第六章干酪根.ppt

干酪根,教学目的:掌握干酪根的概念、干酪根元素组成和显微组分特征、干酪根的类型划分及其评价方法，了解干酪根的化学结构主要内容：干酪根的概念及其制备方法干酪根的元素组成和显微组分特征干酪根的类型划分干酪根的结构模式重点及难点：干酪根的显微组分及其类型划分,一、干酪根（kerogen)的概念,干酪根是沉积岩中主要的有机质和生油气母质。确定一个盆地油气资源潜力的大小，涉及烃源岩评价中的内容主要包含三个方面：有机质的类型（即干酪根的类型）、有机质的数量和有机质的成熟度Kerogen一词来源于希腊语，指能生成油或蜡状物的物质。1912年A.Grum.Brown首次用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，后来多用该术语代表油页岩和藻煤中的有机物质上世纪六十年代明确规定为代表沉积岩中的不溶有机质,不同学者的定义：Forsmann和Hunt（1958）和Forsmann（1963）：干酪根系指一切不溶于有机溶剂的沉积岩分散状有机质，特别是非储集岩中的不溶有机质。Tissot和Welte（1978）：沉积岩中既不溶于含水的碱性溶剂，也不溶于普通有机溶剂的有机组分，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。Hunt（1979）：指不溶于非氧化的酸、碱溶剂的沉积岩中全部分散有机质。Durand（1978）：沉积物中不溶于常用有机溶剂的所有有机质，包括分散状的、还包括不同煤阶的煤、以及近代的。,一、干酪根（kerogen)的概念,本教材认为对干酪根下定义时应考虑这样一些因素：1)富集状有机质与分散有机质在成因、结构上有许多相似处，定义上应包含二者；2)干酪根既不同于生物聚合物（如木质素），也不同于腐殖质，主要是成岩作用阶段由生物有机质缩合而成；3)干酪根的形成是一个由少到多的过程；4)用现今方法分离出的干酪根应与其定义相符，有利于研究。,干酪根是指不溶于非氧化的无机酸、碱和有机溶剂的一切有机质。实际应用时，重点还是在古代沉积物和沉积岩中的分散有机质。,一、干酪根（kerogen)的概念,五、干酪根的元素组成,干酪根的元素组成中，主要以C、H、O元素为主，含有少量的N、S、P及微量金属元素。C元素含量一般为70%85%，H元素一般为3%10%，O元素一般为3%20%。由于干酪根是一种高分子聚合物，因此没有一定的组成。影响干酪根元素组成主要因素包括：有机质母质类型、有机质的沉积环境、有机质热演化程度。通常水生生物来源的干酪根富含H、N；而以陆源高等植物来源的干酪根一般含C量较高；深水还原条件下或海相形成的干酪根中富含H、N；而在近岸氧化环境中形成的干酪根则贫H、N。随着有机质的热演化程度增加，油气的大量生成，残余干酪根中C含量相对增加。,一些典型干酪根的元素组成,五、干酪根的元素组成,六、干酪根的显微组分及其特征,类脂组（腐泥组）,七、干酪根的类型划分,1、干酪根的生物来源分类腐泥型：有机质主要来源于水中浮游生物以及一些底栖生物、水生植物等，形成于滞水盆地条件，包括闭塞的泻湖、海湾、湖泊中。腐殖型：有机质是指来源于高等植物为主的有机质，富含具有芳香结构的木质素和丹宁以及纤维素等，形成于沼泽、湖泊或与其有关的沉积环境。但最常见的是腐泥腐殖混合型干酪根。它是介于腐泥型与腐殖型两类干酪根之间的一种过渡类型，其生油、生气能力的强弱取决于它与腐泥型或腐殖型接近的程度。,2、干酪根的元素分类型干酪根：H/C原子比一般大于1.5，O/C原子比一般小于0.1，主要来源于藻类和微生物的脂类化合物，以生油为主干酪根：H/C原子比1.01.5，O/C原子0.10.2，主要来源于浮游动、植物和微生物，既能生油，也能生气干酪根：H/C原子比一般小于1.0，O/C原子比可达0.2或0.3，来源于陆地植物的木质素、纤维素等，以成气为主干酪根：H/C原子比约0.50.6，O/C原子比大于0.3，为残余有机质或再循环有机质，其生烃能力极低,七、干酪根的类型划分,优点：采用的是原子比参数，反映干酪根总体的元素组成及其性质，对确定干酪根的类型和生油潜力是有意义的。不足：该分类方法受有机质演化程度的影响，从VanKrevelen图上可看出：各类型干酪根随埋深增加、温度升高而发生演化，其H/C、O/C原子比逐渐趋于接近，因而在干酪根成熟度较高的情况下用此法分类较困难。另一方面，相同类型干酪根，因受近地表风化的影响，其O/C原子比有较大增加，H/C原子比稍下降。,七、干酪根的类型划分,3、干酪根的显微组成分类目前国内普遍通行的分类方法是根据干酪根类型指数TI值来进行分类，具体办法是将鉴定的各组分百分含量代入下式计算TI值TI值=（类脂组100+壳质组50-镜质组75-惰质组100）/100,七、干酪根的类型划分,优点：能通过干酪根的形态、颜色、透明度、荧光等特征，直接观察干酪根，确定干酪根的显微组分，具有直观、快速、经济、简单等优点，应用也较广泛。不足：观察到的只是一个样品中干酪根的很少一部分，而具有形态的干酪根，包括一些动、植物微化石和碎屑，如藻、孢子等，又只代表干酪根显微组分的一小部分。完整的微化石很少，大部分为无定形干酪根，没有确定的形态和结构，无法根据光学性质加以鉴定。,七、干酪根的类型划分,4、热解色谱分类方法烃源岩快速评价仪（Rock-Eval）分析S1：岩石中300以下已存在的游离烃；S2：300500岩石中干酪根热解烃的含量（潜在烃），也含少量的重质组分的裂解产物；S3：干酪根中含氧基团热解为CO2的含量，反映了有机质含氧量。S4：样品的残炭,TOC=0.082(S1+S2)+S4/10氢指数IH=S2/TOCmg/g(HC/TOC)氧指数IO=S3/TOCmg/g(HC/TOC),七、干酪根的类型划分,应用氢、氧指数对源岩干酪根分类,岩石热解参数分类法具有快速的优点，但也存在明显的不足，主要表现在：（1）S3测不准；（2）随成熟度增高，S2不断降低，导致H/C变低，而且在成熟度高时与应用H/C原子比和O/C原子比划分干酪根类型一样，就区分不开了；（3）和之间的界限太宽。,七、干酪根的类型划分,干酪根类型划分应采用多种方法互相验证、综合分析，以利于进行正确的判断。Mukhopadhyay等（1985）根据干酪根显微组分组合及其光学特征并考虑氢指数与H/C原子比对干酪根进行了综合分类,七、干酪根的类型划分,3、干酪根的结构,结构模型：复杂，环状结构，三维网状系统，由多个核被桥键和官能团连接而成。,绿河干酪根网络的假设结构（据Duran，1982）,绿河页岩干酪根网络的亚单元图解（据Duran，1982）,八、干酪根的结构,OH的伸展振动芳烃OH的伸展振动脂族CH2、CH3的伸展振动C=O的变形振动芳烃C=C的变形振动,6.脂族CH2、CH3的变形