甾烷和萜烷化合物特征

辎烷和菇烷化合物特征

辎、菇类化合物是姪源岩有机抽提物和原油中重要的也是研究最多的一类生物标志化合物。它们既继承了生物化学组分的许多信息，又记录了从生命有机质到沉积有机质演化的很多证据。对辎、菇化合物组成和分布特征详细研究，有助于对炷源岩的深入认识，可以更好地揭示姪源岩现今状态和演化历史过程。

（一）笛烷化合物组成特征

笛烷类化合物一般归为低分子量縉烷、重排辎烷、规则當烷和4-甲基當烷等4类，有些地区还可以检测出甲藻紿烷。一般情况，辎烷总量占总生标量不到30%,其组成绝大多数是以规则當烷为主要成分（超过半数），其次是重排笛烷，低分子量當烷和4-甲基紿烷含量相当，一般小于10乱

笛烷是原油中最为常见和重要的一类生物标志化合物，它们的母质主要来源于藻类和髙等植物。原油中辎烷包括低碳数辎烷、C2JC29规则笛烷和重排當烷、C2fC3o 4-甲基紿烷以及甲藻縉烷。根据规则笛烷相对比例可用于有机质的生源分析，C27紿烷来源于藻类有机体，C.g烷主要与硅藻有关，09紛烷的生源既可以是藻类又可以是高等植物。陆相盆地绝大多数原油中第烷呈“V”字型分布，即表明藻类和高等植物双重生源特征。

笛烷基本结构为全氢化菲稠化环戊烷（图1）,其中，在C®和G J位上连有甲基，5位连接较长的支链烷基，在C/立连接Gt,分别为C/5窗烷。C, C,.t 和5位碳环上氢（H）构型有a和B之分，前人规定：氢原子位于环平面之下的（即C-H键伸向纸）为a-H,氢原子位于环平面之上的（即C-H键伸向纟氏外）为B-H。5为手性碳原子，其立体构型有左旋和右旋两种构型，即R构型和S 构型。

图1笛烷基本结构图

规则笛烷的生物构型为5 a （H）, 14 a （H）,17a （H）C^C2920R,随着热演化作

用进行，生物构型(R 构型)辎烷会不断向地质构型(S 构型)转化，即转化为 5a (H), 14 a

(H), 17 a (H)C 2rC 2920S,并与 5 a (H), 14 a (H) ,17 a (H) C^C^OR 共 存并最终达到平衡。因

此，人们常用紿烷的20S/(20R+20S)比值来衡量有机质热 演化程度。在R 构型向S 构型转化的同时，5和C/立上的a-H 会向B-H 转化, 即 转 化 为 5 a (H), 14 B (H), 17

B (H)C/d20R 和

5 a (H),14B (H),17B (H)C 27^20S,同样形成a a 与B B 共存并最终达到平衡。 所以，也常

用BB/(aa+BB)比值来衡量有机质热演化程度，并且与 20S/(20R+20S)比值有良好的线性关系。近年来研究表明，B B 型辎烷在运移过 程中会相对富集，所以，对于运移距离较长的原油，BB/(aa+BB)与 20S/ (20R+20S)关系会偏离线性关系。

在G 位上连有甲基的紿烷称为4-甲基笛烷，它比规则當烷多一个碳原子， 有

G/C BO ,原油中一般检测到的为C3。的4-甲基紛烷较为丰富。

位和5位上甲基因热作用会发生重排，甲基分别连接在G 和5位上。同 样，

在5位和C“位上氢(H)的构型有a 和B 之分，在d 位有R 和S 两种立 体构型，从而产生一系列重排笛烷，具体图谱鉴定如图2和表1。

图2 m/e2l7质量色谱图(笛族化合物)

00 <1 1

7

2 4

22— 21

90 l

A

1

9 1 J

66 68 70 Time (min)

60 62

64 72 74

I 76

4

80 40 20

o o o o o 7 6 5 4 3 a>Quepunq<

20

(二)菇烷化合物组成特征

菇烷类化合物和笛烷化合物一样，是重要生物标志物，它也具有丰富的有机质生源信息和热演化记录。

菇烷也是原油中重要的生物标志化合物之一，可以提供许多关于生油母质信息，解决原油演化程度问题。原油中检测到的菇烷一般有二环倍半菇烷、三环二菇烷、四环二菇烷、长链三环菇烷、长链四环菇烷、五环三菇烷和四菇烷等，其中以五环三菇烷最丰富和最重要。

五环三菇烷可以分为轅烷类和非罡烷类，陆相原油中最广泛而又最丰富的是翟烷类，均以17 a (H)21B (H)蓉烷系列(CfCQ为主，其次是17 0 (H)21a (H) 莫烷系列、18a (H)新蕾烷系列和重排蕾烷，它们的主要先体物质是细菌卷四醇, 其含量髙低反映低等原核生物有机质贡献大小。

蕾烷的基本结构为四个六元环(苯并菲)和一个五元环稠合而成(图3),

图3菇烷基本结构图

正常的轅烷碳数为30,除了在G、G、G。、C, C M位上均有甲基取代外，

C21位上是异丙基。翟烷的立体异构主要发生在5和5上的a和B构型，以及C22位上的R和S构型(仅当碳数大于30时才有)。同样，17B (H)21B (H)为生物构型，随着热演化作用，生物构型向170 (H)21a (H)和17a(H)21B(H)地质构型转化。我们又把17B(H)21a (H)称为莫烷系列，17a (H)21B (H)称为蕾烷系列，随着热演化作用的加强，莫烷系列可以进一步转化为翟烷系列，即BB —B a — a B。

碳数小于30的罡烷称为降翟烷，碳数大于30的称为升蕾烷。麓烷系列碳数为C >7 C35 , C28较为少见。

长链三环菇烷一般碳数分布在CJG (有资料表明该类化合物碳数可以髙达

45),其中C22和Q较少，以G和C M最为丰富，0以后有R和S两个立体异构体。在4之前常出现一个峰，就是G厂四环菇烷。菇烷具体鉴定见表2和图4, 图5。

19 CaoHss

Cm s -三环祐烷

40 CstHho

17a (H),21P (FD-22R-21-异庚基彙

烷

20

CaoHs6

Go R-三环菇烷

41

(.Hfi2

17a (H),21B (H)-22S-21-异辛基彙

烷

21

C.H H SS

C 3I s-三环菇烷

42

C SBH J

17a (H),213 QD-22R-21-异辛基辕

烷

RT ： 40.00-69.50 100 90

80

70

60

50 40-

30

20

1

NL: 3.03E4 m/z= 190.5- 191.5 MS 17 C04241

40 42 44 46 48 54 56 58 60 62 64 66

Time (min)

图4 m/el91质量色谱图(长链三环菇烷)

(Douepunqxz Q>一