【教學(xué)】第七章生物標志化合物

1、整理課件整理課件n生物標志化合物的概念生物標志化合物的概念生物標志化合物又稱為生標物、指紋化合物、地球化學(xué)化石、分子化石，生物標志化合物又稱為生標物、指紋化合物、地球化學(xué)化石、分子化石，它是沉積物或巖石中來源于活體生物，并基本保存原始生化組分碳骨架它是沉積物或巖石中來源于活體生物，并基本保存原始生化組分碳骨架的，記載原始生物母質(zhì)特殊分子結(jié)構(gòu)信息的有機化合物的，記載原始生物母質(zhì)特殊分子結(jié)構(gòu)信息的有機化合物必須具備的三個特征：必須具備的三個特征：化合物的結(jié)構(gòu)表明它曾經(jīng)是或者可能是生物體的一種成分，存在于沉化合物的結(jié)構(gòu)表明它曾經(jīng)是或者可能是生物體的一種成分，存在于沉積物中，尤其是在原油、煤、巖石中能

2、夠檢測到積物中，尤其是在原油、煤、巖石中能夠檢測到其母體化合物有較高的濃度，其主要結(jié)構(gòu)特征在沉積和早期埋藏過程其母體化合物有較高的濃度，其主要結(jié)構(gòu)特征在沉積和早期埋藏過程中具有化學(xué)穩(wěn)定性中具有化學(xué)穩(wěn)定性分子結(jié)構(gòu)有明顯的特異性，即具有特殊的碳骨架分子結(jié)構(gòu)有明顯的特異性，即具有特殊的碳骨架整理課件整理課件n常見的生物標志化合物類型常見的生物標志化合物類型包括正構(gòu)烷烴、無環(huán)異戊二烯烷烴、萜烷、甾烷四大類包括正構(gòu)烷烴、無環(huán)異戊二烯烷烴、萜烷、甾烷四大類正構(gòu)烷烴正構(gòu)烷烴來源于活的生物體或脂肪酸、蠟質(zhì)等脂類化合物，在低成熟原油中常具有來源于活的生物體或脂肪酸、蠟質(zhì)等脂類化合物，在低成熟原油中常具有奇碳數(shù)優(yōu)

3、勢，但隨成熟度增加，這種優(yōu)勢逐漸消失奇碳數(shù)優(yōu)勢，但隨成熟度增加，這種優(yōu)勢逐漸消失高分子量（高分子量（nC25nC33）的奇碳數(shù)正構(gòu)烷烴：主要來源于高等植物的角質(zhì)）的奇碳數(shù)正構(gòu)烷烴：主要來源于高等植物的角質(zhì)蠟，常出現(xiàn)在富含高等植物的碎屑巖系有機質(zhì)及其生成的原油中，恒量奇蠟，常出現(xiàn)在富含高等植物的碎屑巖系有機質(zhì)及其生成的原油中，恒量奇碳數(shù)優(yōu)勢可用碳數(shù)優(yōu)勢可用CPI和和OEP值來加以表示：值來加以表示：11314246iiiiiiCCCCCOEP342633253224332521CCCCCCCCCPIi通常取通常取C23整理課件中分子量（中分子量（nC15nC21）的奇碳數(shù)正構(gòu)烷烴：常出現(xiàn)在海相或

4、深湖相沉積有）的奇碳數(shù)正構(gòu)烷烴：常出現(xiàn)在海相或深湖相沉積有機質(zhì)生成的烴類化合物中，來源于藻類和水生浮游生物，以機質(zhì)生成的烴類化合物中，來源于藻類和水生浮游生物，以nC15或或nC17為主為主峰，由浮游植物或底棲藻類中峰，由浮游植物或底棲藻類中nC16或或nC18脂肪酸通過脫羧作用形成脂肪酸通過脫羧作用形成偶碳數(shù)優(yōu)勢的正構(gòu)烷烴：常出現(xiàn)在碳酸鹽巖或蒸發(fā)巖系中，是在還原環(huán)境偶碳數(shù)優(yōu)勢的正構(gòu)烷烴：常出現(xiàn)在碳酸鹽巖或蒸發(fā)巖系中，是在還原環(huán)境中由正脂肪酸、醇以及植烷酸、植烷醇還原形成中由正脂肪酸、醇以及植烷酸、植烷醇還原形成無環(huán)異戊二烯類烷烴無環(huán)異戊二烯類烷烴指具有指具有異戊二烯異戊二烯結(jié)構(gòu)單元的支鏈烷烴

5、，異戊二烯結(jié)構(gòu)單元可以頭結(jié)構(gòu)單元的支鏈烷烴，異戊二烯結(jié)構(gòu)單元可以頭頭、頭、頭頭尾、尾尾、尾尾方式連接；在原油中分布最廣的是頭尾方式連接；在原油中分布最廣的是頭尾連接方式，從尾連接方式，從C9 C25系列化合物中都存在頭系列化合物中都存在頭尾連接的規(guī)則異戊二烯類烷烴，但其中最尾連接的規(guī)則異戊二烯類烷烴，但其中最重要和研究最多的是姥鮫烷和植烷，它們來源于植物葉綠素的植醇側(cè)鏈，重要和研究最多的是姥鮫烷和植烷，它們來源于植物葉綠素的植醇側(cè)鏈，在氧化條件下植醇先形成植烷酸，經(jīng)脫羧作用形成姥鮫烷，而在還原條件在氧化條件下植醇先形成植烷酸，經(jīng)脫羧作用形成姥鮫烷，而在還原條件下，植醇保存下，植醇保存iC20骨

6、架，加氫形成植烷，因此，可以利用骨架，加氫形成植烷，因此，可以利用Pr/Ph比值來指示比值來指示有機質(zhì)沉積環(huán)境的氧化還原條件有機質(zhì)沉積環(huán)境的氧化還原條件整理課件整理課件萜類化合物萜類化合物包括倍半萜、二萜、三環(huán)萜、四環(huán)萜和五環(huán)三萜類，在原油和沉積巖包括倍半萜、二萜、三環(huán)萜、四環(huán)萜和五環(huán)三萜類，在原油和沉積巖中，不同的萜類化合物具有不同生物母質(zhì)來源，通常陸源母質(zhì)中比海中，不同的萜類化合物具有不同生物母質(zhì)來源，通常陸源母質(zhì)中比海相母質(zhì)含有更多的倍半萜前身物；二萜類主要分布于高等植物中；三相母質(zhì)含有更多的倍半萜前身物；二萜類主要分布于高等植物中；三環(huán)萜沒有特殊的前身物，但大多認為它們來源于微生物和藻

7、類；四環(huán)環(huán)萜沒有特殊的前身物，但大多認為它們來源于微生物和藻類；四環(huán)萜由五環(huán)三萜經(jīng)熱降解或生物降解形成，有學(xué)者認為它們是碳酸鹽巖萜由五環(huán)三萜經(jīng)熱降解或生物降解形成，有學(xué)者認為它們是碳酸鹽巖或蒸發(fā)巖沉積環(huán)境標志，但實際絕大部分原油中都含有四環(huán)萜；五環(huán)或蒸發(fā)巖沉積環(huán)境標志，但實際絕大部分原油中都含有四環(huán)萜；五環(huán)三萜根據(jù)其碳骨架特征可分為藿烷系列和非藿烷系列，其差別在于藿三萜根據(jù)其碳骨架特征可分為藿烷系列和非藿烷系列，其差別在于藿烷系列的烷系列的E環(huán)為五員環(huán)，而非藿烷系列多為六員環(huán)，藿烷系列化合物的環(huán)為五員環(huán)，而非藿烷系列多為六員環(huán)，藿烷系列化合物的特殊分布可能具有指相意義；非藿烷系列化合物主要有奧

8、利烷、羽扇特殊分布可能具有指相意義；非藿烷系列化合物主要有奧利烷、羽扇烷、伽馬蠟烷等，奧利烷主要出現(xiàn)在白堊系及其以新的地層中，高含烷、伽馬蠟烷等，奧利烷主要出現(xiàn)在白堊系及其以新的地層中，高含量的伽馬蠟烷是咸水沉積環(huán)境的標志物量的伽馬蠟烷是咸水沉積環(huán)境的標志物整理課件整理課件甾烷甾烷分為規(guī)則甾烷、重排甾烷、甲基甾烷和芳香甾烷四類；通常認為在規(guī)則分為規(guī)則甾烷、重排甾烷、甲基甾烷和芳香甾烷四類；通常認為在規(guī)則甾烷中，甾烷中，C27甾烷主要來源于低等水生生物和藻類，甾烷主要來源于低等水生生物和藻類，C29甾烷可以來源于甾烷可以來源于藻類和陸源高等植物，因此常根據(jù)藻類和陸源高等植物，因此常根據(jù)C27、C

9、28、C29甾烷的分布來確定原油甾烷的分布來確定原油的母質(zhì)來源和進行油源對比的母質(zhì)來源和進行油源對比整理課件n生物標志化合物分析與圖譜識別生物標志化合物分析與圖譜識別色譜分析色譜分析將樣品用微量注射器從色譜儀進樣口注入，在具有一定壓力和流速的載氣將樣品用微量注射器從色譜儀進樣口注入，在具有一定壓力和流速的載氣帶動下進入汽化室，樣品汽化后，隨載氣進入色譜柱，由于各組分的沸點帶動下進入汽化室，樣品汽化后，隨載氣進入色譜柱，由于各組分的沸點不同，在色譜柱中流速不同，因而樣品流經(jīng)色譜柱時各組分得到分離并按不同，在色譜柱中流速不同，因而樣品流經(jīng)色譜柱時各組分得到分離并按一定順序從色譜柱中餾出，用檢測器檢

10、測各組分并加以記錄便得到色譜圖一定順序從色譜柱中餾出，用檢測器檢測各組分并加以記錄便得到色譜圖如何衡量色譜圖的質(zhì)量如何衡量色譜圖的質(zhì)量 基線的漂移情況，基線越平越好基線的漂移情況，基線越平越好 姥鮫烷和姥鮫烷和nC17、植烷和、植烷和nC18兩對峰的分離程度，要求分離度大于兩對峰的分離程度，要求分離度大于50% 峰形是否對稱峰形是否對稱色譜圖的識別色譜圖的識別整理課件整理課件色譜色譜質(zhì)譜分析質(zhì)譜分析整理課件圖譜識別圖譜識別基峰：基峰：指質(zhì)譜中強度指質(zhì)譜中強度最大的峰。最大的峰。分子離子峰：分子離子峰：指分子指分子受到電子轟擊后失去受到電子轟擊后失去一個外層電子形成正一個外層電子形成正離子而在質(zhì)

11、譜上產(chǎn)生離子而在質(zhì)譜上產(chǎn)生的峰，位于質(zhì)譜的最的峰，位于質(zhì)譜的最后位置。后位置。特征碎片離子峰：特征碎片離子峰：指指化合物的分子離子裂化合物的分子離子裂解成具有一定規(guī)律性解成具有一定規(guī)律性的碎片離子在質(zhì)譜圖的碎片離子在質(zhì)譜圖上所產(chǎn)生峰，取決于上所產(chǎn)生峰，取決于化合物的結(jié)構(gòu)和鍵的化合物的結(jié)構(gòu)和鍵的強度。強度?；寤宸肿与x分子離子峰子峰特征離子峰特征離子峰整理課件整理課件整理課件三環(huán)萜三環(huán)萜C24四環(huán)四環(huán)萜萜TsTm五環(huán)三萜五環(huán)三萜整理課件1=C14倍半萜；倍半萜；3=4,4,8,8,9-五甲基萘烷；五甲基萘烷；4，5，8，10=C15倍半萜；倍半萜；6=4,4,8,9,9-五甲基萘烷；五甲基萘烷

12、；7=8(H)錐滿烷（錐滿烷（C15)；9=8(H)錐滿烷（錐滿烷（C15）；）；11，12，14，15= C16倍半萜；倍半萜；13= 8(H)升錐滿烷（升錐滿烷（C16）；）；16=C17 倍半萜倍半萜整理課件整理課件n常用的生物標志化合物參數(shù)常用的生物標志化合物參數(shù)母質(zhì)輸入和沉積環(huán)境的參數(shù)母質(zhì)輸入和沉積環(huán)境的參數(shù)碳數(shù)分布曲線：碳數(shù)分布曲線：一般低等水生生物富含類脂化合物，由該類母質(zhì)生成一般低等水生生物富含類脂化合物，由該類母質(zhì)生成的原油在飽和烴色譜上低碳數(shù)組分占優(yōu)勢；而高等植物來源的原油則的原油在飽和烴色譜上低碳數(shù)組分占優(yōu)勢；而高等植物來源的原油則以高碳數(shù)組分占優(yōu)勢以高碳數(shù)組分占優(yōu)勢Pr

13、/Ph：是判斷烴源巖沉積環(huán)境氧化還原條件的有效指標，一般氧化是判斷烴源巖沉積環(huán)境氧化還原條件的有效指標，一般氧化環(huán)境中比值較大，而還原環(huán)境中該比值較??；有研究者認為，根據(jù)該環(huán)境中比值較大，而還原環(huán)境中該比值較?。挥醒芯空哒J為，根據(jù)該值可以判斷海相和陸相烴源巖，海相值可以判斷海相和陸相烴源巖，海相Pr/Ph在在1.54.3之間，陸相在之間，陸相在212之間之間Pr/nC17與與Pr/nC18：是受母質(zhì)類型和成熟度影響的參數(shù)，通常隨成熟度是受母質(zhì)類型和成熟度影響的參數(shù)，通常隨成熟度的增加，比值降低；可以利用這兩個參數(shù)的交繪圖來判識烴源巖的母的增加，比值降低；可以利用這兩個參數(shù)的交繪圖來判識烴源巖的母質(zhì)類型，但要考慮生物降解作用的影響質(zhì)類型，但要考慮生物降解作用的影響整理課件整理課件整理課件整理課件整理課件甾烷和萜烷甾烷和萜烷整理課件整理課件具有