有机地球化学
地球化学中的有机地球化学
地球化学中的有机地球化学地球化学是一门研究地球化学元素的分布、运移、化学特性及其在地球圈层中的变化规律的科学。
有机地球化学则是研究有机物质在地球中的分布、特性、形成与演化的学科。
它是现代地球化学领域中的一个分支，与矿物地球化学、水文地球化学等有机结合，构成了地球化学研究的核心内容。
本文将从有机地球化学的研究对象、有机质的主要成分、有机地球化学古气候学、有机地球化学与环境科学等几个方面结合实例进行阐述。
一、有机地球化学的研究对象有机地球化学的研究对象包括石油、煤炭、天然气、沉积岩石等。
这些物质均含有不同程度的有机质，是现代人类社会生产生活的重要能源与原料资源。
石油、煤炭、天然气是含碳量极高的有机物，其成分除了含碳之外，还含有氢、氮、硫等元素。
石油和天然气是构成地球深部烃类资源的主要成分，而煤炭则是由大量的植物残骸在地质历史长期压缩和化学反应形成的，是地球上储量最丰富的燃料。
沉积岩石则是指岩石中含有可见的、经过生物化学反应后形成的化石和其他有机标志物的沉积物。
有机质最为集中的地方是深度较浅的沉积岩系。
研究沉积岩石中的有机质，有助于了解岩石的沉积环境、沉积旋回、海水温度、海平面变化等。
有机质通常包括一系列的生物标志物，如芳香烃、脂肪烃等，这些标志物具有结构独特、成分多样、稳定性高的特征，可以用来将岩石的沉积环境重建出来。
二、有机质的主要成分有机质的主成分是有机碳、有机氮、有机硫、有机氧等元素的有机物。
为了更好的理解有机质和岩石成因的关系，我们需要掌握有机质的具体特征。
（1）碳同位素组成燃料油、煤中的有机碳含量可以用碳同位素组成进行表征。
碳同位素组成是指不同样品中碳的不同原子量之间的比例，以表征碳源以及化学分馏过程。
同位素测量得到的结果是以δ13C ‰ (PDB) 的形式表示的。
其中δ13C为样品同位素组成相对于标准物质Pee Dee Belemnite（PDB）的偏移值，计算公式如下：δ13C ‰ (PDB) = [(13C/12C)样品/(13C/12C)PDB - 1] × 1000‰（2）生物标志物分析生物标志物分析是有机地球化学中的重要研究手段之一。
《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。
有机地球化学国家重点实验室简介
有机地球化学国家重点实验室简介1.1简介有机地球化学是研究地质体中有机质分布、迁移、富集与转化的科学。
生物死亡后的有机质演化及其地球化学过程均属其研究范畴。
有机地球化学是当代地球科学最重要的分支学科之一，其发展壮大，与人类面临的能源、环境等问题紧密相关，因而具有强大的生命力。
有机地球化学已形成石油地球化学、环境有机地球化学和生物有机地球化学等三个较稳定的研究方向。
有机地球化学国家重点实验室于1989年获批准建设，1992年11月通过国家计委组织的验收并正式对外开放。
现任学术委员会主任为北京大学陶澍院士，实验室主任为张干研究员。
实验室现有固定人员72人，其中科研人员53人，技术支撑人员18人，行政秘书1人。
现有在站博士后22人、在读博士/硕士研究生203名。
实验室现有中国科学院院士1人，基金委“杰出青年基金”获得者6人，基金委“优秀青年基金”获得者3人，中组部“万人计划”入选者3人。
实验室总面积7700平方米。
现有11类大型/超大型仪器/设施、18个专业实验室，截至2017年底，大中型仪器设备原值逾2.2亿元。
“十三五”期间，实验室主要在油气地球化学和环境地球化学两大研究领域，在深层油气资源与评价、非常规油气资源与评价、环境有机污染过程与风险管控原理、大气环境化学与区域空气质量改善原理等四个主要研究方向，承担重大研究任务，组织和部署基础性、前瞻性研究。
同时，亦针对区域与全球环境变化，开展有机生物地球化学探索性研究。
有机地球化学国家重点实验室的精神，是“学，思，锲而不舍”（已故傅家谟先生的座右铭）。
实验室的使命，是成为国际有机地球化学研究的卓越中心，服务于化石能源勘探和环境保护，为国家能源安全供给与环境可持续发展，作出不可替代的贡献。
1.2委员会学术委员会、顾问委员会学术委员会主任：陶澍副主任：彭平安委员（按姓氏笔划排序）：丁仲礼马永生王子健王铁冠朱永官朱伟林朱利中刘文汇刘丛强江桂斌肖贤明余刚张水昌张文正张林晔陈建民金之均赵进才郝吉明郝芳钟宁宁俞汉青贺克斌骆永明耿安松秦勇翁焕新郭正堂陶澍盛国英梁狄刚彭平安戴金星实验室主任主任：张干副主任：王云鹏（常务）、王新明、于志强、田辉主任助理：丁翔、吴亮亮室务会成员：张干、王云鹏、王新明、于志强、田辉、胡建芳综合办公室：周佳怡汪立新冯文彪1.4研究方向“十三五”期间，实验室将主要在油气地球化学和环境地球化学两大研究领域，在深层油气资源与评价、非常规油气资源与评价、环境有机污染过程与风险、大气环境化学与污染机理等四个主要研究方向，争取重大研究任务，组织和部署基础性、前瞻性研究工作，保障国家能源安全，服务国家和地方环境可持续发展。
有机地球化学
有机地球化学有机地球化学是一门关于地球化学有机物质的学科，它研究的是地球表面的有机物质的形态、组成、动力学特征和地球内部的有机物质的结构、演化及其影响。
它是现代地球化学的重要组成部分，也是地球的历史演化过程的重要研究领域。
首先，有机地球化学涉及对地球表面有机物质的形态、组成以及地球内部有机物质演化过程的研究。
首先，地球表面的有机物质是经过漫长的地质演化而形成的，它们构成了地球表面的环境，也是人类文明发展的重要物质基础。
地表的有机物质主要来源于植物和动物的分解，以及含有有机物质的火山熔岩、流体以及冰盖等物质的运移、输送和混合。
研究地表有机物质大量分布状态、动力学特性和变化规律，有助于我们了解地表物质流动的动态特征，从而更好地把握环境变化，保护生物地球系统。
其次，有机地球化学研究的是地球内部有机物质的结构、演化及其影响。
地球内部温度、压力和化学环境的综合作用使得有机物质的构成发生了微妙的变化。
地球内部的有机物质把外部的地表有机物质转化成生命所需的物质，这正是生命可以存在于地球表面的原因。
有机地球化学研究地球内部有机物质的结构、演化和环境的影响，会有助于更好地理解深部有机物质形成的历史过程，从而有助于地球科学的发展。
再次，有机地球化学是现代地球化学中重要的组成部分。
地球化学是一门综合性的学科，它研究的是地球表面物质和地球内部物质运动和演变的机理，涉及到包括物理、化学和生物学等多学科的知识和方法。
有机地球化学作为地球化学涉及的一个分支，它以研究有机物质的形态和演化为目标，依赖形态学、有机物化学和地球化学等多学科的知识，它拓宽了地球化学的研究领域，对研究地球内部有机物质演化而言，有着重要的意义。
最后，有机地球化学是地球历史演化过程的重要研究领域。
地球是一个复杂的系统，从宇宙大爆炸到当前，地球表面和内部的物质都在发生变化，这是地球历史演化的过程。
而有机物质是地球表面和内部的重要物质，对地球历史演化至关重要。
第二章地球化学有机质类型与研究方法
1、岩石（土壤）样品索氏抽提法 利用加热有机溶剂在抽提器中反复回流，通过干净溶剂不断与样品接触，使有机质逐渐溶解出来，直至全部溶解于有机溶剂中，达到与矿物质相分离的目的。 溶剂：二（三）氯甲烷 碎样：粉碎至100目 脱硫：加活性铜片 过程：连续抽提72小时
二、地质体中有机质类型 地质体中的有机质是生物体有机组分，在成岩作用过程中的残留物及演化产物。残留物是动植物中稳定的化合物，其碳骨架不变，只是发生脱官能团、氢化等作用，如色素（如卟啉等）；而新产生的有机物则破坏了原始碳骨架，形成了不同结构的有机化合物。 在有机地球化学中将地质体中有机质划分为五类： 1、类脂化合物 在生物化学中中指能溶于醚、苯、氯仿等有机溶剂而不溶于水的一类有机合物，包括烃类、醇类、脂肪酸等及其衍生物。 烃类：主要有烷烃、烯烃、炔烃、萜烯、芳香烃、环烷烃及类异戊二烯等； 醇：自然界产出的醇主要C14~C34脂肪醇； 脂肪酸：C10~C35脂肪酸
岩样
抽提
沥青A族组分分离
沉淀沥青质
芳烃组分
可溶部分
饱和烃组分
非烃组分
络合
正构烷烃
异构/环烷烃
不同环数芳烃分离
有机酸、醇分离
粉碎至100目
氯仿索氏抽提
岩石残渣
干酪根分离
原油分离
沥青质
柱层析、薄板层析
正已烷或石油醚
氯仿/乙醇
二氯甲烷
石油醚
GC、同位素
GC、GC/MS
GC、GC/MS
GC、GC/MS
岩石、原油样品具体分析流程：
2、油砂、沥青样品的冷泡法 将油砂、沥青样品破碎后，在玻璃器具中，用有机溶剂（如二氯甲烷）浸泡，一定时间后用过滤法分离有机萃取物。
第八章-影响有机质演化的地球化学因素
四、温度与时间的综合效应
时间和温度对生油门限的影响
资料来源
Albrecht Philippi Philippi Tissot
Connan
李永康等 周光甲等 王启军等 田克勤等 江继纲等 程克明等 梁狄刚等 杨少华等
地区
杜阿拉盆地 洛杉矶盆地 文图拉盆地
巴黎盆地 阿奎坦因盆地 法国卡马尔格盆地 沙巴苏洛海区 新西兰(海上)塔拉纳基
K E E E E K E E
地温梯 度℃ /100m 5.0 3.9 2.66 3.1 2.5 2.5
层组 年龄，
Ma 70 12 12 180 112 38 12 70 359 23
门限 温度，
℃ 65 115 127 60 90 106 120 80 62 95
门限深 度 m
1200 2440 2740 1400 3300 3250 3050 2900 1750 3350
•粘土矿物中蒙脱石是油气生成的很好的催化剂，伊利石次之， 实验证明至少有一半的脂肪酸脱羧基反应是由蒙脱石类的粘土 矿物起着催化作用。
第八章 影响有机质演化的地球化学因素
六、催化剂的作用
催化剂对反应速率的影响与浓度、温度的影响是不一样 的，后者并不改变反应的机理，而催化剂是通过改变反应机理 来影响反应速率的。催化剂的存在使反应活化能降低，加快反 应速率。
有机质生成石油烃类主要有两类反应，即C—C键断裂和脂肪 酸脱羧。其反应的活化能为60×4184J/mol，在实验室中只有 高于400℃下反应方可实现，而在沉积物中这类反应却可以进 行，它们的活化能为（20～35）×4184J/mol，表明在地质条 件下这类反应是在催化剂参加下完成的。在油气生成过程中催 化剂的催化作用在于催化剂与分散有机质作用，使后者的原始 结构破坏，促使分子重新分布，形成结构稳定的烃类。这种催 化剂主要有无机盐类和有机酵母两大类。
有机地球化学试卷
2009─2010学年 第2学期《有机地球化学》课程考试试卷( A 卷)专业：地球化学 年级：07级 考试方式：闭卷 学分：3.5 考试时间： 120分钟是： 和 ，其次是 、和 。
2．影响烃源岩生烃潜力的主要因素是： 、 和 。
3．氯仿沥青“A”的族组成包括： 、 、 和 。
4．在Tissot 和Welte 的石油分类中，饱和烃含量大于50%的原油有 、、 ；饱和烃含量≤50%的原油有： 、和 。
5．重油是指难于开采的具有较大粘度和密度的原油。
根据其成因特征，可将其区分为：型和 型。
4分，共20分）．有机质成熟度2．质量色谱图A 卷 第 1 页共 4 页3．热蚀变作用4．生烃门限与液态窗5．生物标志化合物4分，共16分）姥/植比（Ｐr/Ph）的分布常与沉积环境有关。
盐湖相原油Ｐr/Ph值常低于1，而煤成油常具有明显较高的Pr/Ph值，说明盐湖相烃源岩形成于强还原环境，而煤系烃源岩形成于弱氧化环境。
2. 烃源岩的生烃门限是有机质开始大量生烃的起始深度。
生烃门限的差异不仅与烃源岩的有机质类型有关，而且与烃源岩所在沉积盆地的地温梯度有关。
3．CPI是正构烷的碳优势指数。
当CPI<1时，说明正构烷烃存在偶碳优势，这种分布常出现在强还原环境形成的烃源岩中。
当CPI接近１时，说明烃烃源岩形成环境的还原性相对较弱。
4.陆相原油与海相原油的化学组成常存在较明显的差异，其主要特征是高蜡、低硫、高钒低镍，高环烷烃、低芳烃。
A卷第 2 页共 4 页8分，共24分）．什么是运移分馏效应？运移分馏过程造成的原油物理性质和2．有机质的生烃演化过程可划分几个阶段？各阶段生成的主要产物是什么？3．简述Tissot干酪根元素分类法中四种类型的划分方法及主要特征A卷第 3 页共 4 页20分）A卷第4 页共4页2009─2010学年第2学期《有机地球化学》课程考试试卷( B卷)专业：地球化学年级：07级考试方式：闭卷学分：3.5 考试时间： 120分钟的生物是：、、和。
第三章 沉积有机质——【石油有机地球化学】
富啡酸
海相及湖相 沉积物中 的腐殖酸
H及O含量 较高，
C含量较低
H/C原子比为 1.0~1.5
比
泥炭和煤中
H含量较低，
H/C原子比为
较
的腐殖酸
C含量较高
0.5~1.0
土壤中 的腐殖酸
H 及C含量 都较高
H/C原子比为 0.8~1.2
> > > H/C
原子比：
海相
湖相
土壤
泥炭
不同学者提出的结构 模式不同
青海湖底沉积物有机碳百分含量等值线
明显影响有机沉积作用的是水动力状况，水深和沉积物的还原 条件。
我国的松辽盆地白垩系 （主要油源岩）基本为 温湿气候下的湖泊沉 积。在湖泊的发展过程 中经历了两次大的湖进， 湖面水体面积在9104km2 以上，气候温暖潮湿， 盆地相对稳定，沉降速 度快，形成了巨大的深 湖静水体，沉积了富含 有机质的黑色页岩、油 页岩、泥灰岩等。 因为为还原环境，泥质岩 中底栖生物稀少。以浮 游生物为主，有完整鱼 化石。层面上分布粉末 状自生黄铁矿,有机碳 含量达1.74~2,25%。 松辽盆地巨大的石油 资源主要在湖中心较深 —深湖亚环境形成的。
亚速海
黑海
马尔马拉海
黑海中有机质的来源
5
2
100
<15 有机质的来源
黑海中有机质的归宿
>80
3
有机质的归宿
10
5
4
4
碳的进入用 g碳/ m2 /a表示
近2000年来黑海中有机碳估算。大约有机碳总输入量的4%固定在沉积岩中
河流
波痕 离岸流
滨线 砂
浑浊层
盆地
海底峡谷 陆架边缘
第三章 沉积有机质——【石油有机地球化学】
质
丰
还原环境：有机质保存
度 的
化 学
氧化还原电位（Eh）
氧化环境：转化为CO2和H2O
因 素
因
酸碱度（Ph）
素
生物群的发育与水体盐度有关，超咸水
盐度
环境，少数喜盐生物存在。
温度
影响化学沉淀和生物生长。
生 提供有机质的来源
物 因
改变沉积环境
素 加速沉积过程
消耗、改造有机质
生物活动引起CO2的变化可以影响碳酸盐的 沉淀和溶解搬运。呼吸作用和部分有机质 分解消耗氧气，造成缺氧还原环境，
对高聚合的生化组分而言，生物降解非常 重要。既大量消耗各种有机质，本身又提
供了更富类脂物的有机质。
3 不同环境中的沉积特征
1）海洋环境的有机质沉积
（1）沉积场所大； （2）远洋水域有机质来源单一 ； （3）表层生物产量高、下层缺氧还原、持续较快沉
积、絮凝作用加速沉积； （4）高能带（滨海）不利于有机质沉积保存 ； （5）大陆架是海洋内有机质的主分泌有机质与粘土矿物 黏合形成大颗粒聚合体而迅速沉积。
影 响
理 因
粘土矿物与有机
素
质的絮凝作用
浮游动物以泥质物为食，在体内粘土与
有机成分黏合，以有机颗粒形成排出而 迅速沉积。
沉
水体深度与浪基面深度
积
有
沉积速度与沉降速度
机质来源丰富、沉积速度适中有利
机
于形成高丰度的有机质沉积
有机碳占 天然沉 积物的百 分比。
有机溶剂抽 提物占天然 沉积物的百
分比。
呈P2O5 状态的
磷。
硫 （%）
马拉开波湖底沉积物中各种组分的分布
4）沼泽环境的有机质沉积
我国有机地球化学研究现状、发展方向和展望——第十二届全国有机地球化学学术会议部分总结
我国有机地球化学研究现状、发展方向和展望——第十二届全国有机地球化学学术会议部分总结张水昌【摘要】我国有机地球化学经过近30年的不断发展,已经从油气勘探领域拓展到了煤、生物、环境和气候几大主要研究领域,为我国国民经济发展和社会进步作出了重要贡献,充分显示了其强大的生命力.第十二届全国有机地球化学学术会议在深部烃类流体性质研究、致密砂岩气和页岩气成藏、持久性有机污染物生化特征等方面取得了突出进展,进一步明确了学科发展方向.今后一段时期,①高有机质丰度沉积物形成和空间展布的分析和预测技术,②发展地球化学与地质一体化研究模型,③有机、无机相互作用及烃类矿床的次生蚀变和改造作用,④各种成因天然气的生成机理、资源潜力和分布预测,以及⑤环境、煤、生物地球化学,将成为中国未来有机地球化学的研究重点.大会提出:①要重视实验数据的重复性、实验方法的可信性、实验结果的可对比性;②针对中国科技发展的需要,我国有机地球化学的发展应该紧跟国际研究热点,加强创新力度,促进多学科交叉,走出一条有机地球化学与地质学的综合研究之路,并在未来非常规天然气勘探开发过程中大有作为.【期刊名称】《石油与天然气地质》【年(卷),期】2010(031)003【总页数】7页(P265-270,276)【关键词】发展方向;展望;研究现状;有机地球化学;中国【作者】张水昌【作者单位】中国石油天然气股份有限公司,勘探开发研究院,实验研究中心,北京,100083【正文语种】中文【中图分类】P59320世纪30年代，德国有机化学家Alfred Treibs首次从石油、煤和页岩等沉积物中分离和鉴定出了金属卟啉色素，成为油气有机成因学说的重要佐证，开启了有机地球化学的学科研究阶段，同时也见证了有机地球化学与油气工业的渊源。
经历了70多年的发展，有机地球化学现已发展为一门新兴的、成熟的边缘交叉学科，并且拥有众多分支学科和不同的研究方向，不仅对国际性地学、化学、生物学的基础科学研究作出了贡献，而且对全球的经济生活，特别是在油气勘探开发和环境监测保护方面，发挥着重要作用，已成为非常活跃的科学研究领域。
地质样品有机地球化学分析方法
地质样品有机地球化学分析方法
一、前言
地质样品有机地球化学是以化学反应为主要手段，利用有机物质的物理性质、化学性质、生物学特性等研究地球化学过程中对有机物质及有机分子在矿物结构及物质组成中所承担的作用。
因此，有机地球化学是以地球涉及的有机物信息收集及分析为其考察对象，是一门考察有机物在地球化学过程中所承担的作用的新学科。
地质样品有机地球化学分析方法是指通过分析样品中不同组成成分，及对比其特性，从而对地球有机物结构及样品地质实际情况的有效制学研究。
二、主要分析方法
1、样品检测：样品分析前，要对样品进行检测，首先将样品切割，然后用分层原子力显微镜进行观察，以观察出有机物分布情况。
2、碳、氮分析：利用热释光法和紫外/可见/近红外测定仪分析样品中的有机氮和碳的含量，可以有效定量分析样品中有机物的含量。
3、质谱技术：质谱技术是采用电离的原子的分子的碎片和碎片的其他物质的来源中的分子碎片的定性和定量的分析方法，用来分析地质样品中的有机物的结构。
4、溶剂提取分析：利用溶剂抽取，对有机物进行抽取，进行化学分析，使用无机色谱仪，高效液相色谱，气相色谱，和高效液相色谱-质谱仪等技术，对抽出有机物进行分析，获取更多有机物组分分析信息。
有机地球化学参数总有机碳含量预测_Prediction_of_Total_Organic_Carbo
Journal of Oil and Gas Technology 石油天然气学报, 2021, 43(4), 72-80 Published Online December 2021 in Hans. /journal/jogt https:///10.12677/jogt.2021.434075有机地球化学参数总有机碳含量预测赵洪帅1，周 文2，张天择2，林亚尼21成都理工大学，四川 成都2成都理工大学，油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川 成都收稿日期：2021年11月16日；录用日期：2021年12月15日；发布日期：2021年12月30日摘要页岩气储层中总有机碳含量(TOC)反映了页岩的生烃潜力，连续准确获取页岩气储层TOC 含量对页岩气的勘探开发具有重要意义。
本文结合威远地区龙马溪组页岩的实际情况，建立了多元回归曲线法、ΔlogR 法、支持向量机回归算法三种预测模型，并对该地区W1井页岩进行了TOC 含量评定。
结果表明：在威远地区采用支持向量机回归算法模型其精度最高，可以为页岩的TOC 含量预测提供指导。
关键词总有机碳含量，威远地区，支持向量机回归Prediction of Total Organic Carbon Content in Organic Geochemical ParametersHongshuai Zhao 1, Wen Zhou 2, Tianze Zhang 2, Ya’ni Lin 21Chengdu University of Technology, Chengdu Sichuan2State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation, Chengdu University of Technology, Chengdu SichuanReceived: Nov. 16th , 2021; accepted: Dec. 15th , 2021; published: Dec. 30th , 2021AbstractThe total organic carbon content (TOC) in shale gas reservoir reflects the hydrocarbon generation potential of shale. Continuous and accurate acquisition of TOC content in shale gas reservoir is of great significance for shale gas exploration and development. Combined with the actual situation of Longmaxi formation shale in Weiyuan area, this paper establishes multiple regression curve method, ΔLogR method and support vector machine regression algorithm that are used to eva-赵洪帅等luate the TOC content of shale in well W1 in this area. The results show that the precision of sup-port vector machine regression model is the highest in Weiyuan area, which can provide guidance for the prediction of TOC content of shale.KeywordsTotal Organic Carbon Content, Weiyuan Area, Support Vector Machine RegressionThis work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0)./licenses/by/4.0/1. 引言页岩气是指以吸附态、游离态赋存于富有机质泥页岩及其夹层中的非常规天然气，伴随近年来页岩气勘探开发过程中的多个重大发现，页岩气已经在中国天然气产量增长中发挥举足轻重的作用[1][2][3]。
有机地球化学方法在油气勘探中的应用
有机地球化学方法在油气勘探中的应用有机地球化学是一门研究地球上有机物质的成因、分布、演化和功能的学科。
它通过对地球上有机物质的化学特征和地质背景的综合研究，揭示了地壳和生命的互动关系，对于油气勘探具有重要意义。
下面将从有机地球化学方法的原理和应用两个方面来探讨它在油气勘探中的重要性。
首先，有机地球化学方法的原理是基于有机物质作为生物标志物存在于地球上的特殊性质。
有机物质主要包括生物标志物、有机地球化学特征化合物和溶解有机质等。
其中，生物标志物是比较重要的指示物，它们是生物体自然合成的有机物质，在地球化学寻找中起到了重要的作用。
生物标志物包括脂类、腐植酸、藻腋、干酚、单子、正则生物标志物和异构生物标志物等，它们通过地球化学研究，可以根据不同的上下界特征，进而推断地下油气存在的状况。
另外，有机地球化学方法还应用于岩石特征识别和评价、指定表层环境变化、建立与调查油气藏区断层有机物活动性的模型等。
其次，有机地球化学方法在油气勘探中的应用十分广泛。
首先是在油源分析中的应用。
通过对地表样品、岩石和沉积物中的有机物质进行分析，可以判断油气源岩类型、油气生笆化类型和演化程度，从而为油气勘探提供重要依据。
其次是在油气成藏机制研究中的应用。
有机地球化学方法可以解释油气形成的各个环境参数，如温度、压力、pH值等，在一定程度上揭示了油气的运移和富集过程。
此外，有机地球化学方法还可以帮助勘探人员判断油气储层类型、储集物性和储存条件，进而提升油气勘探的水平和效果。
最后是在油气勘探地球物理勘探和化探方法的应用。
有机地球化学方法的结论和结果对油气地球物理勘探和化探方法的设计和实施有重要指导作用。
虽然有机地球化学方法在油气勘探中具有广泛的应用前景，但是也存在一些问题和挑战。
首先，有机地球化学方法的研究需要实验手段和技术手段的支持，这对于一些小型企业和相关机构来说可能存在一定的难度。
其次，有机地球化学方法在地质和化学研究上的应用并不完善，还需要进一步提高研究方法和技术的水平。
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腐殖酸成分变化由沉积环境、有机母质类型、聚合 程度和成熟度决定。如海洋和湖泊腐殖酸主要来自 藻类；泥炭和煤源于高等植物。腐殖酸中元素组成 幅度很大，总体分子量很大
2、腐殖酸的物理-化学性质
腐殖酸通常呈黑色、棕色、黄色胶体状 态，具有很强的吸附性和吸水性
1.胶体性质—强吸附功能 2.有明显的酸性 3.亲水性
主碳峰n-C15、n-C17和n-C27、 n-C29，前者为燥类后者为高等 植物，混合源
（2）指示沉积物的成熟度（CPI值）
（3）指示环境的氧化-还原条件
正烷烃偶碳优势出现在强还原环 境或有蒸发盐、碳酸盐产出环境。
以伊利石和蒙脱石为催化剂时， 形成奇碳优势正烷烃。
7.2 可燃类矿床的有机地球化学
➢3.石油化合物组成：这些烃类可以划分为3
个系列：①链烷烃（石蜡）；②环烷，环状类 型的烃类；③苯型的烃类。
➢4.石油的热力学条件。 ➢5.石油的原始母质
7.2.2.2 我国海相石油地球化学研究
石油主要产在海相沉积盆地，我国以湖相沉积盆地 为主。但碳酸盐在我国分布非常广泛，尤其是东部 地区，大面积分布的海相新元古宙至三叠纪碳酸盐 地层累计厚度超过10km。新疆寒武纪、二叠纪和 第三系海相岩层中含有碳酸岩，在这些碳酸盐岩为 主的海相沉积中广泛产出石油、气苗，而且已发现 许多属于原生成因工业油、气藏。针对这套地层海 相碳酸盐岩地层，尤其是南方碳酸盐岩地层具有有 机质含量低、热演化程度高的特点，许多研究单位 对其进行了有机地球化学研究，对碳酸盐岩生油与 碳酸盐岩生油评价等有关问题进行研究。
7.3.1 有机质对金属的富集作用
7.3.1.1 7.3.1.2 7.3.1.3 7.3.1.4 7.3.1.5
生物对金属的富集作用 有机络合物的形成机制 有机质的物理吸附作用 有机化学沉淀作用 细菌对硫酸盐的还原作用
7.3.1.1 生物对金属的富集作用
❖配位体：Fe—卟啉、咪、—NH2=NH1R2S、—COO-等 ❖Mg——COO－、=PO4－等； ❖Cu——NH2、=NH、R2S、—S－等
❖有机地球化学概述
➢有机地球化学主要研究天然有机质的组成、结
构和性质，以及它们在地质体中的分布、转化 和参与地质作用时的行为等。
➢在某种意义上，有机地球化学是拓宽了的生物
地球化学，它既包括生物改变大气圈、水圈和 沉积岩石圈化学特征的作用及生物对元素迁移 的控制和影响，也包括非生物成因有机化合物 在地球早期的发生、发展和生命的出现，还包 括生物成因有机化合物的变化、聚集、转移及 其对元素分配的影响。
7.2.1 煤的有机地球化学
➢1、煤成因、结构和化学组成研究
❖ ①由陆上植物遗骸所形成 ❖ ②植物组成： ❖ 纤维素（结构属脂类），分子式为C6H10O5，
容易分解为CO2、CH4和脂肪酸。 木质素（属芳香族型），分子式为C12H18O9， 抗微生物腐蚀能力强。多数人认为木质素是 煤的原始母质 ；
7.1.1.2 环境中的腐殖物质
腐殖物质是地球表面分布很广的天然物质，它存 在于土壤、湖泊、河流以及海洋中。
腐殖物质的分子量范围可从几百到几万，是无定 形的褐色或者黑色的亲水的酸性的高分子物质。 它的存在不仅能改变环境的物理性质，使营养元 素（特别是微量元素）易于传递和有效地被生物 吸收，而且有强烈的吸附能力，能与金属元素形 成稳定的络合物，从而对金属元素和人为释放的 污染物在地表的迁移和富集有重要意义。
与分布
7.1.1 自然界中的有机质
7.1.1.1 各类地质体中的有机质
从广义有机地球化学角度，综合考 虑沉积物中残存有机质和变化有机 质，地质体有机质分为5类：类脂化 合物；氨基化合物；色素；碳水化 合物；干酪根 ：
地质体中有机质类型
①蛋白质 ②脂类（脂肪） ③碳水化合物 ④色素及其衍生物 ⑤木质素 ⑥腐殖酸和干酪根
7.2.2.2 我国海相石油地球化学研究
1、碳酸盐岩生油潜力 2、碳酸盐生油岩地球化学特征(type) 3、碳酸盐生油岩评价
2、碳酸盐生油岩地球化学特征(type)
2、碳酸盐生油岩地球化学特征(type)
3、碳酸盐生油岩评价
7.3 金属成矿过程中生物和 有机质的作用
7.3.1 有机质对金属的富集作用 7.3.2 层控矿床有机地球化学
7.1 自然界中的有机质和 元素的生物循环
7.1.1 自然界中的有机质 7.1.2 有机反应、能量的转换和储存 7.1.3 元素的生物地球化学循环 7.1.4 有机质的同位素研究 7.1.5 生物标志化合物
7.1.1 自然界中的有机质
7.1.1.1 各类地质体中的有机质 7.1.1.2 环境中的腐殖物质 7.1.1.3 水体中有机质的存在形式、组成
7.1.5 生物标志化合物
1、生物标志化合物
又称化学化石、地球化学化石或指纹 化合物等。指来源于有机质以及原油、 油页岩、煤中那些活生物体，在有机 质演化过程中具有一定的稳定性，没 有或很少发生变化，基本保持原始生 化组分的碳骨架，记载了原始生物母 质的特殊分子结构信息的有机化合物。
通过对比碳的化合物及其生物前身物质，可以 推断化合物的成因，并提供重要的地质、地球 化学信息。
➢ 早期有机地球化学的形成与发展得益于石油地球化
学的进步，并在很大程度上受石油地球化学影响， 但随着高精度分析测试方法和同位素示踪技术的应 用，有机地球化学研究领域不断拓展，现在广泛应 用于能源、矿产资源、海洋、环境和生命科学。
❖有机地球化学的研究内容
➢包括基础研究和应用研究两个方面： 基础研究的内容是： ➢①步探 演讨 化无 产机生物简质单（有C机H化4、合H物2O和、生C物O2大和分NH子3的等过）程逐；
上的密切关系
7.3.2.1 矿源层有机质以腐泥型为主
湘、赣、浙等发育的下寒武统黑色页岩系，主要由黑色碳质页岩、黑色碳泥 质硅质岩和黑色碳质硅质岩组成，其中赋存有很厚的石煤层、磷块岩层、黑 色页岩型钒矿层和镍铂多金属富集层——矿源层
地球化学）
➢③矿床有机地球化学 ➢④环境有机地球化学研究
有机地球化学的学科方向
➢石油有机地球化学 ➢沉积有机地球化学（海洋与湖沼有机
地球化学）
➢矿床有机地球化学 ➢环境有机地球化学
7 有机地球化学
7.1 自然界中的有机质和元素的生物循环 7.2 可燃类矿床的有机地球化学 7.3 金属成矿过程中生物和有机质的作用
❖有机地球化学的发展
➢20世纪80年代前，韦尔纳茨基和维诺格拉多夫
创立生物地球化学时，侧重研究生物参与的地 球化学作用，随着地球化学与有机化学、生物 学、生物化学等学科的杂交和渗透，产生和发 展了地球化学的这一个新的重要分支——有机 地球化学。因此有机地球化学是地学、有机化 学和生物学互相渗透发展起来的一门边缘学科。
木质素结构 纤维素结构
③煤的化学组成研究表明，煤主要由高 分子量复杂有机化合物组成。煤的分离 产物中大部分为芳香族化合物，芳香族 化程度随煤的变质程度增加而增大。最 后达到完全芳香族化而进入石墨阶段。
2.煤形成过程
植物母质转化为煤过程：生物化学阶段和其它变质阶 段
➢生物化学阶段主要为母质转变为泥炭 。泥炭形成过程
7.1.1.3 水体中有机质的存在形式、 组成与分布
1、存在形式：溶解有机质和颗粒有机质。 2、组成与分布：天然水中有机化合物的成
分和结构都十分复杂，通常只能用一些综合 参数，如总有机碳、总有机氮、溶解有机碳、 溶解有机氮、溶解有机磷、颗粒有机碳等来 估计水中的有机质的量。 如水的COD 测定
不同深度的海水中颗粒有机碳含量是不同；不同洋区 表层颗粒物微量元素研究：Mn、Co、V主要存在陆源物 质和自生沉积中；Pb、Zn分布在浮游生物中；Cu、Ba 在三者中都有分配。
7.1.2 有机反应、能量的转换和储存
1.光合作用 2.充氧条件下的腐解作用 3.缺氧条件下的腐解作用 4.氧化还原反应 5.聚合反应 6.解聚合反应 7.加成反应
物质来源，区分沉积物属海相成因或陆相成因，推 断沉积物沉积期和早期成岩阶段的物理化学环境 （如氧化-还原条件、沉积环境的营养状况等），以 及成岩作用的强度。 ❖ （1）指示沉积岩中有机物质的来源 ❖ （2）指示沉积物的成熟度 ❖ （3）指示环境的氧化-还原条件
（1）指示沉积岩中有机物质的来源
❖正烷烃主峰碳为n-C15、 n- C17—低等水生燥类
深引起的温压增加最受重视。
7.2.2 石油的有机地球化学
7.2.2.1 石油的原始物质 7.2.2.2 我国海相石油地球化学研究
7.2.2.1 石油的原始物质
➢1.石油的形成环境 ➢2.石油的元素组成 ：原油在元素成分上是
相当固定的。一般含碳83％～87％，含氢11 ％～14％，其他元素主要为O、N和S，最高含 量约为5％。
➢②有机体的生物降解及有机大分子的热降解和聚
合并最终转换为无机物的演化过程；
➢③为了沉积岩有机质来源、沉积和成岩作用的物
理化学条件，进行生物标志化合物的研究，即分 子有机地球化学 。
➢④有机质同位素组成、分馏与成因； ➢⑤干酪根的结构与性质。
应用研究领域包括： ➢①可燃性矿产的成因和远景评价 ➢有机地球化学研究 ➢②沉积有机地球化学（海洋与沼泽有机
由此种机制形成。
7.3.1.5 细菌对硫酸盐的还原作用
7.3.2 层控矿床有机地球化学
7.3.2.1 矿源层有机质以腐泥型为主 7.3.2.2 容矿层有机质主要是石油沥青 7.3.2.3 石油沥青演化与成矿温度窗 7.3.2.4 成矿流体有机质的性质及元素的
活化、迁移与沉淀 7.3.2.5 改造矿床与油气矿床在空间展布
生物标志化合物所提供的信息包括：
①不同类型碳的化合物的相对丰度，如正烷烃 奇偶优势、植烷和姥鲛烷的比值等；
②有机物质的分子结构，特别是有机分子的立 体结构，愈是复杂的化合物往往能提供愈多的 信息；