第十四届有机地球化学学术会议 专题6 生物有机地球化学
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致谢：国家973项目（2012CB822002）资助。 参考文献
Powers, L., Werne, J.P., Vanderwoude, A.J., Hopmans, E.C., Sinninghe Damsté , J.S., Schouten, S., 2010. Applicability and calibration of the TEX86 paleothermometer in lakes. Organic Geochemistry, 41: 403–414. Weijers, J.W.H., Schouten, S., van den Donker, J.C., Hopmans, E.C., Sinninghe Damsté , J.S., 2007. Environmental controls on bacterial tetraether membrane lipid distribution in soils. Geochimica et Cosmochimica Acta, 71: 703–713. Woltering, M., Johnson, T.C., Werne, J.P., Schouten, S., Sinninghe Damsté , J.S., 2011. Late Pleistocene temperature history of Southeast Africa: a TEX86 temperaturer ecord from Lake Malawi. Palaeogeography Palaeoclimatology Palaeoecology, 303:93–102. Schouten, S., Hopmans E.C., Sinninghe Damsté , J.S, 2013. The organic geochemistry of glycerol dialkyl glycerol tetraether lipids: A review. Organic Geochemistry, 54:19-61.
参考文献
傅家谟，徐芬芳等. 1985，茂名油页岩中生物输入的标志化合物. 地球化学, 2: 99-113. Kliti Grice et al. 1998, Molecular isotopic characterisation of hydrocarbon biomarkers in Palaeocene-Eocene evaporitic, lacustrine source rocks from the Jianghan Basin, China. Org Geochem., 29: 1745-1764. Bernd R. T. Simoneit. 1997, Compound-specific carbon isotope analyses of individual long-chain alkanes and alkanoic acids in Harmattan aerosols. Atmospheric Enuironment, 31(15):2225-2233.
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沉积物中提取脂肪酸现状与存在问题
常江1,2, 夏燕青1*, 吴应琴1, 马素萍1
1.中国科学院地质与地球物理研究所兰州油气资源研究中心，甘肃兰州730000 2.中国科学院大学，北京100049
沉积物中的脂肪酸可提供丰富有效的地球化学信息，同时也是重要的生烃母质。上世纪八十年 代以来未熟-低熟油气的发现，更加引起石油地质学家们对脂肪酸赋存形式和与成烃关系的重视。 脂肪酸的研究已成为有机地球化学领域内的热点。所以，如何科学、有效、快捷、充分地从地质样 品中获取脂肪酸这个重要而紧迫的任务就摆在了人们的面前。 皂化法因其能提取到较纯的脂肪酸馏分而得到广泛应用。但实际上，这种方法存在严重缺陷， 会导致大量的脂肪酸流失（流失率最高可达80%以上） ，而且由于流失比例不同，对脂肪酸系列构成 造成了人为改变，严重影响其地球化学信息的利用。 [1] 本文以10g新鲜的黄县褐煤氯仿抽提物为例，采用传统的皂化方法提取混合脂肪酸 ，定性、 定量分析了分布在水相、过渡相以及有机相中的脂肪酸（以芥酸IS为内标，图1） ，揭示研究所有机地球化学国家重点实验室, 电话： （020）85290163,
Email：hujf@
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图1 松辽盆地后金沟剖面嫩江组古湖水表层温度的剖面变化
古温度重建研究的基础。 基于此，本研究对松辽盆地后金沟剖面嫩江组岩石样品进行了GDGTs化合物和成熟度的分析。 分析的19个样品的成熟度(Tmax)分布范围介于426至437之间，其中只有6个样品能够检测出GDGTs 化合物 (表1)。由表1可以看出，对于Tmax＞432℃的样品，没有检出GDGTs化合物，因此推测Tmax (432℃)是GDGTs化合物检出的成熟度上限。 检测出的GDGTs化合物为类异戊二烯GDGTs， 没有检测 出支链GDGTs，表明松辽古湖盆GDGTs化合物主要来源于古菌，因此可以通过TEX86相关指标进行 湖盆古水体温度(LST)的重建。计算的嫩江组一、二段古湖泊水体温度为9.1-10.2℃ (图1)， 表明松 辽古湖盆在白垩纪温室气候大背景下， 嫩江组一、 二段是其相对寒冷的阶段， 当时LST为 9.1-10.2℃。
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部分。埋葬较浅的2号样品正构烷烃碳同位素组成变化较大且显著负偏，指示有机质的输入有多重 来源。 两个样品正构烷烃碳同位素组成的差别显示了不同沉积时期有机质物源构成的差异和古气候 环境快速变化， 即始新世末期到渐新世早期(E-O界线)气候快速变冷所引起的茂名盆地有机质物源组 成的变化。1号样品沉积时期湖盆中以C4植物为主的陆源高等植物和细菌作为其有机质输入的重要 组成部分，湖泊水体盐度较高，处于咸水湖泊环境。C4植物作为有机质输入的重要组成部分也可能 表明了1号样品沉积时期大气CO2分压变低且气候变得较干燥炎热。2号样品沉积时期的湖泊中藻类 和细菌较为繁盛，而湖盆中陆源高等植物输入较少，水体盐度较低，处于半咸水湖泊环境。
图1 茂名油页岩正构烷烃碳同位素组成分布模式图
茂名油页岩是低成熟的油页岩，饱和烃具有明显的奇碳数优势；正构烷烃呈双峰群和高碳数后 峰群优势型分布，指示了陆生高等植物来源有机质占优势的输入特征。同时，两块油页岩样品中正 构烷烃碳同位素组成分布模式也存在较大差别 ( 见图 1) ，相同碳数正构烷烃碳同位素组成偏差在 1.5~8‰之间，埋藏较深的1号样品正构烷烃碳同位素大多分布在-23.19‰至-19.10‰之间。C3植物的 正构烷烃碳同位素分布为-31‰至-39‰， 而C4植物的正构烷烃碳同位素分布为-18‰至-25‰(Bernd R. T. Simoneit, 1997)，因此，从单体碳同位素组成分布来看，C4植物为1号样品有机质来源的重要组成
专题六
生物有机地球化学
松辽盆地GDGTs的检出与样品成熟度之间的关系
曹怀仁，胡建芳*, 彭平安
中国科学院广州地球化学研究所，有机地球化学国家重点实验室，广东广州510640
古温度的定量重建是古环境/气候学研究的重要内容， 不同领域的学者为此一直进行着不懈的探 索，其中关于海洋的古温度重建研究比较多，而关于陆相古温度定量重建一直难以进行，这是因为 缺乏有效的定量化计算指标。近年来，一种基于古/细菌的细胞膜类脂化合物――甘油二烷基甘油四 醚(GDGTs, Glycerol dialkyl glycerol tetraethers)的古温度指标得到了广泛的应用与发展 (Weijers et al.,2007)。与GDGTs 相关的替代性指标主要包括：BIT 指数 (branched isoprenoidtetraether index)、 CBT 指数 (Cyclisation ratio of Branched Tetraethers) 、 MBT 指数 (Methylation index of Branched Tetraethers)和TEX86 (the TetraEther indeX of tetraetherconsisting of 86 carbon atoms)。其中TEX86 主要 用来计算海水的表层温度 (SST)。一些学者也开展了湖泊系统中TEX86 古温标应用的研究，结果显 示在一些大的湖泊系统中TEX86 指标也可以重建表层湖水温度 (Powers et al., 2010; Woltering et al., 2011)。MBT/CBT 用来计算大气温度, 全球土壤样品中支链GDGTs 的 MBT 指数主要受当地年平 均大气温度(MAAT, mean annual airtemperature)影响, 其次受环境pH 影响; 而CBT 指数主要受环境 pH 控制 (Weijers et al., 2007)。 虽然国际上GDGTs 相关指标的应用在近年得到了长足的发展，但这些指标的应用也存在一定 的局限性，即存在干扰因素。如TEX86 指标：类异戊二烯GDGTs 的来源不同会影响TEX86 作为古 温标的适用性，其次, 成岩和热成熟作用也会影响TEX86 作为古温标的适用性，成岩作用会改变原 始生物标志化合物的组成，但目前的研究认为成岩作用并不直接改变TEX86 指标，而热成熟作用对 MBT/CBT 指标也受成岩和热成熟作用的影响，热成熟作用将使得重建的 MAAT 偏高 (review in Schouten et al., 2013)。 因此， 研究GDGTs化合物的检出与样品成熟度之间的关系是进行GDGTs 相关
表1. 后金沟剖面嫩江组岩石样品Tmax和TEX86值
样品 Tmax(℃) TEX86 1 426 0.42 2 435 3 429 0.42 4 430 0.42 5 434 6 430 0.44 7 437 8 432 0.42 9 435 10 430 0.43 11 433 12 432 13 433 14 437 15 435 16 435 17 433 18 434 19 434
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茂名油页岩烃类及单烃碳同位素组成变化 对始新世-渐新世气候变化的响应
曹新星1,2 ，王丽1，尹琴1，宋之光1*
1.中国科学院广州地球化学研究所，有机地球化学国家重点实验室，广东广州510640 2.中国科学院大学研究生院，北京100049
油页岩是重要的非常规油气资源， 具有很大的资源潜力。 茂名油页岩是我国主要的油页岩产区， 该油页岩形成于始新世晚期，发育了厚达20m-30m的富有机质油页岩(傅家谟等，1985)。前人对茂 名油页岩的有机质来源、组成特征等已有较深入的研究，但对油页岩生物标志物组成分布及其油页 岩形成时期的古气候环境特征等研究还比较缺乏。本文对两块茂名油页岩(1号样品和2号样品)分别 进行了有机质丰度、烃类组成、单烃碳同位素组成等分析研究。两个茂名油页岩样品中均检测到的 藿烷和降藿烷系列化合物，指示了细菌来源的有机质输入。茂名油页岩芳烃主要由萘系列化合物组 成，菲系列化合物相对丰度较低。在1号样品中鉴定出较高丰度的卡达烯和花侧柏烯等被认为来自 陆源高等植物的化合物，以及一系列苯并藿烷，但在2号样品中只检测到卡达烯，表明1号样品有机 质陆源高等植物输入可能比2号样品多。1号样品中芳基类异戊二烯和脱羟基维生素E (MTTC) 的检 出以及MTTC指数(MTTCI=1.93，α/γ=3.41)显示，茂名油页岩1号样品发育时期湖泊水体具有一定盐 度，其沉积环境为咸水湖泊环境，属于高温气候条件的产物；2号样品MTTC缺失而是含有较为丰富 的4-甲基甾烷，其中C30-4α-甲基甾烷的碳同位素为-16.38‰，与Kliti Grice等(1998)研究的江汉盆地 中4-甲基甾烷的碳同位素值接近，其可能的原因为该时期湖水中以沟鞭藻类为代表的微藻类繁殖迅 速,此外，2号样品中芳基类异戊二烯的检出表明其沉积环境为半咸水湖泊环境。
Powers, L., Werne, J.P., Vanderwoude, A.J., Hopmans, E.C., Sinninghe Damsté , J.S., Schouten, S., 2010. Applicability and calibration of the TEX86 paleothermometer in lakes. Organic Geochemistry, 41: 403–414. Weijers, J.W.H., Schouten, S., van den Donker, J.C., Hopmans, E.C., Sinninghe Damsté , J.S., 2007. Environmental controls on bacterial tetraether membrane lipid distribution in soils. Geochimica et Cosmochimica Acta, 71: 703–713. Woltering, M., Johnson, T.C., Werne, J.P., Schouten, S., Sinninghe Damsté , J.S., 2011. Late Pleistocene temperature history of Southeast Africa: a TEX86 temperaturer ecord from Lake Malawi. Palaeogeography Palaeoclimatology Palaeoecology, 303:93–102. Schouten, S., Hopmans E.C., Sinninghe Damsté , J.S, 2013. The organic geochemistry of glycerol dialkyl glycerol tetraether lipids: A review. Organic Geochemistry, 54:19-61.
参考文献
傅家谟，徐芬芳等. 1985，茂名油页岩中生物输入的标志化合物. 地球化学, 2: 99-113. Kliti Grice et al. 1998, Molecular isotopic characterisation of hydrocarbon biomarkers in Palaeocene-Eocene evaporitic, lacustrine source rocks from the Jianghan Basin, China. Org Geochem., 29: 1745-1764. Bernd R. T. Simoneit. 1997, Compound-specific carbon isotope analyses of individual long-chain alkanes and alkanoic acids in Harmattan aerosols. Atmospheric Enuironment, 31(15):2225-2233.
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沉积物中提取脂肪酸现状与存在问题
常江1,2, 夏燕青1*, 吴应琴1, 马素萍1
1.中国科学院地质与地球物理研究所兰州油气资源研究中心，甘肃兰州730000 2.中国科学院大学，北京100049
沉积物中的脂肪酸可提供丰富有效的地球化学信息，同时也是重要的生烃母质。上世纪八十年 代以来未熟-低熟油气的发现，更加引起石油地质学家们对脂肪酸赋存形式和与成烃关系的重视。 脂肪酸的研究已成为有机地球化学领域内的热点。所以，如何科学、有效、快捷、充分地从地质样 品中获取脂肪酸这个重要而紧迫的任务就摆在了人们的面前。 皂化法因其能提取到较纯的脂肪酸馏分而得到广泛应用。但实际上，这种方法存在严重缺陷， 会导致大量的脂肪酸流失（流失率最高可达80%以上） ，而且由于流失比例不同，对脂肪酸系列构成 造成了人为改变，严重影响其地球化学信息的利用。 [1] 本文以10g新鲜的黄县褐煤氯仿抽提物为例，采用传统的皂化方法提取混合脂肪酸 ，定性、 定量分析了分布在水相、过渡相以及有机相中的脂肪酸（以芥酸IS为内标，图1） ，揭示研究所有机地球化学国家重点实验室, 电话： （020）85290163,
Email：hujf@
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图1 松辽盆地后金沟剖面嫩江组古湖水表层温度的剖面变化
古温度重建研究的基础。 基于此，本研究对松辽盆地后金沟剖面嫩江组岩石样品进行了GDGTs化合物和成熟度的分析。 分析的19个样品的成熟度(Tmax)分布范围介于426至437之间，其中只有6个样品能够检测出GDGTs 化合物 (表1)。由表1可以看出，对于Tmax＞432℃的样品，没有检出GDGTs化合物，因此推测Tmax (432℃)是GDGTs化合物检出的成熟度上限。 检测出的GDGTs化合物为类异戊二烯GDGTs， 没有检测 出支链GDGTs，表明松辽古湖盆GDGTs化合物主要来源于古菌，因此可以通过TEX86相关指标进行 湖盆古水体温度(LST)的重建。计算的嫩江组一、二段古湖泊水体温度为9.1-10.2℃ (图1)， 表明松 辽古湖盆在白垩纪温室气候大背景下， 嫩江组一、 二段是其相对寒冷的阶段， 当时LST为 9.1-10.2℃。
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部分。埋葬较浅的2号样品正构烷烃碳同位素组成变化较大且显著负偏，指示有机质的输入有多重 来源。 两个样品正构烷烃碳同位素组成的差别显示了不同沉积时期有机质物源构成的差异和古气候 环境快速变化， 即始新世末期到渐新世早期(E-O界线)气候快速变冷所引起的茂名盆地有机质物源组 成的变化。1号样品沉积时期湖盆中以C4植物为主的陆源高等植物和细菌作为其有机质输入的重要 组成部分，湖泊水体盐度较高，处于咸水湖泊环境。C4植物作为有机质输入的重要组成部分也可能 表明了1号样品沉积时期大气CO2分压变低且气候变得较干燥炎热。2号样品沉积时期的湖泊中藻类 和细菌较为繁盛，而湖盆中陆源高等植物输入较少，水体盐度较低，处于半咸水湖泊环境。
图1 茂名油页岩正构烷烃碳同位素组成分布模式图
茂名油页岩是低成熟的油页岩，饱和烃具有明显的奇碳数优势；正构烷烃呈双峰群和高碳数后 峰群优势型分布，指示了陆生高等植物来源有机质占优势的输入特征。同时，两块油页岩样品中正 构烷烃碳同位素组成分布模式也存在较大差别 ( 见图 1) ，相同碳数正构烷烃碳同位素组成偏差在 1.5~8‰之间，埋藏较深的1号样品正构烷烃碳同位素大多分布在-23.19‰至-19.10‰之间。C3植物的 正构烷烃碳同位素分布为-31‰至-39‰， 而C4植物的正构烷烃碳同位素分布为-18‰至-25‰(Bernd R. T. Simoneit, 1997)，因此，从单体碳同位素组成分布来看，C4植物为1号样品有机质来源的重要组成
专题六
生物有机地球化学
松辽盆地GDGTs的检出与样品成熟度之间的关系
曹怀仁，胡建芳*, 彭平安
中国科学院广州地球化学研究所，有机地球化学国家重点实验室，广东广州510640
古温度的定量重建是古环境/气候学研究的重要内容， 不同领域的学者为此一直进行着不懈的探 索，其中关于海洋的古温度重建研究比较多，而关于陆相古温度定量重建一直难以进行，这是因为 缺乏有效的定量化计算指标。近年来，一种基于古/细菌的细胞膜类脂化合物――甘油二烷基甘油四 醚(GDGTs, Glycerol dialkyl glycerol tetraethers)的古温度指标得到了广泛的应用与发展 (Weijers et al.,2007)。与GDGTs 相关的替代性指标主要包括：BIT 指数 (branched isoprenoidtetraether index)、 CBT 指数 (Cyclisation ratio of Branched Tetraethers) 、 MBT 指数 (Methylation index of Branched Tetraethers)和TEX86 (the TetraEther indeX of tetraetherconsisting of 86 carbon atoms)。其中TEX86 主要 用来计算海水的表层温度 (SST)。一些学者也开展了湖泊系统中TEX86 古温标应用的研究，结果显 示在一些大的湖泊系统中TEX86 指标也可以重建表层湖水温度 (Powers et al., 2010; Woltering et al., 2011)。MBT/CBT 用来计算大气温度, 全球土壤样品中支链GDGTs 的 MBT 指数主要受当地年平 均大气温度(MAAT, mean annual airtemperature)影响, 其次受环境pH 影响; 而CBT 指数主要受环境 pH 控制 (Weijers et al., 2007)。 虽然国际上GDGTs 相关指标的应用在近年得到了长足的发展，但这些指标的应用也存在一定 的局限性，即存在干扰因素。如TEX86 指标：类异戊二烯GDGTs 的来源不同会影响TEX86 作为古 温标的适用性，其次, 成岩和热成熟作用也会影响TEX86 作为古温标的适用性，成岩作用会改变原 始生物标志化合物的组成，但目前的研究认为成岩作用并不直接改变TEX86 指标，而热成熟作用对 MBT/CBT 指标也受成岩和热成熟作用的影响，热成熟作用将使得重建的 MAAT 偏高 (review in Schouten et al., 2013)。 因此， 研究GDGTs化合物的检出与样品成熟度之间的关系是进行GDGTs 相关
表1. 后金沟剖面嫩江组岩石样品Tmax和TEX86值
样品 Tmax(℃) TEX86 1 426 0.42 2 435 3 429 0.42 4 430 0.42 5 434 6 430 0.44 7 437 8 432 0.42 9 435 10 430 0.43 11 433 12 432 13 433 14 437 15 435 16 435 17 433 18 434 19 434
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茂名油页岩烃类及单烃碳同位素组成变化 对始新世-渐新世气候变化的响应
曹新星1,2 ，王丽1，尹琴1，宋之光1*
1.中国科学院广州地球化学研究所，有机地球化学国家重点实验室，广东广州510640 2.中国科学院大学研究生院，北京100049
油页岩是重要的非常规油气资源， 具有很大的资源潜力。 茂名油页岩是我国主要的油页岩产区， 该油页岩形成于始新世晚期，发育了厚达20m-30m的富有机质油页岩(傅家谟等，1985)。前人对茂 名油页岩的有机质来源、组成特征等已有较深入的研究，但对油页岩生物标志物组成分布及其油页 岩形成时期的古气候环境特征等研究还比较缺乏。本文对两块茂名油页岩(1号样品和2号样品)分别 进行了有机质丰度、烃类组成、单烃碳同位素组成等分析研究。两个茂名油页岩样品中均检测到的 藿烷和降藿烷系列化合物，指示了细菌来源的有机质输入。茂名油页岩芳烃主要由萘系列化合物组 成，菲系列化合物相对丰度较低。在1号样品中鉴定出较高丰度的卡达烯和花侧柏烯等被认为来自 陆源高等植物的化合物，以及一系列苯并藿烷，但在2号样品中只检测到卡达烯，表明1号样品有机 质陆源高等植物输入可能比2号样品多。1号样品中芳基类异戊二烯和脱羟基维生素E (MTTC) 的检 出以及MTTC指数(MTTCI=1.93，α/γ=3.41)显示，茂名油页岩1号样品发育时期湖泊水体具有一定盐 度，其沉积环境为咸水湖泊环境，属于高温气候条件的产物；2号样品MTTC缺失而是含有较为丰富 的4-甲基甾烷，其中C30-4α-甲基甾烷的碳同位素为-16.38‰，与Kliti Grice等(1998)研究的江汉盆地 中4-甲基甾烷的碳同位素值接近，其可能的原因为该时期湖水中以沟鞭藻类为代表的微藻类繁殖迅 速,此外，2号样品中芳基类异戊二烯的检出表明其沉积环境为半咸水湖泊环境。