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多种能源矿产共存富集的地球化学特征刘 勇 1，张 科 2（1 多种能源矿产共存富集的地球化学特征 刘 勇 1，张 科 2 （1.江 苏 煤 炭 地 质 局 ，江 苏 南 京 210046；2.南 京 大 学 ，江 苏 南 京 210000） 摘 要 ：对 煤 、石 油 、天 然 气 三 种 可 燃 有 机 矿 产 进 行 了 研 究 ，从 理 论 到 勘 探 试 验 都 证 明 ，同 属 沉 积 圈 中 的 煤 、石 油 和 天 然 气 这 三 种 有 机 矿 产 ，无 论 在 成 因 还 是 在 演 化 上 ，既 有 共 性 ，也 存 在 明 显 差 异 。 研 究 结 果 表 明 ：这 三 种 可 燃 有 机 矿 产 可 以 共生于同一盆地或层系之内 ， 也 可 以 分 别 富 集 于不同盆地或层 系 之 中 ； 三 种 有机矿产之间存在一定的成因联 系 ，并 且 共同来源于沉积有机质 ；有机质源的不同和地球化学转化过程的差异 ，形 成 煤 、石 油 、天 然 气 三 种 可 燃 有 机 矿 产 ；三 种 有机矿产都是生物 先 质 经 有 机 质 的 成 岩 和 变 质 作 用 转 变 而 成 的 ，而 控 制 生 物 先 质 的 转 化 方 向 则 取 决 于 沉 积 有 机 相 。 关 键 词 ：可 燃 有 机 矿 产 ；地 球 化 学 特 征 ；成 因 联 系 ；共 存 中 图 分 类 号 ： P59；P618.1 文 献 标 识 码 ： A 近年来，从理论到勘探实验都证明 ，煤、油、气能 共生于同一盆地或层系之内 。研究表明 ：可燃有机矿 产有一定的成因联系 ， 它们都共同来源于沉积有机 质， 但由于有机质源的不同和地球化学转化过程的 差异，将导致可燃有机矿产的多样性 。 显 微 组 分 中 含 碳 量 低 ，氢 含 量 高 （常 大 于 6% ）和 挥 发份产率高的有机 组分。 煤和油气源 岩地球化 学 性 质取决于其中的三大组分含量 和演化程度。 从理论 上讲， 各种显微组分 都可以成为成 煤 的 原 始 质 料 ，也 都 具 有 一 定 的 油 、气 生 成 潜 力 ，其 成 煤 和成烃转化方向的差异是由显 微组分组 成差异 造 成 的(表 1)。 表 1 为 各 种 显 微 组 分 的 元 素 分 析 数 据 ，从 中 可 以 看 出 ，类 脂 组 富 氢 贫 氧 ，惰 性 组 富 氧 贫 氢 ，镜 质 组 介 于 两 者 之 间 ，Saxby 通 过 一 系 列 热 解 实 验 ，提 出了产油率和元素组成的相关方程[1]，即 油产率（%）＝66.7H/C－57.0O/C－33.3 。 图 1 显 示 了 干 酪 根 元 素 组 成 与 油 产 率 的 关 系 ， 由此可见，显微组分 均具有一定的成油转化能 力。根 据表 1 和 图 1，藻 类 体 由 于 特 别 富 含 氢 ，其 H/C 原 子 比 在 低 成 熟 阶 段 常 大 于 1.4， 故 而 在 成 熟 演 化 过 程 中，大部分有机质转化为石油和天然气 ；起源于 高 等 1 煤、石油、天然气的成因联系 煤、石油和天然气同属有机可燃矿产 ，但它们之 间存在明显的差别 ，石油是液体的 ，其原始物质来源 主要是低等水生浮游生物 ，H/C 原 子 比 为 1.5% ～ 1.8%； 煤 主 要 是 由 具 芳 香 结 构 的 固 体 有 机 物 组 成 ， H/C 原 子 比 仅 为 0.4%～1.0%， 且 成 煤 的 原 始 物 质 主 要是高等植物；而天然气 则具有多源的 特征，其原始 母质在化学 结构和生烃性能上都有很大的差别 。 因 此油、气、煤的形成及其地球化学 特征与 其原始 母质 类型密切相关 。 成煤、 成油和成气的有机物质是由 各种显微组 分按不同比 例组成的。显微组分被划分 为镜质组、惰 性组和类脂组 。镜质组来源于 树干、树皮、根、茎等含 木质素、纤维素 成分高的植物组织的埋藏转化，是一 组富含氧 （1.5%～20%）、挥发份中 等的有机 组 分 。 惰 性组则是成煤 植物在泥炭沼泽时期遭受 不同形式和 不同程 度的氧化作用形 成的，在三大组分中 ，碳含量 最 高 （一 般 在 90%以 上 ）、氢 含 量 （一 般 小 于 5%）、氧 含量和挥发份 都低的有机 组分。 类脂组 （也称稳 定 组 、壳 质 组 ）主 要 来 源 于 植 物 的 孢 子 、花 粉 、角 质 、树 脂 、油 脂 、蜡 等 类 脂 化 合 物 和 低 等 植 物 （如 藻 类 ），是 基 金 项 目 ：国 家 重 点 基 础 研 究 发 展 计 划 （2003CB214608）。 作 者 简