干酪根(改动)

四、干酪根的结构特征,五、干酪根的类型划分,第二章干酪根,一、干酪根的定义,二、干酪根的组成,三、干酪根的研究方法,六、干酪根的成熟度,干酪根（Kerogen）：一词源于希腊字Keros，意为蜡。,B.Durand的定义：分散在沉积物中不溶于常用有机溶剂的所有有机质，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。,J.Hunt的定义：沉积岩中不溶于碱、非氧化型酸和非极性有机溶剂的分散有机质。,一、干酪根定义,不饱和化合物,中间产物,干酪根,聚合,氧化,碳水化合物,蛋白质,腐殖酸,干酪根,聚合,聚合,碳水化合物,蛋白质,腐殖酸,干酪根,微生物作用,聚合,聚合,干酪根形成示意图,矿物,干酪根（不溶）,沥青+树脂,芳香烃,总的岩石,总的有机质,沥青部分（溶于有机溶剂）,饱和烃,含C、H、O、S、N重分子，分子量一般超过500,只含C、H重分子，分子量一般小于600,对含有机质的沉积岩通过盐酸、氢氟酸处理矿物质后，分离出来的,干酪根在岩石中的相对含量,页岩油51011t,天然气21011t,全部干酪根1016t,在煤中1013t,在油页岩中1012t,油41011t,沥青”A”31011t,干酪根与各种化石燃料最大资源量的比较,在富含有机物页岩中1014t,通过热解生成,二、干酪根的组成,1、干酪根的显微组成,2、干酪根的元素组成,3、干酪根的基团组成,4、干酪根的碳同位素组成,干酪根的显微组成鉴定的主要方法,透射光,反射光,荧光,高倍电镜扫描,鉴定干酪根的透光性、形态和结构,鉴定干酪根的反光性、形态、结构和突起,鉴定干酪根在近紫外光激发下发射较长波长的光荧光,研究干酪根的显微结构及其晶格成像,1、干酪根的显微组成,有机组分,化学制备,显微镜鉴定,溶解作用CHCl3,具,矿,凝胶化有机质,蚀变部分,物,组,分,形,态,部,分,无,定,形,部,分,粘土物,碳酸盐,石英,其它,干酪根,具结构的有机碎屑,颗粒状、薄膜状和亚胶体状的有机物,沉积岩无机组分和有机显微组分,镜质体,菌藻类,颗石藻,层状藻,结构镜质体,菌解无定形,葡萄藻,条带镜质体,惰质体,菌孢,菌核,菌核,角质体,孢粉体,孢粉体,孢粉体,暗色泥岩藻类体,暗色泥岩壳质组,暗色泥岩镜质组和惰质组,干酪根的元素组成测定方法,干酪根是一种高分子聚合物，又不同于一般的纯有机化合物，因而没有固定统一的元素组成,元素分析仪,有机物在氧气燃烧，用氧化剂使其充分氧化，使各元素定量的转化为其对应的氧化物,元素分析仪的基本原理,C转化为CO2,H转化为H2O,N转化为N2O、再还原为N2,柱色谱,热导池检测器,2、干酪根的元素组成,3、有机质官能团特征（红外光谱）,物质分子中的基团在连续红外光照射下，可吸收振动频率相同的红外光，形成该分子特有的红外光谱。,Ka1,K1710,K1630,KOH,K,不同类型干酪根的红外光谱典型示例,芳环CH的面外变形振动,OH的伸缩振动,芳环中C=C骨架振动,陆相干酪根的红外光谱图,生油潜量大的富氢富脂肪链的干酪根在红外光谱上烷基吸收峰高，而含氧基团峰低；生油潜量小的干酪根则含氧基团吸收峰高和芳基峰高，而烷基峰低。利用红外光谱特征可以研究干酪根的成熟度和类型。,碳的质子数为6，中子数分别6、7、8,碳的天然同位素为12C、13C、14C其中碳14C同位素是放射性同位素，不稳定,同位素是指质子数相同，而中子数不同的原子,4、干酪根的碳同位素组成,通用PDP标准是美国卡罗林纳州白垩系Peedee中的箭石13C/12C，其值为1123.72*10-5。我国石油系统采用的标准为周口店奥陶系灰岩，其值13C/12C，为1123.6*10-5。,-10,-15,-25,-30,-35,-20,果胶,蛋白质,陆生生物,半纤维素,总碳水化合物,总有机碳,乙醇抽提类脂物,纤维素,木质素,氯仿抽提类脂物,海相高等植物,湖沼高等植物,浮游生物,淡水浮游生物,重,轻,重,图例,4型,1500,2000,2500,3000,3500,-20,-30,-25,3型,1型,2型,泌阳凹陷核桃园组干酪根13C值,1000,浅层未成熟的不同类型干酪根中结合在各种官能团内的含氧量,I型总氧量=4.6%,II型总氧量=10.3%,III型总氧量=27.5%,0,15,10,5,0,5,0,5,官能团中的氧数量（与干酪根有关的WB%）,酮,羧酸,酯,其它的（非羧基）,三、干酪根的主要研究方法,主要用于干酪根结构特征研究。能较好的区分谱图中的脂肪族（包括脂环族）、芳香族（包括烯烃）和羰基（包括酮和醛）。,人工降解法,物理降解：主要是干热解、水热解和氢解化学降解：主要是氧化、还原和水解,电子显微镜法,通过电子显微镜的高倍放大可以研究干酪根的微细结构，特别是利用正常和衍射光束的干涉并结合高倍放大的晶格（58百万倍）的晶格条纹技术，可以观察到芳香族片的边缘、延伸度和片间距离。,X射线衍射法,研究干酪根的芳香度（芳香环碳占总碳的百分比），揭示干酪根的微晶参数，如分子的饱和成分间距、芳香片层间距、芳香片堆叠的平均高度和芳香片数目、芳香片平均大小等。,核磁共振法,四、干酪根的结构特征,干酪根,截留的性质未知化合物,芳香酯取代基,正烷烃取代基,异戊二烯酯取代基,甲基酮酯取代基,异戊二烯烃取代基,酯取代基,干酪根,O,C16酸,氧化断链可能的侧链位置（CrO3）,交联植醇,绿河页岩干酪根的结构Duran(1982),不饱和脂肪酸,不饱和脂肪链,异戊二烯链,异戊二烯一元羧酸,二元羧酸,异构酸,非支链的一元羧酸,聚亚甲基桥键,二酯桥键,相似的,绿河页岩的干酪根网络的亚单元模式,甾,甾,甾,杂环分子,类胡萝卜素,类胡萝卜素,甾,萜,萜,萜,绿河页岩干酪根的结构模式,绿河页岩I型干酪根结构示意图,低演化阶段,高演化阶段,推测干酪根很可能是由桥键交联的核组成的三维大分子。核是由堆积的24个平行程度不一的芳香片状体组成。每一片状体或层状体包含数目小于10的缩合芳香族的环状化合物及少数杂环化合物。这些环状、片状体的直径一般小于10A。每个堆积体的层数常是2个，层间距3.4A8A，核上带有各种脂肪链族，环烷环和各种官能团。,芳香族环状化合物,饱和环状化合物,杂环化合物,脂族链,II型干酪根中心分子排列的构造模式（Tissot,1975）,层间距3.4A8A,直径一般小于10A,层间距3.4A4A,浅处,深处,d,La,Lc,每一层由78个芳香核组成,56层单层碳网组成,d=3.352A,煤结构示意图,型干酪根（Behar等，1987）,干酪根的基本化学结构,以脂肪链为主，芳香环为次，侧链杂原子含量低，且以醚型杂原子官能团为主。主要的生油母质,低熟阶段：H/C=1.64,O/C=0.06,高熟阶段：H/C=0.83,O/C=0.013,干酪根的基本化学结构,型干酪根,低熟阶段：H/C=1.34,O/C=0.196,高熟阶段：H/C=0.73,O/C=0.026,脂肪链和芳香环组成，以脂基为主的杂原子官能团占有很大的比例。具有生油、生气的能力,型干酪根,与型干酪根结构较为接近，但芳香环更多、分子结合的更大一些；分子的侧链是以酚羟基、醌和芳羧基为主。具有生气能力,低熟阶段：H/C=1.05,O/C=0.281,高熟阶段：H/C=0.67,O/C=0.059,干酪根的基本化学结构,深成作用,干酪根类型及演化图,五、干酪根的类型划分,烃源岩干酪根的元素组成范氏图,在波长546nm(绿光处)，镜质体抛光面的反射光强度对与垂直入射光强度的百分比。,反射率(RO%)测量原理:,六、干酪根的成熟度,样品