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
温和潮湿的气候 长期停滞的水体
沼泽发育和沼泽泥炭沉积
平坦低洼，水体静止低能。 原地植物就地堆积， 异地碎屑少
有机质来源的原地单一性 沼泽沉积的有机质丰度高
盐湖中富有机质的油页岩、泥质岩常与蒸发岩组成旋回。
青海湖底沉积物Eh值分布
从图可见： 一个内陆湖泊的氧 化还原相带与沉积 水动力状况关系密 切：
在湖盆北部的河口 区，水动力活跃， 氧化带相宽； 在湖盆南部的湖湾 区，水动力相对稳 定的湖南部，氧化 相带窄，还原相带 面积大。
有机碳含量 的分布呈环 带状从湖滨 浅水带向中 部深水区增 高。 河流入湖对 有机质显出 “冲淡”作 用。说明河 流携带有机 质贫乏，不 是青海湖有 机质的重要 来源。
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。
2）湖泊环境的有机质沉积
有机质来源的二元多方向性
陆源有机质和原地水生生物 河流可从四面八方入湖
营养型湖浪基面以下的还原环境是有利的富集区
湖泊的差异性大，沉积的有机质差异也大
有机质来源的二元性，沉积
环境的差异性大，造成多种 多样的有机质类型。
营养型淡水湖泊的较深—深湖及前三角洲 亚环境沉积富有机质泥岩、组成碎屑—粘土岩旋回
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
加利福尼亚波尔德兰盆地中砂（实线箭头）和 泥（虚线箭头）的来源、路径和搬运模式
死亡
沉积有机质
腐殖酸、干酪根等
在生理方 面具有巨 大的应变 性，存在 于生命的 整个地史 时期，并 遍及生物 圈的任何 地方。
寒武纪以后 ，以浮游动 物为主的低 等水生动物 才成为重要 的有机质来 源。而高等 动物提供有 机质始终非
常有限。
地史时期的沉积有机质来源
浮游植物（phytoplankton）：可能是有机质的第一来源
形成沼泽的一条重要途径是 湖泊沉积、泄湖的淤积陆化
沼泽煤系常与湖泊、泻湖 生烃层系交替
沼泽环境是主要的成煤、成煤型气环境
第一阶段 第二阶段
第三阶段 第四阶段
淡水湖泊淤积充填和 沼泽化的四个阶段
4 沉积有机质的早期演化
一、 沉积有机质的形成
1、沉积有机的概念和分类 2、沉积有机质的来源 3、影响沉积有机质丰度的主要因素 4、不同环境中有机质沉积特征 二、 沉积有机质的埋藏与演化
1、生物化学作用 2、化学作用 3、沉积有机质在成岩作用阶段的演化特征和演化结果
浮游植物 浮游动物
细菌 高等植物
氧化、生 物降解
物化为 小分子
松辽盆地岩相分布图（青山口期）
营养型谈水湖泊的较深—深湖及前三角洲亚环 境沉积富有机质泥岩、组成碎屑—粘土岩旋回
2）过渡环境的有机质沉积
过渡带以陆相淡水和海相咸水环境交替 为特征，使有机质来源更复杂
低能缓流还原环境、有利于有机质的沉积 干旱泻湖环境、富有机质泥岩常和蒸发岩组成旋回
与海具有过度性质 的“海湖”可以马拉开波湖 为例，从该湖南面卡塔通 博河注入大量淡水和陆源 物质。从其北面通过海峡 海水注入湖中，密度和盐 度较大的混合水沉入下部。 湖水上淡下咸，在下形成还 原环境。湖表层生物产率极 高，湖底为粘稠状蓝—黑色 淤泥，具很强的H2S味，其 有机碳丰度超过5%。湖盆 中心沉积物含磷低含硫高。 这类封闭性好，滞流的过 渡性水盆地极有利于有机质 的沉积。
细菌：可能是有机质的第二大来源
浮游动物（Zooplankton） ：浮游动物为主的 低等水生生物是有机质的重要来源
以浮游植物为 食，因而浮游 动物高产期往 往紧接浮游植 物高产期而出 现。
高等植物：提供的有机质与细菌相当
陆地高等植物始于志留纪。 中泥盆世经历了一个爆炸性 的发展，到晚石炭世，以蕨 类植物为主的陆生植物群达 到高峰，形成世界第一大成 煤期，晚二叠世~早白垩世称 为“裸子植物”时代，以后 迅速进入“被子植物”时代