，其次可能是芳烃和天然气来源之 一 主要来源于植物。
H O OH H O H CH2OH H O OH H O H
（三）干酪根结构和化学组成
干酪根的
结构呈三维网 状系统，由多 个核被桥键和 各种官能团联 接而成。
(据法B.P.Tissot等，1978) A-微弱演化；B-强烈演化
（四）干酪根的显微组成
组 分 亚 组 分 无定形—絮状，团粒状，薄膜状有机质 藻质体 孢粉体—孢子、花粉、菌孢 树脂体 壳质组 角质体 木栓质体 表皮体 镜质组 惰质组 结构镜质体 无结构镜质体 丝质体
CH2OH
OH H H H O CH2OH
O OH H H OH H H H H O H OH CH2OH
纤维素
O H OH H H H OH
O
（四）木质素、丹宁
木质素仅存于高等植物中，为
高等植物木质部分的基本组成， 是一种芳香簇高分子化合物，抗 腐能力强（＞纤维素），是成煤 的主要物质，也可生成天然气和 芳烃。
而地球上煤和石油的储量分别为：
煤：5×1012吨
油：0.2×1012吨
占干酪根总量的 1/600
占干酪根总量的 1/1500
干酪根数量与化工燃料最大资源 的比较
干酪根是地球上有机质 分布最广泛的形式，是 煤 和 液 态 石 油 的 1,000 倍和非储集岩岩石中分 散 天 然 沥 青 的 50 倍 （ Hunt ， 1972 ； Tissot ＆ Welte ， 1978 ） 。 应 该 承认，干酪根是最主要 的原始成烃物质，但并 非原始成烃物质的全部 。应该说形成油气的原 始物质是沉积有机质， 而不仅是干酪根。
反 射 率 ↓ 反 射 率 增 高 ↓
☆ 镜质组
主要存在于Ⅱ、Ⅲ型干酪根中，其反射率（ Ro ）可以反映成 岩作用强度，烃源岩经历的时间—温度史及有机质演化成熟程度。 最初煤岩学家将Ro用于煤的研究，以确定煤演化阶段：
泥炭————褐煤————烟煤————无烟煤 Ro：＜0.5%——＞0.5%——1.0-1.5%————＞2.5%
53 44
7 6
wk.baidu.com22 50
1 /
17 氨基酸聚合物，较利于生油。 ——低C数烃和含N化合物主要来源。 / 糖类（葡萄糖、麦芽糖、淀粉、纤维素…）。 ——易水解难保存，非主成油物质。 可成煤、气、芳烃。
31.6 0.1 0.3 芳香族化合物，抗腐能力强，来自高等植物。 ——主成煤。另：天然气、芳烃。 0.5 1.5 0.5
CH
CH2
OH

植物富含碳水化合物，动物富含蛋白质， 高等植物富含木质素和纤维素，低等动植物、 高等植物某些组织富含脂类。

不同类型生物提供生油母质的地位不同： 浮游生物>细菌>高等植物>浮游动物；大型水 生动物、陆生动物忽略不计。
生物体的有机组分对比表
元素% 类脂 化合物 蛋白质 碳水 化合物 木质素 石油 63 5 C 76 H 12 O 2 S / N / 主要特征 包括：脂肪、有机酸、甾萜类、蜡、色素等。 主要来自：低等植物（菌藻）、动物中。 ——主生油母质。
近2000a来黑海中有机质的估算
海 洋 中 的 微 体 生 物
（一）沉积有机质的来源
原地有机质——主要来源于盆地自身。 异地有机质——经河流、风等自陆携带入盆。 再沉积有机质——已沉积的有机质由于岩石风
化等因素再次沉积。
（二）沉积有机质的分布特点
——总量很大，分布很不均衡。 ①不同岩性中分布不均匀。 泥质岩多：2.1%±；砂岩0.05%；碳酸盐岩 0.29%。
孢子体1（来自菌类）， 反射荧光下观察，600×
小孢子体1， 160×
角质体（壳质组） 800×
木栓体（壳质 组） 60×
2、各显微亚组分的特征 结构镜质体(Telinite)： 具较清晰的木质结构，即使经强烈分解后仍可 用颜色区分出细胞痕迹的凝胶化组分。 无结构镜质体 (Colinite) ：经强烈分解后，细胞结 构完全消失的凝胶化组分通称无结构镜质体。在透 射光下常呈均匀长条板块状、小块段、不规则或规 则的条带状，颜色大多为橙红色至褐红色，透明至 半透明。因这种显微组分是典型的腐殖质，结构比 较均一，故常用来测定反射率值。
石油天然气地质与勘探
任课人：逄 雯 山东胜利职业学院
《石油天然气地质与勘探》
第二章 石油和天然气的成因
油气成因概述 生成油气的原始物质
油气生成的地质环境与物理化学条件
有机质成烃演化模式
天然气的成因类型及特征
烃源岩特征与油源对比
第一节
油气成因概述
一、油气无机成因说 二、油气有机成因说 三、两种成因说的主要证据???
1.干酪根的化学成分
复杂高分子聚合物，无固定化学成分。 ［C12H12ON0.16S0.43］X
主要由 C、 H、 O和少量 S、 N元素组成，平均重 量 百 分 数 分 别 为 76.4% 、 6.3% 、 11.1% 、 3.65% 、 2.02%，即 C、 H含量比石油低， O、 S、 N含量比石 油高得多。