沼泽沉积物中单体正构烷烃碳同位素研究

80年代末,国外研制出GC-C-IRMS碳同位素分析新技术,使碳同位素研究进入了分子水平,出现了生物标志化合物稳定碳同位素地球化学研究新领域.生物标志化合物碳同位素组成与生物先质及成岩演化的关系,是该研究领域的关键问题之一.国外已从生物体、现代沉积物和热模拟实验研究着手,对这一问题进行了一些研究.研究结果表明,沉积物中生物标志化合物碳同位素组成与生物先质碳同位素组成和成岩演化关系密切.例如,Rieley等研究了Ellesmere湖泊现代沉积物和湖周围C_3植物叶中单体正构烷烃碳同位素组成,发现两者具有成因联系.本文对我国甘南(甘肃省南部)现代沼泽沉积物泥炭和准噶尔盆地古代沼泽沉积物长焰煤样品中单体正构烷烃碳同位素进行了分析,研究了它们碳同位素组成与有机质输入源和成岩演化的关系.     

南沙海洋沉积单体长链正构烷烃成因的碳同位素证据

对南沙海洋现代沉积物中单体长链正构烷烃同位素进行了测定,研究了单体正构烷烃碳同位素组成特征及其成因问题,结果表明,它们的碳同位素组成较轻,具有混源成因的特征,经研究认为低纬度高等植物和微生物是它们的主要端元生物源,根据单体正构烷烃丰度和碳同位素组成,采用混合模型定量计算了两种端元生物源对单体构烷烃的贡献,所获得资料指示了两种生物源在不同样品中的贡献是不同的,趋势是随着埋深,微生物生物源贡献增大。     

克拉玛依油田稠油中萜类化合物单体碳同位素组成

利用ＧＣ－ＩＲＭＳ技术并结合１３Ｘ分子筛络合的方法对克拉玛依油田不同生物降解程度原油中化合物进行单体碳同位素测定。研究结果表明利用１３Ｘ分子筛能选择性地富集萜类化合物,使其满足ＩＲＭＳ的测定要求;另外,根据藿烷类单体碳同位素组成富＾１３Ｃ（－３１．７３％￣３７．７９％）的特征推测其可能主要来源于非嗜甲烷菌,结合其他地球化学方面的语气进一步表明克拉玛依油田的沉积环境为强还原的、快速堆积的封闭－半封闭     

塔北轮南地区原油沥青质生烃动力学研究

利用限定体系下的黄金管热解技术，研究了轮南地区原油沥青质生烃过程中气态烃的分子组成和分子碳同位素的变化特征．结果表明，轮南地区原油沥青质具有较高的生成甲烷的潜力，生烃过程中气态烃成分和碳同位素的变化规律与干酪根初次裂解气以及原油二次裂解气有所差异。根据原油储层的古地温史对沥青质生成甲烷的动力学计算结果表明，沥青质生成的甲烷具有碳同位素较轻的特征，与已报道的轮南地区天然气甲烷偏重的碳同位素组成不符。轮南地区天然气可能主要来自烃源岩干酪根高温裂解的贡献．     

正十八烷的裂解及其地球化学意义

通过正十八烷裂解产物中残余液态烃组分的研究来探讨气态烃碳同位素的分馏机理．研究结果表明，正十八烷在相对低温条件下的裂解和聚合作用与高温阶段导致轻烃和多环芳烃生成的歧化反应，可能是造成热解实验中普遍存在的气态烃碳同位素组成发生倒转的主要原因．这将为天然气碳同位素组成的定量模拟提供重要依据，并有助于原油裂解气的判识与评价．     

天然气碳同位素在气体运移研究中的应用——以辽河盆地为例

油气藏形成过程中,普遍发生初次和二次运移.对于多产层、多源岩、构造复杂和断裂发育的含油气盆地,利用天然气碳同位素组成确定源岩及天然气运移距离是最有效手段之一.在天然气形成演化过程中,其同位素组成变化主要与母质类型和演化程度(成熟度)有关,而气体运移聚集过程中甲烷同位素分馏效应甚微.因此,可以利用天然气碳同位素组成特征追索源岩和计算天然气运移距离.本文以辽河盆地为例,探讨天然气碳同位素组成在气体运移研究中的应用.     

中国主要含油气盆地天然气的C_(5-8)轻烃单体系列碳同位素研究

中国含油气盆地天然气的烷烃气(C_(1-4))碳同位素已有较多的研究成果.由于C_(1-4)烷烃气的分子种类有限而结构简单,及其碳同位素提供的信息有局限性.在湿气中C_(5-8)轻烃可见率大,并且其分子比C_(1-4)分子的结构复杂和种类多,研究其碳同位素,可取得更大量和丰富的科学信息,对探索和研究天然气的成因、鉴别气的类型和气源对比有重要意义.但天然气中C_(5-8)轻烃单体系列碳同位素研究,在国内、外都还很薄弱,在我国也仅有简单的研究报道.     

陕甘宁盆地上三叠统有机-生物成因次生淡水方解石的发现及地质意义

对陕北靖边地区ZJ23井上三叠统延长组长3段地层中,首次发现的次生方解石进行了碳、氧同位素测试,其结果显示具有异常低的碳、氧同位素特征,6个样品的δ~(13)C_(PDB)值为—30.08％～—32.47％,δ~(18)O_(PDB)值为—14.28‰～—15.47‰。次生方解石的碳同位素组成正好与盆地内上三叠统～下侏罗统湖相原油(源岩为T_3Y_长8～T_3Y_长6半深水湖相沉积的偏腐泥型生油岩)中正构烷烃分子系列的碳同位素组成相近,这一现象预示了两者之间的某种成因联系。对该井段岩芯的矿物岩石学特征、缝洞和方解石包裹体中原油、巨晶方解石的包裹体测试结果,进一步证实了形成次生方解石的CO_2是由油气的细菌降解作用所提供的。运用各项资料,并结合地质背景,建立了此类有机-生物成因次生淡水方解石的成因模式,并探讨这一发现的地质意义。     

30 ka来南沙海区表层水的Pco2记录

通过对南海南部17962柱状样的高分辨分子地层学研究，获取了其沉积有机质的组成（百分含量）、沉积有机质的稳定碳同位素分布（δ^13Cong）、黑碳的稳定碳同位素组成以及觉 淀有机质中反映陆源输入的正构烷烃单体碳同位素组成等信息，计算了柱状样觉积有机质中来源于水生碳的碳同位素大小（δ^13C水柱）。在前人建立的δ^13Cong-Pco2计算模型的基础上，以δ^13C水生代替δ^13Cong，较为准确地计算了末次冰期以来南沙海区表层水的Pco2。结果表明，南海表层水的Pco2在末次冰期平均为240μL/L，在全新世平均为为320μL/L，对比冰芯记录，全新世支海南部表层水可向大气释放CO2。     

岩石解析气实验新方法对气源对比研究的突破

经多年反复实验和改进,建立了高真空条件下、球磨机碎样、不经水介质直接收集解析气的装置和方法,从而最大限度地排除大气污染、粉碎热解以及经水介质集气等各种干扰因素,使所获解析气中的烃类气体体积百分含量大幅度提高,最高可达80%以上,碳同位素系列可实测至δ13C1~δ13C5.利用新建立的装置进行初步研究,结果表明:(1)利用烃源岩解析气的乙烷碳同位素组成判识烃源岩类型,与应用烃源岩有机地球化学参数判识结果完全一致,说明利用天然气的乙烷碳同位素组成作为判识母质类型的参数是可行的;(2)利用烃源岩解析气甲烷碳同位素组成计算的烃源岩热演化程度Ro值与烃源岩实测镜质体反射率吻合极好,证实了利用统计学方法得到的天然气甲烷碳同位素组成与热演化程度的对应关系是可靠的;(3)首次建立了天然气气-源直接对比方法,运用自然源岩样品解析气的实测δ13C1和实测Ro值建立的lgRovsδ13C1表达式,为油气勘探区进行精细油气源对比创造了条件.     

原油高温裂解生气潜力与气体特征

原油裂解气是高过成熟海相盆地的重要气源之一, 但对其生气潜力的评价及气体特征还没有一个明确的认识. 通过对塔里木盆地塔中62井志留系原油的连续热解与分步热解实验, 发现在C_1-5总气质量产率达到最大后(EasyRo=2.3%), 原油残余物的最大生气潜力为43.4 mL/g原油, 仅为初始原油产气率的12%. 结合动力学模拟结果, 认为该原油样品裂解的主生气期对应的EasyRo值介于1.6%~2.3%之间. 在封闭系统中, EasyRo>2.3%之后原油裂解气体积的增加主要与重烃气体的二次裂解有关, 并不是原油进一步直接裂解的产物. 实验结果表明, 原油残余物裂解气具有干燥系数大(> 92%)、甲烷碳同位素重的特征(介于-28.7‰ ~ -26.7‰), 与封闭体系中连续热解气存在明显的区别. 甲烷碳同位素分馏动力学模拟结果表明, 在一般地质条件下(2℃/Ma), 主生气期内(EasyRo<2.3%)的原油裂解气甲烷碳同位素远低于原油的初始碳同位素值. 本研究结果为高-过成熟盆地原油裂解气的客观评价提供了新的思路.     

GC/C/MS碳同位素在线分析及济阳坳陷天然气中碳同位素研究

因受分析测试方法和分析仪器灵敏度限制,前人对天然气中碳同位素研究主要为C_(1～4)气态分子,而C_(5～8)系列碳同位素研究则处于起步阶段。本项研究通过MAT-252同位素质谱计,将天然气样品经色谱分离、脉冲加热燃烧和质谱测定,获得了天然气中C_1-C_7正构烷烃系列碳同位素组成以及C_4以上部分异构体碳同位素组成,并以济阳坳陷桩西-五号桩-孤东地区天然气为例,探讨了天然气中碳同位素分馏机理。     

未熟-低熟油的同位素组成特征及判识标志

系统报道了未熟－低熟油同位素组成特及其内涵,全油碳同位素可分为两组,一组主峰δ^13C值为－30‰－－29‰,另一组主峰δ^13C值为－27‰－25‰,分别与湖泊相和盐湖或泽津相环境相关,族组分间碳同位素分别馏相对小,差值常小于2‰,且最大分馏常出现在饱和烃与芳烃之间,氢同位素δD值为－18‰－－130‰,主峰群为－170‰－－150‰,说明以湖泊相为主,而δD以－160‰－－150‰为次高峰,表明古水体常有咸化过程,原油伴生气甲烷δ^13C平均值为－50‰－－52‰,比成熟油伴生甲烷同位素均值约轻10‰,未熟油和源岩之间族组成和单体烃炭同位素组成有较好对比关系,而源岩相对富集^12C,是有别于成熟油的特征。     

天然气中氦氩同位素组成的意义

确定油气源岩是油气勘探的重要任务,而天然气中氦氩同位素组成是追索源岩最重要手段之一。等首先开始了天然气中氩同位素的测定。近年来对天然气氦氩同位素组成的研究,我国学者依据放射性成因氩(~(40)Ar~*)随油气源岩时代变老而增大的事实,提出放射性成因氩的年代积累效应,并结合源岩中钾含量,提出估算气源岩年龄公式。这些研究,无疑推动了氦氩同位素的研究进程。     

稳定碳同位素在东濮凹陷天然气源对比上的作用

东濮凹陷位于华北盆地中南部,是一个以古生界为基底、巨厚新生代沉积为主的断陷。十余年勘探证实,东濮凹陷为我国东部陆相含油气盆地中天然气丰度较高的地区之一。稳定碳同位素比值测量是进行油气源对比研究中普遍使用的有效手段之一。东濮凹陷较丰富的天然气除来自下第三系生油层之外,是否下伏深部的石炭-二迭纪煤系也是一个重要的气源层?碳同位素分析在解决这个问题上取得了较好的成果。     

2002年华北沿海特大沙尘单体长链正构烷烃的碳同位素组成

利用气相色谱/质谱(GC/MS)和气相色谱/同位素比值质谱(GC/IRMS), 就2002年春季华北沿海青岛两次特大沙尘长链正构烷烃的单体碳同位素组成进行了分析和研究. 结果显示典型植物蜡源正构烷烃(C29和C31)单体碳同位素组成比典型人为源汽车尾气部分(C₂₁~C₂₃)明显偏轻. C₂₉非沙尘期碳同位素组成为－30.3‰ ~－31.9‰, 平均为－30.5‰; 特大沙尘期为－31.1‰ ~－31.5‰, 平均为－31.3‰. C₃₁非沙尘期碳同位素组成为－31.1‰ ~－33.0‰, 平均为－31.4‰; 特大沙尘期为－31.3‰ ~－32.6‰, 平均为－31.7‰. 研究区特大沙尘中的植物蜡主要来源于草本植物由长程输送而来, 本地源植物蜡主要来源于落叶植物和木本植物. 华北沿海特大沙尘期的植物蜡83.3%为C₃植物的贡献, 非沙尘期C₃植物对植物蜡的贡献可占80.0%, 表明现代气候环境下, 东亚沙尘向中国近海及西北太平洋输送的植物蜡主要源于C₃植物. 长链正构烷烃的分子和分子-同位素组成可作为东亚沙尘及西北太平洋沉积物中陆源有机质物源识别的有效指标.     

树木年轮δ~(13)C季节性变化及其气候意义

树木年轮稳定同位素组成作为一种高分辨率(年)的气候代用记录在重建几千年来的气候环境方面发挥着重要的作用.近年来,树轮稳定同位素研究向着更高分辨率的方向深入,即树轮稳定同位素季节性变化的研究.有关这方面的研究国外尚处在起步阶段,但已有的研究显示了可喜的前景.我国作为典型的季风气候国家,开展树轮稳定同位素季节性变化的研究结果具有特别重要的意义.为此,我们对生长于黄土高原的油松年轮做了季节性稳定碳同位素组成分析,获得了可喜的结果.     

中国前寒武系-寒武系界线的碳同位素地层学研究

十余年前,在白垩系-第三系的分界线上发现了海相碳酸盐碳同位素组成较大幅度(2—4‰)的变化。这一发现促使一些地质学家去调查其它一些重要的年代地层单位分界线上碳同位素组成的变化。此后,在一些年代地层单位分界线上或其附近确实有所发现,如二叠系-三叠系和泥盆系-石炭系界线等。因此,许多地质学家把碳同位素作为地层学研究的一种潜在工具。     

岩石解析气实验新方法对气源对比研究的突破

经多年反复实验和改进, 建立了高真空条件下、球磨机碎样、不经水介质直接收集解析气的装置和方法, 从而最大限度地排除大气污染、粉碎热解以及经水介质集气等各种干扰因素, 使所获解析气中的烃类气体体积百分含量大幅度提高, 最高可达80%以上, 碳同位素系列可实测至δ¹³C₁~δ¹³C₅. 利用新建立的装置进行初步研究, 结果表明: (1) 利用烃源岩解析气的乙烷碳同位素组成判识烃源岩类型, 与应用烃源岩有机地球化学参数判识结果完全一致, 说明利用天然气的乙烷碳同位素组成作为判识母质类型的参数是可行的; (2) 利用烃源岩解析气甲烷碳同位素组成计算的烃源岩热演化程度R_o值与烃源岩实测镜质体反射率吻合极好, 证实了利用统计学方法得到的天然气甲烷碳同位素组成与热演化程度的对应关系是可靠的; (3) 首次建立了天然气气-源直接对比方法, 运用自然源岩样品解析气的实测δ¹³C₁和实测R_o值建立的lgR_o vs δ¹³C₁表达式, 为油气勘探区进行精细油气源对比创造了条件.     

柴达木盆地西部新生代盐湖相烃源岩中脱羟基维生素E类化合物碳同位素组成及其指示意义

脱羟基维生素E类(MTTC)化合物的分布模式已被广泛地应用于水体盐度的判识,然而,对于该类化合物的来源及其成因机制在国际上仍存在着较大的争议.本文以富含MTTC化合物的柴达木西部盐湖相烃源岩为研究对象,采用二步柱色谱层析技术,分离富集MTTC化合物,使其能够进行准确的分子碳同位素测定.实验结果表明,在同一个样品中,不同碳数的MTTC化合物具有相近的稳定碳同位素组成特征,反映了MTTC化合物在生源上可能具有一致性.与指示初级生产者的其他生物标志物的稳定碳同位素组成比较发现,虽然MTTC化合物的碳同位素组成与姥鲛烷和植烷的碳同位素组成相一致,但与C27和C29甾烷的碳同位素组成仍具有明显的差异性.综合水体的生物地球化学过程,提出MTTC化合物可能与特殊生境的微藻输入有关,并且沉积有机质中MTTC化合物的分布模式主要受控于微藻的生态位,特别是下层高盐卤水对微藻发育的影响.