地球化学-第四章生物标志物

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1、第 二 节 正 构 烷 烃v正 构 烷 烃正 烷 烃 又 叫 饱 和 直 链 烃 ， 具 有 CnH2n+2通 式 。常 温 下 ， C1C4同 系 物 是 气 体 ， C5C17为 略 带 臭 味 的无 色 液 体 ， C18以 上 均 为 固 体 ， 因 外 观 似 石 蜡 又 称 “ 石蜡 烃 ” 。v烃 源 岩 、 原 油 中 正 烷 烃 的 主 要 来 源低 碳 数 正 烷 烃 (nC20) 主 要 来 自 偶 数 碳 的 脂 肪 酸高 碳 数 正 烷 烃 主 要 来 自 偶 碳 数 的 蜡 和 脂 肪 酸它 们 主 要 通 过 脂 肪 酸 或 蜡 脱 羧 或 脱 水 而 生 成 正

2、 烷 烃 干 酪 根 生 烃 反 应 在 自 然 界 中 ， 活 的 生 物 体 中 含 有 微 量 的 正 构 烷 烃 ，尤 其 是 细 菌 和 藻 本 身 含 有 正 构 烷 烃 。 如 原 油 中 所 含 的 高含 量 的 正 十 五 烷 和 正 十 七 烷 ， 被 认 为 是 直 接 来 源 于 绿 藻和 褐 藻 。 在 现 代 沉 积 物 中 ， 正 构 烷 烃 和 正 脂 肪 酸 的 分 布 具 有对 应 关 系 。 试 验 发 现 ， 具 偶 数 碳 特 征 的 正 脂 肪 酸 通 过 脱羧 作 用 ， 失 去 一 个 碳 原 子 而 转 变 成 为 具 奇 数 碳 特 征 的

3、正构 烷 烃 。 国 内 外 大 量 研 究 发 现 ， 在 现 代 沉 积 物 、 各 时 代 的 沉积 岩 、 泥 炭 、 低 成 熟 度 的 原 油 以 及 油 页 岩 中 的 正 构 烷 烃 ，绝 大 多 数 具 有 奇 数 碳 优 势 ， 仅 在 少 数 情 况 下 具 有 偶 数 碳优 势 。 但 随 着 沉 积 物 埋 藏 深 度 的 增 加 ， 正 构 烷 烃 的 这 种天 然 特 性 趋 于 消 失 ， 因 而 它 被 确 定 为 生 物 标 志 化 合 物 之一 。 q正 烷 烃 的 化 学 性 质 正 烷 烃 是 石 油 的 主 要 成 分 之 一 ， 由 于 它 在 自

4、 然 界 中普 遍 存 在 ,并 且 碳 数 分 布 范 围 具 有 天 然 的 连 续 性 ， 结 构 简单 ， 容 易 研 究 ， 因 此 它 在 地 质 体 中 的 分 布 受 到 重 视 ， 研究 较 深 入 。正 烷 烃 分 子 结 构 中 键 的 饱 和 性 及 其 非 极 性 决 定 了 这 种 烃类 稳 定 的 化 学 性 质 。 常 温 下 能 经 受 浓 硫 酸 熔 融 的 氢 氧 化 钠处 理 或 用 高 锰 酸 钾 、 重 铬 酸 钾 进 行 氧 化 而 不 受 损 失 。高 级 正 烷 烃 ， 在 100-160 时 可 以 顺 利 地 被 氧 气 或 空 气氧 氧

5、化 成 长 链 的 脂 肪 酸 及 其 衍 生 物 。正 烷 烃 能 被 细 菌 类 微 生 物 分 解 和 代 谢 ， 是 石 油 组 成 中 最易 被 细 菌 消 耗 的 组 分 ， 高 分 子 量 正 烷 烃 更 易 因 细 菌 作 用而 消 失 。 第 二 节 正 构 烷 烃一 、 高 分 子 量 （ n 25 n 33） 具 奇 数 碳 优 势的 正 构 烷 烃 二 、 中 等 分 子 量 （ n 15 n 21） 具 奇 数 碳 优势 的 正 构 烷 烃三 、 具 偶 奇 优 势 的 正 构 烷 烃四 、 不 具 有 奇 数 碳 或 偶 数 碳 优 势 的 正 构 烷 经五 、 具

6、 偶 奇 优 势 的 正 构 脂 肪 酸六 、 正 构 烷 烃 的 应 用 总 结 一 、 高 分 子 量 （ n 25 n 33） 具 奇 数 碳 优 势 的 正 构 烷 烃 高 分 子 量 奇 数 碳 正 构 烷 烃 常 出 现 于 富 含 陆 源碎 屑 沉 积 岩 系 的 有 机 质 中 。 一 般 认 为 ， 这 些 烃 来自 于 高 等 植 物 中 的 蜡 ， 蜡 水 解 为 含 偶 数 碳 的 高 分子 量 酸 和 醇 ， 在 还 原 环 境 下 通 过 脱 羧 基 和 羟 基 转化 为 长 链 奇 数 碳 正 构 烷 烃 。 其 碳 数 范 围 从 n 10 n 40内 的 正

7、构 烷 烃 显示 出 奇 数 碳 原 子 比 偶 数 碳 原 子 占 有 强 大 的 优 势 ，奇 数 碳 与 偶 数 碳 的 比 值 等 于 或 大 于 10。 尤 其 是 n 23 n 35的 奇 数 碳 优 势 更 为 显 著 ， 其 中 正 构 烷烃 的 主 峰 碳 位 置 在 n 27、 n 29或 n 31 不 同 成 因 的 近 代 沉 积 物 中 正 构 烷烃 的 分 布 E.E.Bray和 E.D.Evans（ 1961） 通 过 对 南 加 利 福 尼 亚海 、 墨 西 哥 湾 及 一 些 淡 水 湖 泊 中 近 代 沉 积 物 的 研 究 证 实 了陆 源 有 机 质 中

8、 长 链 正 构 烷 烃 的 奇 偶 优 势 。 据 此 ， 它 们 提 出了 用 “ 碳 优 势 指 数 ” （ CPI） 来 表 示 奇 数 碳 分 子 与 偶 数 碳分 子 含 量 的 比 值 。 偶 数奇 数偶 数奇 数 )( )()( )(21 3426 33253224 3325 CC CCCC CCCPI R.S.Scalan和 J.E.Smith在 此 基 础 上 ， 通 过 数 学 推导 ， 提 出 另 一 个 指 标 ， 即 “ 奇 偶 优 势 ” （ OEP） 值 ：式 中 的 i可 取 值 在 24 34之 间 ， 常 是 主 峰 附 近 的 五 个 峰 。 131 4

9、2 )1(4 6 iii iii CC CCCOEP 明 显 的 奇 偶 优 势 除 出 现 在 现 代 沉 积 以 外 ， 还 出 现在 成 熟 度 低 的 页 岩 、 原 油 和 泥 炭 中 。 例 如 ， 绿 河 油 页 岩 、 密 赛 尔 和 布 克 斯 威 勒 油 页 岩（ 莱 茵 河 谷 ） 、 纳 特 油 页 岩 （ 法 国 中 部 ） 、 济 阳 坳 陷下 第 三 系 暗 色 泥 岩 等 就 具 有 奇 数 碳 占 优 势 的 正 构 烷 烃 。 这 些 岩 层 和 原 油 多 为 白 垩 纪 和 第 三 纪 的 产 物 。 因为 自 白 垩 纪 以 来 高 等 植 物 ， 尤

10、 其 是 被 子 植 物 出 现 了 繁盛 期 ， 成 为 植 物 类 脂 物 的 重 要 来 源 。 高 碳 数 的 正 构 烷 烃 在 近 代 沉 积 物 和 未 成 熟 的 沉 积岩 中 ， 一 般 保 持 着 明 显 的 奇 数 碳 高 于 偶 数 碳 的 特 征 ， 。 第 二 节 正 构 烷 烃一 、 高 分 子 量 （ n 25 n 33） 具 奇 数 碳 优 势的 正 构 烷 烃 二 、 中 等 分 子 量 （ n 15 n 21） 具 奇 数 碳 优势 的 正 构 烷 烃三 、 具 偶 奇 优 势 的 正 构 烷 烃四 、 不 具 有 奇 数 碳 或 偶 数 碳 优 势 的

11、正 构 烷 经五 、 具 偶 奇 优 势 的 正 构 脂 肪 酸六 、 正 构 烷 烃 的 应 用 总 结 二 、 中 等 分 子 量 （ n 15 n 21） 具 奇 数 碳 优 势 的 正 构 烷 烃 中 等 分 子 量 的 正 构 烷 烃 主 要 分 布 在 海 相 和 深 湖 相沉 积 有 机 质 中 。 水 生 的 藻 类 和 其 它 浮 游 生 物 是 这 类 正构 烷 烃 的 来 源 。 中 等 分 子 量 的 正 构 烷 烃 在气 相 色 谱 图 上 所 表 现 的 特 征 。 15 20 25 30 当 沉 积 物 中 同 时 混 有 来 自海 生 的 浮 游 生 物 和 来

12、 自 陆 生 高等 植 物 的 有 机 质 时 ， 则 在 气 相色 谱 图 上 会 出 现 前 后 两 个 高 峰 高 分 子 量 的 正 构 烷 烃 在 气相 色 谱 图 上 所 表 现 的 特 征 。 正 构 烷 烃 分 布 区 呈 明 显 锯 齿 状 表 明 奇 偶优 势 明 显 。 在 低 成 熟 度 的 烃 源 岩 中 ， 正 构 烷 烃 的 分布 特 征 明 显 反 映 其 母 质 构 成 。 一 般 选 用 的 参 数 是 ： nC21-/nC22+和 (n 21 n 22)/(n 28 n 29)。 利 用 这 些 比 值 可以 计 算 海 相 、 湖 相 有 机 质 和 陆

13、 源 有 机 质 的 相对 比 例 。 第 二 节 正 构 烷 烃一 、 高 分 子 量 （ n 25 n 33） 具 奇 数 碳 优 势的 正 构 烷 烃 二 、 中 等 分 子 量 （ n 15 n 21） 具 奇 数 碳 优势 的 正 构 烷 烃三 、 具 偶 奇 优 势 的 正 构 烷 烃四 、 不 具 有 奇 数 碳 或 偶 数 碳 优 势 的 正 构 烷 经五 、 具 偶 奇 优 势 的 正 构 脂 肪 酸六 、 正 构 烷 烃 的 应 用 总 结 我 国 江 汉 盆 地 潜 江 组 的 烃 源 岩 和 原 油 中 ， 亦具 有 偶 奇 优 势 正 构 烷 烃 分 布 。 冀 中

14、坳 陷 晋 县 凹 陷的 烃 源 岩 和 原 油 也 是 具 偶 数 碳 优 势 的 正 构 烷 烃 。三 、 具 偶 奇 优 势 的 正 构 烷 烃 具 偶 奇 优 势 的 正 构 烷 烃 一 般 出 现 在 碳 酸 盐 岩 和 蒸发 岩 中 ， 在 原 油 中 偶 尔 也 可 见 到 。 Welte和 Waples认 为 ， 在 高 度 还 原 的 环 境 中 ， 由 蜡 水解 形 成 的 正 脂 肪 酸 和 醇 以 及 植 烷 酸 和 植 醇 的 还 原 作 用 为主 ， 因 而 形 成 偶 数 碳 正 构 烷 烃 为 主 （ 成 岩 作 用 阶 段 ） 。 A.Shimoyama和 W

15、.D.Johns分 别 用 蒙 脱 石 和 碳 酸 钙 对正 脂 肪 酸 进 行 降 解 试 验 ， 结 果 发 现 这 两 种 矿 物 对 正 脂 肪酸 的 催 化 效 应 是 不 相 同 的 （ 深 成 作 用 阶 段 ） 。 在 蒙 脱 石 的 催 化 作 用 下 ， 形 成 奇 数 碳 的 正 构 烷 烃 ； 在 碳 酸 钙 的 催 化 作 用 下 ， 形 成 了 偶 数 碳 正 构 烷 烃 。成 因 机 理 第 二 节 正 构 烷 烃一 、 高 分 子 量 （ n 25 n 33） 具 奇 数 碳 优 势的 正 构 烷 烃 二 、 中 等 分 子 量 （ n 15 n 21） 具 奇

16、 数 碳 优势 的 正 构 烷 烃三 、 具 偶 奇 优 势 的 正 构 烷 烃四 、 不 具 有 奇 数 碳 或 偶 数 碳 优 势 的 正 构 烷 经五 、 具 偶 奇 优 势 的 正 构 脂 肪 酸六 、 正 构 烷 烃 的 应 用 总 结 这 类 正 构 烷 烃 主 要 出 现 在 古 代 沉 积 物 中 ， 它们 可 能 来 源 于 细 菌 和 其 它 微 生 物 的 蜡 ， 也 可 能 来自 被 细 菌 强 烈 改 造 的 高 等 植 物 的 蜡 。 不 具 奇 或 偶 碳 优 势 的 正 构 烷 烃 的 主 要 特 征 是长 链 烃 ， 其 碳 链 可 一 直 延 续 到 40或

17、 50。 在 自然 界 中 ， 这 类 正 构 烷 烃 往 往 与 一 系 列 具 有 细 菌 成因 的 、 含 量 低 的 类 异 戊 二 烯 型 烷 烃 相 伴 生 ， 其 中包 括 异 构 和 反 异 构 的 类 异 戊 二 烯 型 烷 烃 。 此 外 ， 在 成 熟 的 原 油 中 ， 不 论 其 原 始 物 质 来源 加 何 ， 由 于 经 历 了 充 分 的 热 裂 解 ， 其 正 构 烷 烃也 往 往 显 示 不 出 奇 数 碳 或 偶 数 碳 优 势 。 四 、 不 具 有 奇 数 碳 或 偶 数 碳 优 势 的 正 构 烷 经 第 二 节 正 构 烷 烃一 、 高 分 子 量

18、 （ n 25 n 33） 具 奇 数 碳 优 势的 正 构 烷 烃 二 、 中 等 分 子 量 （ n 15 n 21） 具 奇 数 碳 优势 的 正 构 烷 烃三 、 具 偶 奇 优 势 的 正 构 烷 烃四 、 不 具 有 奇 数 碳 或 偶 数 碳 优 势 的 正 构 烷 经五 、 具 偶 奇 优 势 的 正 构 脂 肪 酸六 、 正 构 烷 烃 的 应 用 总 结 与 正 构 烷 烃 相 似 ， 在 许 多近 代 沉 积 物 和 一 些 古 代 沉 积 岩中 都 鉴 定 出 了 正 构 脂 肪 酸 。 脂肪 酸 的 种 类 较 多 ， 其 中 与 海 相 、湖 相 有 关 的 是 C

19、14C22脂 肪 酸 ，与 高 等 植 物 有 关 的 除 C16、 C18外 ， 还 有 C24C32脂 肪 酸 。 这 两种 脂 肪 酸 均 具 有 偶 奇 优 势 。 当 这 两 种 来 源 的 脂 肪 酸 同时 存 在 时 ， 就 会 在 气 相 色 谱 图上 显 示 双 峰 。 在 很 多 现 代 三 角洲 、 近 岸 盆 地 中 都 观 察 到 了 这种 现 象 。五 、 具 偶 奇 优 势 的 正 构 脂 肪 酸 脂 肪 酸 的 偶 奇 优 势 与 正构 烷 烃 的 奇 偶 优 势 在 成 因 上有 着 一 定 联 系 。 但 是 ， 在 年 轻 沉 积 物 中 ，正 构 烷 烃

20、 、 游 离 脂 肪 酸 和 与干 酪 根 结 合 的 脂 肪 酸 分 布 是不 同 的 。 正 构 烷 烃 中 以C25C33占 优 势 ； 而 与 干 酪 根结 合 的 脂 肪 酸 主 要 含 C16、C18酸 ； 游 离 脂 肪 酸 尽 管 包括 了 两 个 分 子 量 范 围 ， 但 含量 甚 少 。 由 此 可 以 推 断 。 正构 烷 烃 并 非 都 来 自 脂 肪 酸 ，有 的 是 继 承 性 的 生 物 烃 。 正 构 烷 烃 和 脂 肪 酸 的 碳 数分 布 不 仅 具 有 指 相 意 义 ， 而 且可 以 表 征 有 机 质 演 化 的 成 熟 度 。 国 内 外 大 量

21、资 料 表 明 现 代沉 积 物 中 正 构 烷 烃 的 CPI值 为2.45.5， 古 代 沉 积 岩 则 降 到0.92.4， 原 油 中 CPI值0.91.2。 奇 偶 优 势 消 失 使 曲线 由 锯 齿 状 变 平 滑 ， 与 此 同 时 ，高 分 子 量 烃 类 减 少 ， 低 分 子 量烃 类 增 加 。 我 国 松 辽 盆 地 下 白 垩 统 黑色 泥 岩 抽 提 物 的 正 构 烷 烃 色 谱图 ， 从 中 可 以 清 楚 的 看 到 这 种变 化 。 第 二 节 正 构 烷 烃一 、 高 分 子 量 （ n 25 n 33） 具 奇 数 碳 优 势的 正 构 烷 烃 二 、

22、 中 等 分 子 量 （ n 15 n 21） 具 奇 数 碳 优势 的 正 构 烷 烃三 、 具 偶 奇 优 势 的 正 构 烷 烃四 、 不 具 有 奇 数 碳 或 偶 数 碳 优 势 的 正 构 烷 经五 、 具 偶 奇 优 势 的 正 构 脂 肪 酸六 、 正 构 烷 烃 的 应 用 总 结 正 烷 烃 的 母 质 来 源(正 烷 烃 色 谱 图 上 可 见 两个 峰 群 ,它 们 为 两 个 物 源 )v正 烷 烃 中 高 碳 数 部 分 (nC25-nC35) 主 要 来 自 于 奇 碳 数 原 子为 主 的 高 等 植 物 中 的 生 物 腊 .生 物 腊 是 植 物 征 服 陆

23、 地 为 防止 植 物 体 中 水 分 蒸 发 ,而 包 在植 物 体 树 叶 表 面 的 物 质 ,水 生生 物 不 具 有 生 物 腊 。 六 、 正 构 烷 烃 的 应 用 总 结v正 烷 烃 C 21-主 要 来 自 于 以 偶 数 碳 原 子 为 主 的 脂 肪 酸 .海 相 原 油 没 有 石 蜡 ,主 要 源 自 藻 类 ,正 烷 烃 分 布 中 以C21-为 主 ,蓝 绿 藻 来 源 的 正 烷 烃 以 C14-C19占 优 势 。 正 烷 烃 的 沉 积 环 境陆 相 :高 碳 数 正 烷 烃 占 优 势 C21-/ C22+小海 相 :低 碳 数 正 烷 烃 占 优 势 C

24、21-/ C22+大陆 源 有 机 质 和 水 生 生 物 共 同 输 入 ， 则 正 烷 烃 具 有 双 峰 特 征一 般 环 境 下 :生 物 腊 、 脂 肪 酸 脱 羧 基 形 成 奇 碳 数 正烷 烃 ,因 此 正 烷 烃 显 奇 偶 优 势 .盐 湖 和 海 相 缺 氧 盆 地 :其 生 油 岩 和 原 油 中 正 烷 烃由 生 物 腊 和 脂 肪 酸 脱 水 加 氢 生 成 ,因 此 具 偶 奇 优 势 . v CPI的 计 算 公 式 不 是 固 定 不 变 的 ,可 以 根据 实 际 资 料 自 己 修 改 公 式 ,但 是 在 处 理 同 一批 资 料 时 ,公 式 应 一

25、致 。v 低 成 熟 阶 段 ,正 烷 烃 低 碳 峰 群 首 先 平 滑 ,高 碳 峰 群 滞 后 平 滑 。 除 细 菌 来 源 的 正 烷 烃 无 奇 偶 或 偶 奇 优 势 外 ,其 它 来 源 的 正 烷 烃 未 成 熟 时 总 是 分 布 不 均 ,随 成熟 度 增 高 ,奇 偶 优 势 消 失 ,高 碳 数 正 烷 烃 向 低 碳数 正 烷 烃 转 化 。 因 此 :CPI 、 OEP 趋 近 于 1, C21-/ C22+增 大成 熟 度 分 析 油 源 对 比 以 正 烷 烃 分 布 曲 线 或 指 标 进 行 对 比 。生 物 降 解 所 有 生 物 标 志 化 合 物 中

26、 ,正 烷 烃 是 细 菌 的 第 一 食 物 ,当 正 烷 烃 含 量 降 低 ,则 表 明 有 生 物 降 解 。 PrPh 环 烷 烃 类大 斜 361 生 物 降 解 原 油 的 气 相 色 谱 图 第 三 节 支 链 烷 烃 理 论 上 31 64烃 应 有 一 百 万 种 以 上 的 异 构 体 ， 但 实 际上 生 物 体 中 的 异 构 体 只 有 三 种 ， 即 正 构 烷 烃 、 2甲 基 烷 烃 和3甲 基 烷 烃 。 这 一 事 实 充 分 证 明 ， 在 活 的 生 物 体 中 烃 类 的 组成 是 很 简 单 的 。 相 反 ， 在 沉 积 物 中 所 含 的 烃

27、却 要 复 杂 得 多 。 一 、 异 构 和 反 异 构 支 链 烷 烃 异 构 支 链 烷 烃反 异 构 支 链 烷 烃 这 类 烷 烃 在 生 物 合 成的 烃 中 含 量 最 高 ， 并与 正 构 烷 烃 相 伴 生 。 烃 分 子 中 的 碳 原 子 数 来 源 烃 的 类 型 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 总 量 土 尔 其 烟 草 正 构 烷 烃 异 构 支 链 烷 烃 反 异 构 支 链 烷 烃 1 1 9 2 8 6 23 7 13 2 7 5 5 9 2 69 15 16 布 莱 特 烟 草 正 构 烷 烃 异 构 支 链 烷 烃 反 异

28、 构 支 链 烷 烃 2 1 6 2 6 3 25 4 7 3 14 6 7 11 3 56 23 21 烟 草 叶 中 的 烷 烃 （ Mold等 ， 1963） 在 陆 生 高 等 植 物 中 ， 异 构 支 链 烷 烃 和 反 异 构 支 链 烷烃 的 数 量 比 正 构 烷 烃 的 数 量 低 ， 它 们 的 递 减 顺 序 是 正 构烷 烃 、 2甲 基 烷 烃 、 3甲 基 烷 烃 。 v 异 构 和 反 异 构 支 链 烷 烃 主 要 来 源 于 陆 生 高 等 植物 的 蜡 。v 在 羊 毛 中 也 发 现 有 异 构 和 反 异 构 的 支 链 烷 烃 。v 在 来 自 海

29、洋 的 有 机 物 质 和 细 菌 的 脂 类 化 合 物 也含 有 低 分 子 量 的 异 构 和 反 异 构 的 脂 肪 酸 ， 它 们 可 能是 这 类 化 合 物 的 前 身 物 。v 在 细 菌 的 蜡 中 见 有 异 构 和 反 异 构 的 酸 ， 它 们 的分 子 量 范 围 很 宽 。v 在 近 代 沉 积 物 和 古 代 沉 积 物 以 及 石 油 中 ， 都 见有 异 构 和 反 异 构 支 链 烷 烃 存 在 。 CH3 （ 头 ） C CH2 （ 尾 ） CH2 CH 其 中 最 主 要 的 是 带 支链 的 类 异 戊 间 二 烯 烷 烃 .按 照 异 戊 二 烯 单

30、 元 连 接 的顺 序 可 以 分 为 规 则 的 和 不规 则 的 两 类 。（ 1） 规 则 的 类 异 戊二 烯 烷 烃 是 指 各 单 元头 尾 相 接 成 链 状 分 子 。 同 系 物 的 范 围 为C 9C45。 其 中 最 常 见 的 ： 16 17 18 19 1 3 5 7 9 11 13 15 2， 6， 10， 14-四 甲 基 十 五 烷 （ 姥 鲛 烷 ）2， 6， 10， 14-四 甲 基 十 六 烷 （ 植 烷 ）2， 6， 10-三 甲 基 十 五 烷 （ 降 姥 鲛 烷 ）2， 6， 10-三 甲 基 十 三 烷 （ 异 十 六 烷 ） 2， 6， 10-三

31、 甲 基 十 二 烷 （ 法 呢 烷 ） 二 、 无 环 类 异 戊 二 烯 型 烷 烃1.类 型 划 分 v头 头 相 连 的 异 戊 二 烯烃 碳 数 可 高 达 40。 烃 源岩 和 原 油 中 常 见 的 是 它们 的 降 解 产 物 ， 碳 数 为1530。 是 甲 烷 菌 和 热嗜 酸 菌 等 古 细 菌 输 入 的标 记 。 （ 2） 不 规 则 的 类 异 戊 二 烯 烷 烃 的 连 接 方 式 是 在 头 尾系 列 中 有 一 个 “ 头 对 头 ” 或 “ 尾 对 尾 ” 相 连 的 键 ， 有 时两 端 带 有 饱 和 环 或 芳 香 环 。 不 规 则 的 异 戊 二

32、烯 烷 烃 一 般指 示 藻 类 和 细 菌 的 成 因 和 强 的 还 原 环 境 。 v尾 尾 相 连 的 系 列 碳 数为 3040。 角 鲨 烷番 茄 红 烷 -胡 罗 卜 烷尾 -尾 连 接 头 -头 连 接 2.无 环 类 异 戊 二 烯 的 鉴 定（ 即 :可 用 m/z 183的 质 量 色 谱 图 分 析 它 们 的 分布 情 况 。 头 尾 、 头 头 、 尾 尾 连 接 的 类 异戊 二 烯 烷 烃 均 可 用 m/z 183检 测 出 。 ）vC20以 下 规 则 类 异 戊 二 烯 烷 烃 ,经 色 谱 分析 鉴 定 即 可 。vC20以 上 类 异 戊 二 烯 烷

33、烃 含 量 低 ,GC检 测不 出 ,用 GC-MS则 行 ,此 类 烷 烃 的 特 征 离子 峰 为 m/z183。 饱 和 烃 气 相 色 谱 图 PhPr异 十 三 烷 异 十 六 烷法 呢 烷降 法 呢 烷相对强度 保 留 时 间 降 姥 鲛 烷 还 原 :脱 水 加 氢 植 烷氧 化 :植 烷 酸 脱 羧 姥 鲛 烯 姥 鲛 烷3.无 环 类 异 戊 二 烯 烷 烃 在 地 化 中 的 应 用 （ 1） 反 映 沉 积 环 境 和 成 岩 作 用 Pr和 Ph来 自 :叶 绿 素 A的 植 醇 侧 链 规 则 的 异 戊 二 烯 烃 类 ， 不 仅 来 自 于 叶 绿 素 的 植 醇

34、 ， 而且 还 与 细 菌 有 关 。 植 醇 是 碳 数 小 于 等 于 20的 规 则 类 异 戊 二 烯 烃 的 主 要 来源 。 高 等 植 物 中 的 叶 绿 素 、 藻 菌 中 的 藻 菌 素 在 微 生 物 的 作用 下 都 会 分 解 游 离 出 植 醇 。 在 成 岩 过 程 中 植 醇 一 部 分 结 合成 为 干 酪 根 的 组 成 部 分 。 另 一 部 分 转 化 形 成 植 烷 和 姥 姣 烷 。酸 性 环 境 中偏 碱 性 的 环 境 植 醇 的 成 岩 演 化 途 径 v Pr/Ph比 值 还 原 环 境 :Pr/Ph1 v 头 头 连 接 的 类 异 戊 二

35、烯 烷 烃 ： 是 喜 热 菌 细 胞 壁 的 成 分 ,表 明 细 菌 对 原 油 作 出 了 贡 献 。v C20的 长 链 类 异 戊 二 烯 烷 烃 ： 陆 相 原 油 中 较 多 ,因 为它 们 来 自 高 等 植 物 中 的 萜 、 烯 、 醇 类 .如 桦 树 木 中 有C30 C45的 桦 木 间 异 戊 二 烯 醇 类 。 可 选 用 参 数 : i C18异 戊 二 烯 烷 烃 /(Ph+Pr) Pr/n C17 ,Ph/n C18 随 热 演 化 程 度 增 加 Ph Pr 31时 有 22R和 22S两 种 对 映 体 .霍 烷 的 立 体 异 构 和 种 类 在 有

36、机 质 和 原 油 中 发 现 的 藿 烷异 构 体 的 种 类 有 5种 ： (4)藿 烷 类 化 合 物 的 鉴 定主 要 在 m/e191质 量 色 谱 图 中 识 别 。 (5)藿 烷 类 化 合 物 的 研 究 意 义v升 藿 烷 分 布 情 况 可 以 反 映 沉 积 环 境 。 升 藿 烷 被 认 为 是 来 自细 菌 藿 烷 四 醇 和 一 般 存 在 于 原 核 微 生 物 中 的 其 它 多 功 能 团 35藿 烷 类 化 合 物 ， 高 含 量 的 35升 藿 烷 可 能 与 沉 积 环 境 中 强烈 的 细 菌 活 动 有 关 。v高 丰 度 的 35升 藿 烷 一 般

37、 与 海 相 的 碳 酸 盐 岩 或 蒸 发 岩 有 关 。也 有 人 认 为 是 在 沉 积 时 期 的 海 相 高 还 原 环 境 的 一 般 性 指 标 。v升 藿 烷 的 分 布 会 受 到 热 成 熟 度 的 影 响 ， 在 加 利 福 尼 亚 蒙 特雷 组 （ Montery Formation） 生 成 的 一 套 相 关 石 油 中 ， 升 藿烷 指 数 是 随 成 熟 度 增 加 而 减 小 的 。 此 外 ， 大 多 数 碳 酸 盐 岩 中 29藿 烷 含 量 大 于 30藿 烷 。 藿 烷 系 列 化 合 物 的 指 相 作 用 。 加 利 福 尼 亚 蒙特 雷 组 石

38、油 的升 藿 烷 组 成（ 为 一 组 典 型源 于 缺 氧 沉 积背 景 有 机 质 的石 油 ， 且 升 藿烷 分 布 受 成 熟度 影 响 ） 藿 烷 系 列 化 合 物 在 成 熟 度 研 究 中 的 应 用 。 v17 霍 烷 成 为 生 物 型 霍 烷 ,仅 分 布 于 未 成 熟 的 生 油岩 和 原 油 中 ,他 的 构 型 与 生 物 体 中 的 一 样 。v17 21 22R/22S霍 烷 分 布 于 一 切 生 油 岩 和 原 油 中 ,其 中 未 成 熟 样 品 和 生 物 体 的 构 型 仅 为 17 21 22R霍烷 。v莫 烷 分 布 在 未 成 熟 -低 成 熟

39、 样 品 中 。q霍 烷 系 列 的 热 稳 定 性 研 究 稳 定 性 : 22S 22R 随 演 化 程 度 的 加 深 : 转 化 22R 22S q藿 烷 的 成 熟 度 参 数v升 藿 烷 的 异 构 化 作 用 22S/（ 22R+22S） ： 通 常 用 C31 和 C32升 藿 烷 的 分 析 结 果 计 算22S/(22R+22S)， 用 于 成 熟 度 研 究 。 在 成 熟 阶 段该 比 值 由 0增 加 到 0.6左 右 (0.570.6为 均 衡 状 态 。样 品 比 值 在 0.50.54范 围 内 表 明 勉 强 进 入 生 油 阶段 ， 当 比 值 为 0.57

40、0.62则 表 明 达 到 或 超 过 主 要的 生 油 阶 段 。 注 意 ： 该 参 数 被 认 为 是 用 于 确 定 生 烃 门 限 的最 好 参 数 。 v -莫 烷 / -藿 烷 和 -藿 烷 ： 生 物 体 中 生 物 构 型 的 17 (H)21 (H)-藿 烷 极不 稳 定 ， 在 石 油 中 很 难 找 到 。 -莫 烷 / -藿 烷 随 成 熟 度 增 加 而 减 小 ， 在 未 成 熟 的 沥 青 中 约为 0.8， 在 成 熟 的 烃 源 岩 中 小 于 0.15， 在 石 油 中 可低 达 0.05。 通 常 用 C30化 合 物 来 测 定 莫 烷 /藿 烷 比值

41、 ， 有 时 也 用 C29， 或 两 者 同 时 都 用 。 有 证 据 表 明 ，莫 烷 /藿 烷 在 某 种 程 度 上 受 源 岩 输 入 或 沉 积 环 境 的影 响 。 qTm和 Ts: 17 (H)-22,29,30三 降 藿 烷 (Tm) 18 (H)-22,29,30三 降 新 藿 烷 (Ts) 从 化 学 结 构 上 Tm的 热 稳 定 性 没 有 Ts的 大 。 所 以 在 热 演化 中 Tm的 转 化 比 Ts 快 ， 使 Ts/（ Ts+Tm） 比 值 一 般 随 演 化 程度 加 深 而 增 大 。 可 以 用 来 反 映 成 熟 度 。 有 研 究 者 指 出 该

42、 比 值 不 仅 与 成 熟 度 有 关 ， 它 与 源 岩 的有 机 相 也 密 切 相 关 （ Moldowan等 ， 1986） ， 而 且 对 粘 土 催化 剂 反 应 很 敏 感 ， 来 自 碳 酸 盐 岩 的 石 油 与 来 自 页 岩 的 石 油相 比 ， 该 值 常 较 低 。 在 评 价 来 自 同 一 有 机 相 的 同 源 石 油 时 ， Ts/（ Ts+Tm） 是 非 常 可 靠 的 成 熟 度 指 标 。 油 源 对 比 ： 指 纹 对 比 ,直 接 用 m/e 191谱 图 对 比 。 M/e191TS TM 升 藿 烷伽 玛 蜡 烷烃 源 岩 原 油 生 物 降

43、解 : 对 霍 烷 的 分 布 影 响 很 大 ,即 可 形 成 一 系 列 25-降 霍烷 同 系 物 ,在 m/z 177就 有 较 强 的 峰 出 现 而 m/z 191的 峰较 弱 。v 如 果 在 原 油 中 发 现 了 C-25脱 甲 基 霍 烷 则 表明 原 油 遭 受 过 生 物 降 解 作 用 ,对 原 油 的 运 移 ,聚 集 和 保 存 作 用 以 及 生 油 期 的 研 究 将 提 供 重大 线 索 。v如 果 在 原 油 中 同 时 发 现 了 正 规 霍 烷 和 生 物降 解 霍 烷 ,而 正 烷 烃 的 分 布 是 正 常 的 ,则 表 明该 盆 地 中 降 解

44、的 和 非 降 解 的 原 油 曾 经 发 生 了混 合 作 用 . 2.非 藿 烷 系 列 非 藿 烷 的 五 环 三 萜 类 ， 目 前 认 识 较 为 深 入 的 是 伽马 蜡 烷 和 奥 利 烷 ， 这 些 化 合 物 均 具 有 生 源 意 义 。(1)伽 马 蜡 烷 是 一 种 30三 萜 烷 ， 常 作 为 高 盐 度 还 原 沉 积 环 境的 标 志 化 合 物 ， 它 广 泛 分 布 于 碳 酸 盐 岩 和 盐 湖 相 石 油和 沉 积 物 中 。HO 四 膜 虫 醇 转 化 为 伽 马 蜡 烷 四 膜 虫 醇 是 某 些 原 生 动 物 和 光 合 作 用 细 菌 细 胞

45、膜 中 的脂 类 化 合 物 。 高 盐 度 特 别 适 合 含 有 四 膜 虫 醇 的 微 生 物 的 繁殖 。 伽 马 蜡 烷 的 鉴 定 在 m/e191质 量 色 谱 图 中 识 别 一 般 位 于 C31一 升藿 烷 和 C32二 升 藿 烷 之 间 。 奥 利 烷 被 认 为 是 白 垩 纪 或 更 年 轻 时 代 高 等 植 物 有机 质 输 入 的 标 志 物 ， 迄 今 在 老 于 白 垩 纪 的 石 油 中 还 没有 发 现 奥 利 烷 的 实 例 。 我 国 和 其 它 国 家 的 第 三 纪 石 油 和 沉 积 物 中 广 泛 分布 有 奥 利 烷 。 生 油 岩 或

46、原 油 中 发 现 有 它 ,可 以 肯 定 生 油母 质 中 含 有 陆 源 高 等 植 物 的 输 入 。（ 2） 18 (H)-奥 利 烷奥 利 烷 可 能 源 于 -香 树 精 和 蒲 公英 赛 醇 等 高 等 植 物三 萜 类 。 高 等 植 物 三 萜 向 奥 利 烷 的 转 化 18 (H)-奥 利 烷 的 鉴 定 在 m/e191质 量 色 谱 图 中 识 别 一 般 位 于 C30藿 烷之 前 。 不 同 沉 积 环 境 生 成 的 石 油 的 m/z191质 量 色谱 图 具 有 明 显 差 别 。 所 以 研 究 石 油 的 萜 类 化 合物 的 组 成 可 以 提 供

47、许 多 有 用 信 息 。 显 示 了 一 种 典 型 的 海相 大 陆 架 沉 积 的 源 岩 特 征 。 31至 35升 藿 烷 的 正 常 阶梯 状 分 布 与 沉 积 时 亚 氧 化底 水 条 件 相 符 。 17 (H)- 30重 排 藿 烷 （ 30*） ，这 可 能 与 藿 烷 形 成 过 程 中粘 土 介 质 的 酸 性 催 化 反 应有 关 。 作 为 大 陆 架 沉 积 的源 岩 所 形 成 的 石 油 中 缺 乏奥 利 烷 ， 可 能 表 明 其 源 岩 的 地 质 时 代 要 早 于 白 垩 纪 。 澳 大 利 亚 西 北 大 陆 架 采 出 的 石 油 产 自 希 腊

48、 的 Prinos石 油 其 源 岩 可 能 为 碳酸 盐 岩 ， 较 高 的 35升 藿 烷 含 量 ， 指 示 源岩 形 成 于 缺 氧 条 件 的盆 地 中 。 与 其 它 许 多碳 酸 盐 岩 生 成 的 石 油一 样 ， 油 中 含 有 以17 (H)-29,30-二 降藿 烷 和 17 (H)-30-降 -29-升 藿 烷 为 代 表的 30-降 藿 烷 系 列 。较 高 的 伽 马 蜡 烷 含 量指 示 源 岩 沉 积 时 的 超盐 度 环 境 。 奥 利 烷 的存 在 表 明 其 地 质 时 代为 白 垩 纪 到 第 三 纪 。 采 自 南 斯 拉 夫 一 种 由 缺氧 至 弱 氧 化 条件 的 超 盐 度 源岩 生 成 的 石 油的 萜 烷 指 纹 图 。以 伽 马 蜡 烷 和 34升 藿 烷 占优 势 为 特 征 。 阿 拉 斯 加 的 Kenai油 层 的 中 新 世 石 油 其 特点 是 27至 35藿 烷 的相 对 丰 度 低 。这 种 特 殊 的石 油 被 认 为是 由 一 种 树脂 煤 源 岩 生成 的 。 由 一 种下 白 垩 统 湖相 源 岩 生 成 。高 伽 马 蜡 烷是 含 盐 至 超盐 湖 相 沉 积环 境 的 特 征 。 采 自 安 哥 拉 浅 海 的 石 油