4-第三章 干酪根1.ppt

第三章 干酪根地球化学 * 干酪根占沉积有机质中的90-98%，由于它的不溶性，研究难度非常大，但是它作为主要的油气母质，因此对它的研究从未间断过。 干酪根是沉积岩（物）中的主要有机质20世纪70年代以来人们认识到干酪根是石油和天然气生成的主要母质。 一、干酪根的定义与分布 干酪根(Kerogen)一词来源于希腊字keros，意为能生成油或蜡状物的物质。1912年A．G．Brown第一次提出该术语，表示苏格兰油页岩中的有机物质，这些有机物质在干馏时可产生类似石油的物质。以后这一术语多用于代表油页岩和藻煤中的有机物质。 指沉积岩中的不溶有机质。 由于人们的认识方法和研究方法和目的的不同，对于干酪根所下的定义也就不完全一致。 六十年代初随着晚期生油学说——干酪根热降解生油理论出世以来，干酪根的定义基本明确下来： 第一节 概 述 Forsmann (1963)和Hunt (1958) ： 一切不溶于普通有机溶剂的古代沉积岩中的分散状的有机质。 国外几家学者的定义 Durand (1980) ：一切不溶于常用有机溶剂的沉积有机质。 Tissot和Welte(1978) ： 沉积岩中不溶于碱性溶剂，也不溶于有机溶剂的有机质。 它泛指一切成油型、成煤型的有机物质，但不包括现代沉积物中的腐殖物质。 包括各种牌号的腐殖煤(泥炭、褐煤、烟煤、无烟煤)、藻煤、烛煤、地沥青类物质(天然沥青、沥青、焦油砂中的焦油)，近代沉积物和泥土中的有机质。这是所有干酪根定义中内涵最广泛的。 沉积物和沉积岩中不溶于非氧化的无机酸、碱和常用有机溶剂的一切有机质。 本课程主要是阐述油、气地球化学，结合目前油气地质、地球化学研究的现状，我们认为将干酪根定义为： 这里定义的干酪根包括两种干酪根： （1）Young kerogen——现代沉积物和第四系中的干酪根。 （2）Fossil kerogen——古代沉积岩中的干酪根。 定义的合理性主要在于： ①有效的明确了研究对象：限定在了沉积物和沉积岩中，即不包括其它诸如生物体中和水体中具有类似物理化学性质的有机物。 ②该定义附合现今分离干酪根的常用方法。 干酪根大部分是以分散状态存在于沉积物和沉积岩中， 但有时也可呈富集状态存在于岩层中（如油页岩或煤） 。 干酪根是地壳中有机碳最重要的存在形式。它比煤和储层中石油的有机碳含量高1000倍，比非储层中可溶有机碳含量高50倍。 按有机质数量统计，干酪根是沉积岩有机质中分布最普遍，最重要的一类，约占地质体总有机质的95%。估计岩石平均含干酪根0.3%，地壳中干酪根总量约为3×1015t，大约相当于煤总储量的1000倍和石油总储量的16000倍(Weeks，1958)。 传统的理论认为，干酪根的形成经由了腐殖物质的演化阶段。 第一节 概 述 二、干酪根的形成 1．干酪根形成的传统理论 下面介绍腐殖质的组成、结构及性质 腐殖质的概念： 腐殖物质通常用来指土壤和现代沉积物中不能水解的、不溶于有机溶剂的有机质。 腐殖质的形成 它是沉积有机质受细菌作用后剩余的木质素、氨基酸、脂肪酸、酚、纤维素等在微生物作用下缩合而成的。 在强还原环境下可以不形成腐殖质。 缩合作用包括 酚—酚 酚—氨基酸 酚—脂肪酸 醣—胺缩合 OH HO O 腐 殖 质 分 离 流 程 简 图 土壤及岩石 中总有机质 胡敏素（H） 不溶 溶解 胡敏酸(HA) 富啡酸(FA) NaOH 0.1N Na2P2O7 0.1N (Humin) 腐殖酸 HCl PH=2 不溶 溶解 (Humic acid) (Fulvic acid) Humic acid PH=13 腐殖质按土壤学研究（Kononova,1966）通常分为三类： 富啡酸（FA） 胡敏酸(HA) 胡敏素 腐殖酸 腐殖酸的组成： 元素组成：主要为C、H、O、S、N，其中C、O两项占90%以上。 100.4 99.7 35.5 44.8 O 0.8 1.9 S 3.2 2.1 N 4.7 5.4 H 56.2 45.7 C HA FA 元素（%） 腐殖质的分类： 腐殖酸的平均元素组成 不同成因腐殖酸 H/C－O/C, H/C－N/C图 不同沉积环境中形成的腐殖酸，其元素含量有一定的差异 在泥炭和煤：氮含量较低，碳含量较高，N/C原子比低于土壤 海相及湖相： 氢和氮含量较高，碳含量较低;H/C原子比为1.0~1.5。 土壤腐殖酸： 碳、氮含量都较高H/C仅为0.5~1.0，N/C原子比低于海湖相。 1.水体沉积物 2.灰化土 4.黑钙土 3.泥