沉积有机质的物质的形成与聚集优秀课件
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思考题：为什么到元古界末期才有煤层形成？
二、生物解剖结构与化学组成
（一）生物解剖结构
动物（细胞膜）
管胞
低等植物
植物
高等植物
根
表皮：角质层、腊质 缘孔
周皮：木栓层、木栓
茎
形成层、栓内层
皮层：同化、储藏、
通气、吸收 维管柱：维管束、髓部
木射线
叶：表皮、叶肉、叶脉
图1-5 高等植物茎干的解剖结构
（据高信曾等， 1978）
显交替气候
图1-15 腐殖酸成因判别的范氏图解（转引自Burand，1980）
海相和湖相软泥腐殖酸中的氢和氮总体上高于泥炭和土 壤，但碳含量相对较低，造成氢碳比和氮碳比显著较高。
（2）稳定碳同位素δ13C
光合作用的差异: 海水中的碳酸盐化合物，HCO３-1离子的δ13C在0‰左右 大气中的CO2，δ13C分布于-7~-9‰之间
思考题：
1. 三种泥炭化作用方式的条件及其产物？ 2. 沉积有机质被埋藏后凝胶化作用是否还能进行？
丝炭化作用
图1-12 凝胶化作用与丝炭化作用关系示意图 （据热姆丘日尼科夫等，1960）
第二节 近现代 沉积有机质的物质组成
一、沉积有机质的三重属性 二、腐植酸的化学组成 三、可抽提沥青的化学组成
一、沉积有机质的三重属性
动物来源的有机碎屑往往是海相或湖相沉积有机质的一种 重要赋存形式，古生界沉积岩中常见的动物有机碎屑来源于笔 石、几丁虫、虫颚以及某些来源不明பைடு நூலகம்动物有机体，均为现代 已灭绝了的动物。
图1-8 笔石体形态及表皮解剖结构（据Goodarzi，1984）
（二）生物质的化学组成
1、化合物组成
碳水化合物
化合物 木质素 蛋白质 类脂化合物
1、概述
思考题：从哪些视角，采用哪些方法来研究沉积有机质？
表2-2 沉积有机质的三重属性
2、不溶有机质（干酪根）
干酪根:不溶于有机溶剂的有机质浓缩物.
沉积岩中有机质的含量大都在0.5～1.5％之间， 为了便于研究，往往要将其富集起来。
物理方法 干酪根的提取和分离方法 化学方法
物理化学方法
★物理方法
浮选法、超声波法、电磁法、静电法以及基于矿物 和
有机质湿润性质差异的分离方法
★化学方法 盐酸+氢氟酸溶解无机矿物
2、可溶有机质
表1-3 我国泥炭化合物平均化学组成 （干基，%）
二、腐植酸的化学组成
1、腐植酸（HA）的定义
具有酸性、亲水性、吸附性和复杂多样结构的芳香性化合物。
2、腐植酸的结构
0.001~0.1μm的球形微粒联成的团聚体，无定形高分子胶体。 由芳核（单环、多环）、桥键（单桥、双桥）和活性基团 （-COOH、-OH、-C=O、-OCH3、C-O-C）联结而成。
纤维素 半纤维素 果胶质 芳香族高分子聚合物 含氮化合物 混合物（脂肪、蜡质）
2、化合物稳定性序列（抗降解能力）
蛋白质<色素<脂肪<半纤维素<纤维素<木质素 <木栓质<种子皮壳<角质<孢粉素<蜡质和树脂
3、 化合物的化学结构
4、化合物元素组成
生物体 化合物不同 有机元素不同 有机质的元素和生烃能力不同
气态分子和水 分解产物：氨基酸，糖类等
生物遗体 其它小分子化合物 合成产物：腐殖酸，沥青质 沉积有机质
生物残体
有机碎屑：生物残体
氧化－降解阶段
还原－合成阶段
沉积－埋藏阶段
3、影响因素
生物体本身的化学组成 影响因素 水体的动力状态
水介质性质（氧化还原、酸碱度、温度）
表1-2 植物与泥炭有机质化学组成的比较
1）生物质的烃类/非烃比率远远高于沉积有机质，表明在 生物质向沉积有机质转化过程中生物烃类受到明显损失；
还原碳：有机碳，如生物质 碳 氧化碳：无机碳，如碳酸盐岩
元素碳：如石墨，金刚石
2、自然界中碳的循环
二氧化碳 光合作用: 植物
动物
年轻沉积物
聚集 不同成熟度分散有机质
石油与天然气
聚集
高成熟度分散有机质
生物遗体
循环1 循环2
元素碳
图2-1 有机碳及沉积有机碳的循环
初次循环
二次循环
几天~几十年 水、生物、大气圈
图1-14 腐殖酸分子基本结构单元示意图（柴岫等，1990）
3、腐植酸的产率与含量
腐植酸的产率（HAt）——碱溶一次抽提 腐植酸的含量——碱溶多次抽提
4、腐植酸的分类
5、腐植酸的成因判别
（1）H/C、N/C、O/C原子比
1—海洋、湖泊
水下沉积物
2—寒冷气候或
酸性介质
3—热带潮湿气
候
H/C
4—干湿季节明
沉积有机质的物质的形成与聚 集优秀课件
第一节 沉积有机质的成因
一、沉积有机质的来源 二、生物解剖结构与化学组成 三、生物质向沉积有机质的转化
一、沉积有机质的来源
（一）概述
1、有机质的定义
包括一切生物体及其分解或合成的各种产物 。
2、沉积有机质的分类
（二）自然界中有机碳的循环
1、自然界中碳的分类
（二）沉积有机质的形成作用
1、作用类型
2、泥炭化作用方式
① 凝胶化作用：强覆水、缺氧、还原、厌氧微生物 方式 ② 丝炭化作用：氧化（暴露、流水、火灾）
③ 残植化作用：覆水（流动）、富氧
① 透明残体：腐植酸＋沥青质＋水分 结果 ② 不透明残体：化学结构高度缩聚的惰性物质
③ 残积类脂物质：孢子＋花粉＋角质层＋树脂 ＋木栓层
岩石圈表层 沉积有机质
几百万年~数亿年 岩石圈表层 岩石圈浅层 化石能源矿产
思考题：
1.有机碳循环的不完整性会造成什么样的结果？ 2.有机碳循环研究对化石能源矿产的地质意义？
（三）沉积有机质的来源
图1-2 生物进化与沉积有机质地史分布示意图 （据钟宁宁、秦勇等，1995）
图1-4 沟鞭藻与世界特大型油田分布的关系 （据何承全，1984）
思考题：
1. 腐植酸类型及元素组成与沉积环境的关系？ 2. 如何通过腐植酸来判断沉积有机质的成因？
三、可抽提沥青的化学组成
1、可抽提物类型
溶于苯 溶于氯仿（CHCl3） 二硫化碳（CS2） 二氯甲烷（CH2CL2）
2、氯仿沥青Ａ族组成
苯沥青（褐煤蜡、泥岩蜡） 氯仿沥青Ａ
思考题：氯仿沥青Ａ族组分研究的环境意义？
表1-1 植物及其化合物的元素组成
木质素和碳水化合物元素组成富碳、富氧和贫氢，蛋白质富碳，类脂 化合物富氢、富碳而贫氧，造成高等植物富碳贫氢和低等植物富氢贫 氮的总体特征，
三、生物质向沉积有机质的转化
（一）沉积有机质形成过程
1、作用过程
再循环
死亡
分配
生物质
降解产物
生物作用 物理化学作用 埋葬作用
吸收 大气、水体 沉积有机质
二、生物解剖结构与化学组成
（一）生物解剖结构
动物（细胞膜）
管胞
低等植物
植物
高等植物
根
表皮：角质层、腊质 缘孔
周皮：木栓层、木栓
茎
形成层、栓内层
皮层：同化、储藏、
通气、吸收 维管柱：维管束、髓部
木射线
叶：表皮、叶肉、叶脉
图1-5 高等植物茎干的解剖结构
（据高信曾等， 1978）
显交替气候
图1-15 腐殖酸成因判别的范氏图解（转引自Burand，1980）
海相和湖相软泥腐殖酸中的氢和氮总体上高于泥炭和土 壤，但碳含量相对较低，造成氢碳比和氮碳比显著较高。
（2）稳定碳同位素δ13C
光合作用的差异: 海水中的碳酸盐化合物，HCO３-1离子的δ13C在0‰左右 大气中的CO2，δ13C分布于-7~-9‰之间
思考题：
1. 三种泥炭化作用方式的条件及其产物？ 2. 沉积有机质被埋藏后凝胶化作用是否还能进行？
丝炭化作用
图1-12 凝胶化作用与丝炭化作用关系示意图 （据热姆丘日尼科夫等，1960）
第二节 近现代 沉积有机质的物质组成
一、沉积有机质的三重属性 二、腐植酸的化学组成 三、可抽提沥青的化学组成
一、沉积有机质的三重属性
动物来源的有机碎屑往往是海相或湖相沉积有机质的一种 重要赋存形式，古生界沉积岩中常见的动物有机碎屑来源于笔 石、几丁虫、虫颚以及某些来源不明பைடு நூலகம்动物有机体，均为现代 已灭绝了的动物。
图1-8 笔石体形态及表皮解剖结构（据Goodarzi，1984）
（二）生物质的化学组成
1、化合物组成
碳水化合物
化合物 木质素 蛋白质 类脂化合物
1、概述
思考题：从哪些视角，采用哪些方法来研究沉积有机质？
表2-2 沉积有机质的三重属性
2、不溶有机质（干酪根）
干酪根:不溶于有机溶剂的有机质浓缩物.
沉积岩中有机质的含量大都在0.5～1.5％之间， 为了便于研究，往往要将其富集起来。
物理方法 干酪根的提取和分离方法 化学方法
物理化学方法
★物理方法
浮选法、超声波法、电磁法、静电法以及基于矿物 和
有机质湿润性质差异的分离方法
★化学方法 盐酸+氢氟酸溶解无机矿物
2、可溶有机质
表1-3 我国泥炭化合物平均化学组成 （干基，%）
二、腐植酸的化学组成
1、腐植酸（HA）的定义
具有酸性、亲水性、吸附性和复杂多样结构的芳香性化合物。
2、腐植酸的结构
0.001~0.1μm的球形微粒联成的团聚体，无定形高分子胶体。 由芳核（单环、多环）、桥键（单桥、双桥）和活性基团 （-COOH、-OH、-C=O、-OCH3、C-O-C）联结而成。
纤维素 半纤维素 果胶质 芳香族高分子聚合物 含氮化合物 混合物（脂肪、蜡质）
2、化合物稳定性序列（抗降解能力）
蛋白质<色素<脂肪<半纤维素<纤维素<木质素 <木栓质<种子皮壳<角质<孢粉素<蜡质和树脂
3、 化合物的化学结构
4、化合物元素组成
生物体 化合物不同 有机元素不同 有机质的元素和生烃能力不同
气态分子和水 分解产物：氨基酸，糖类等
生物遗体 其它小分子化合物 合成产物：腐殖酸，沥青质 沉积有机质
生物残体
有机碎屑：生物残体
氧化－降解阶段
还原－合成阶段
沉积－埋藏阶段
3、影响因素
生物体本身的化学组成 影响因素 水体的动力状态
水介质性质（氧化还原、酸碱度、温度）
表1-2 植物与泥炭有机质化学组成的比较
1）生物质的烃类/非烃比率远远高于沉积有机质，表明在 生物质向沉积有机质转化过程中生物烃类受到明显损失；
还原碳：有机碳，如生物质 碳 氧化碳：无机碳，如碳酸盐岩
元素碳：如石墨，金刚石
2、自然界中碳的循环
二氧化碳 光合作用: 植物
动物
年轻沉积物
聚集 不同成熟度分散有机质
石油与天然气
聚集
高成熟度分散有机质
生物遗体
循环1 循环2
元素碳
图2-1 有机碳及沉积有机碳的循环
初次循环
二次循环
几天~几十年 水、生物、大气圈
图1-14 腐殖酸分子基本结构单元示意图（柴岫等，1990）
3、腐植酸的产率与含量
腐植酸的产率（HAt）——碱溶一次抽提 腐植酸的含量——碱溶多次抽提
4、腐植酸的分类
5、腐植酸的成因判别
（1）H/C、N/C、O/C原子比
1—海洋、湖泊
水下沉积物
2—寒冷气候或
酸性介质
3—热带潮湿气
候
H/C
4—干湿季节明
沉积有机质的物质的形成与聚 集优秀课件
第一节 沉积有机质的成因
一、沉积有机质的来源 二、生物解剖结构与化学组成 三、生物质向沉积有机质的转化
一、沉积有机质的来源
（一）概述
1、有机质的定义
包括一切生物体及其分解或合成的各种产物 。
2、沉积有机质的分类
（二）自然界中有机碳的循环
1、自然界中碳的分类
（二）沉积有机质的形成作用
1、作用类型
2、泥炭化作用方式
① 凝胶化作用：强覆水、缺氧、还原、厌氧微生物 方式 ② 丝炭化作用：氧化（暴露、流水、火灾）
③ 残植化作用：覆水（流动）、富氧
① 透明残体：腐植酸＋沥青质＋水分 结果 ② 不透明残体：化学结构高度缩聚的惰性物质
③ 残积类脂物质：孢子＋花粉＋角质层＋树脂 ＋木栓层
岩石圈表层 沉积有机质
几百万年~数亿年 岩石圈表层 岩石圈浅层 化石能源矿产
思考题：
1.有机碳循环的不完整性会造成什么样的结果？ 2.有机碳循环研究对化石能源矿产的地质意义？
（三）沉积有机质的来源
图1-2 生物进化与沉积有机质地史分布示意图 （据钟宁宁、秦勇等，1995）
图1-4 沟鞭藻与世界特大型油田分布的关系 （据何承全，1984）
思考题：
1. 腐植酸类型及元素组成与沉积环境的关系？ 2. 如何通过腐植酸来判断沉积有机质的成因？
三、可抽提沥青的化学组成
1、可抽提物类型
溶于苯 溶于氯仿（CHCl3） 二硫化碳（CS2） 二氯甲烷（CH2CL2）
2、氯仿沥青Ａ族组成
苯沥青（褐煤蜡、泥岩蜡） 氯仿沥青Ａ
思考题：氯仿沥青Ａ族组分研究的环境意义？
表1-1 植物及其化合物的元素组成
木质素和碳水化合物元素组成富碳、富氧和贫氢，蛋白质富碳，类脂 化合物富氢、富碳而贫氧，造成高等植物富碳贫氢和低等植物富氢贫 氮的总体特征，
三、生物质向沉积有机质的转化
（一）沉积有机质形成过程
1、作用过程
再循环
死亡
分配
生物质
降解产物
生物作用 物理化学作用 埋葬作用
吸收 大气、水体 沉积有机质