第一章第四节 稳定碳同位素

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1、第四节 稳定碳同位素同位素：指元素周期表中原子序数相同，原子量不同的元素。稳定同位素：指原子核的结构不会自发的发生改变的同位素。稳定同位素有两个最显著的属性 1.稳定性：即经过复杂的化学反应之后，原子核结构 不发生变化。2.分馏作用：指同位素在两种同位素比值不同的物质之间进行分配。一、稳定同位素分馏机理分馏作用是稳定同位素的属性之一，碳稳定同位素的分馏机理有：1. 同位素的交换反应：是化学物质间，不同相或单个分子发生的同位素重新分配。 12CO +13CH =13CO +12CH242413CO +H12CO -=12CO +H13CO -2 3 2 32. 光合作用的动力效应：植物在光合作用

2、过程中，富集 12C ，而使 13C 进一步减小。3. 热力和化学反应的动力效应：- 键的稳定性顺序：-13C-13C-13C-12C-12C-12C-。在低温条件下，形成的烃类，富集12C ；在高温条件下形成的烃类，富集13C。4. 同位素的物理化学效应：蒸发：气相富集轻同位素12C，夜相富集13C；扩散：先扩散12C，残余13C。二、稳定同位素在自然界的分布、比值符号和标准然界屮碳、氢稳定同位素的符号、丰度、比值及标准见卜亠表*原子序数同位素丰度同位素比比值标准及符号比値符号1II 99. 9852110. 0151. 5X 10 “标准平均大洋忒縮写号SMOW6SMOW)6|2C 98.

3、 892|3C L 108|3C/CL 12X10 2南卡罗来纳州门垩系皮狄组 美洲拟箭和缩写号6iaC(%o, PDB)同位素比值的测量和对比单位一般是用千分数(。)表示。3( =Rs x 1000%)=1000%)此J式中：Rs :为样品的同位素比值；Rr：为标准的稳定同位素的比值。各国用各自的标 准计算 Rr ，再换算成 PDB 标准。标准之间的换算公式：式中：& 13CB:为求取对B标准的&值；& 13CA:为测得对A标准的&值；RAr、RBr：为A、B标准的 曲/曲 比值。三、油气中碳同位素的组成特征1、原油6 13C 一般为-22%。-33%。，平均值为-25%。-26%。 海相原

4、油6 13C值较高，为-27%。-22%。；陆相原油6 13C值偏低，为-29%。-33%。 随组分分子量的增大，急剧增大烷烃芳烃胶质沥青质，烷烃环烷烃，正构烷烃 异构烷烃，芳烃随环数增加6 13C值增大，可溶沥青干酪根。2、天然气6 13C随天然气成熟度的增大而增大，生物成因气：W-60%o-95%。低热解成因气: -50%-20%高以上两种气的混合气: -50%-60%天然气成份中：6曲6曲6曲6曲，分子量增加，增大。1234雄根斯前瘵武配柠地质时代石汕的碳同位索分布石湾決N基官禅着 四、油气中碳同位素和氢石油的6 D与6 13C值没有明显的相关关系。1福25井E 3莺妙N2湾卅E天然气的6 D与6 13C存在不很明显的关系-80-60-40-20天然气中屮烷的阳点MOW内泸（PD创关系图1区为冰渍ST右 乙I区为阿尔卑斯盆地匕第三系生物成固气*签2区为混合成阂;3丄5区为热降解和热裂懈成閃气 1第三兼砂岩严 匚2第二馬醪岩A 审三竇乘袖贮-4第三系油贮-31-29-27汕（瓯）西穗南部两个亜阿尔卑斯盆地原注的 阳占叱I关系图