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18第七章有机地球化学

18第七章有机地球化学


2007年2月18日
第7章 有机地球化学
6
7 有机地球化学
7.1 自然界中的有机质和元素的生物循环 7.2 可燃类矿床的有机地球化学 7.3 金属成矿过程中生物和有机质的作用

2007年2月18日
第7章 有机地球化学
7
7.1 自然界中的有机质和 元素的生物循环
7.1.1 7.1.2 7.1.3 7.1.4 7.1.5

2007年2月18日
第7章 有机地球化学
40
7.2.1 煤的有机地球化学
1、煤成因、结构和化学组成研究
①由陆上植物遗骸所形成
②植物组成： 纤维素（结构属脂类），分子式为C6H10O5， 容易分解为CO2、CH4和脂肪酸。 木质素（属芳香族型），分子式为C12H18O9， 抗微生物腐蚀能力强。多数人认为木质素是 煤的原始母质 ；

2007年2月18日
第7章 有机地球化学
19
2007年2月18日
第7章 有机地球化学
20
不同素研究：Mn、Co、V主要存在陆源物 质和自生沉积中；Pb、Zn分布在浮游生物中；Cu、Ba 在三者中都有分配。
2007年2月18日
第7章 有机地球化学
2007年2月18日
第7章 有机地球化学
46
7.2.2 石油的有机地球化学
7.2.2.1
石油的原始物质 7.2.2.2 我国海相石油地球化学研究
2007年2月18日
第7章 有机地球化学
47
7.2.2.1 石油的原始物质
1.石油的形成环境 2.石油的元素组成 ：原油在元素成分上是
相当固定的。一般含碳83％～87％，含氢11 ％～14％，其他元素主要为O、N和S，最高含 量约为5％。 3.石油化合物组成：这些烃类可以划分为3 个系列：①链烷烃（石蜡）；②环烷，环状类 型的烃类；③苯型的烃类。
地球化学课件5

地球化学课件5


元素在地壳中的分布
阐述元素在地壳中的丰度、分布特征及其与地质构造、岩石类型 等因素的关系。
元素在地球各圈层中的迁移
分析元素在大气圈、水圈、生物圈和岩石圈之间的迁移途径和影响 因素。
元素迁移的地球化学过程
探讨元素迁移的主要地球化学过程，如溶解、沉淀、吸附、解吸、 氧化、还原等。
Hale Waihona Puke 元素存在形式及转化机制利用放射性同位素衰变规 律测定地质体年龄。
稳定同位素年代学
利用稳定同位素分馏原理 研究古气候、古环境等。
应用实例
测定岩石、矿物、化石等 地质体年龄，研究地球历 史与演化；分析古气候、 古环境变化，揭示地球环
境演变规律。
同位素示踪技术在环境科学中应用
大气环境示踪
利用同位素技术研究大气污染物的来源、 迁移转化和归宿。
运用色谱法、质谱法等有机分析技术，研 究样品中有机质的组成、结构和地球化学 行为。
数据处理与解释方法
第一季度
第二季度
第三季度
第四季度
数据整理与统计
对实验数据进行整理、 分类和统计，计算元素 的平均值、标准差、变 异系数等统计参数，了 解元素的空间分布和变 化特征。
数据可视化
利用GIS技术、地球化 学图件编制等方法，将 实验数据以图形、图像 等形式展现出来，直观 地反映元素的空间分布 规律和地球化学异常。
实验室分析测试技术
样品前处理
元素含量测定
对采集的样品进行破碎、研磨、过筛等前 处理，以满足不同测试方法的要求。
采用原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、 电感耦合等离子体发射光谱法等方法，准 确测定样品中元素的含量。
同位素分析
有机地球化学分析
利用质谱法、中子活化法等手段，测定样 品中同位素的组成和比值，为地球化学示 踪和年代学研究提供重要依据。
地球化学分析方法PPT课件

地球化学分析方法PPT课件


计算参数 （1）储层岩石含油气总量ST(mg烃/g岩石)：
ST=S′0+S′1-1+S′2-1+S′2-2+S′2-3+（10RC′/0.9）
（2）凝析油指数P1： （3）轻质原油指数P2： （4）中质原油指数P3： （5）重质原油指数P4：
（6）原油轻重烃比指数LHI： （7）含气率GR（％）： （8）含汽油率GSR（％）： （9）含煤油柴油率KDR（％）： （10）含蜡重油率WHR（％）： （11）含沥青率AR（％）： （12）含残余油率ROR（％）：
薄层色谱：将吸付剂研成粉末，再压成或涂成 薄膜。然后将样品溶液在其上展开以达到分离 的目的。 3．按物理化学原理分类 吸付色谱：用固体吸付剂作固定相，利用它对 混合物中不同物质的吸付性差异达到分离目的。 分配色谱：利用不同组分在给定的两相中有不 同的分配系数使之分离。
油气地化研究中应用最为广泛的是气相色谱： 气相色谱可对混合物进行多组分定性、定量
二、分离和纯化 抽提出来的沥青是十分复杂的混合物，视
研究目的进一步进行组分的分离和纯化。 柱色层法：利用硅胶和氢化钻作吸付剂。使混 合物分离以满足分析需要。柱色层重复性好， 可以定量，但流柱长。如碳即用此方法测定。 薄层色谱法：对于分离量少，多组分的混合物 十分方便。能检出0.1-0.005μg物质。
2
B．主峰碳 指相对百分含量最高值的正烷烃碳数。
•藻类为主，nC15~nC21；陆源高等植物nC25~ nC39；双峰型的谱图是多物源有机质或差异成 熟的反应。 C．轻重烃比值（∑nC-21/∑nC+22）
水生生物为主的母质类型，一般轻重烃比 值较高；反之，则与陆源高等植物有关。
D．（nC21+nC22）/（nC28+nC29） •陆源有机质为主，比值为0.6-1； •海洋有机质为主，比值为1.5-5.0； 湖生低等生物为主，比值1.5-5.0。 E．奇偶优势（CPI ，OEP值）
地球化学ppt课件

地球化学ppt课件

研究对象
地球及其子系统中的化学元素、同位素及其化合物，以 及它们之间的相互作用和演化关系。
地球化学元素与同位素
01 元素
自然界中由相同核电荷数（质子数）的原子组成 的单质或化合物。
02 同位素
具有相同质子数和不同中子数的同一元素的不同 原子。
03 元素与同位素在地球化学中的应用
通过元素与同位素的分布、分配、迁移和转化研 究地球各圈层之间的相互作用和演化关系。
05
地球化学在灾害防治中应用
地震预测预报中地球化学方法
01
02
03
地球化学异常识别
通过监测地震前后地下水 中化学成分的变化，识别 与地震有关的地球化学异 常。
异常成因分析
研究地球化学异常的成因 机制，包括地震孕育过程 中的物理化学变化、地下 流体运移等。
异常时空演化规律
分析地球化学异常在时间 和空间上的演化规律，为 地震预测预报提供依据。
油气资源勘查中地球化学方法
油气地球化学勘探
通过分析地表土壤、岩石、水等介质 中烃类气体和轻烃等油气相关化合物 的含量和分布特征，推断地下油气藏 的存在和分布范围。
油气成因与演化研究
油气资源评价
综合地球化学、地质、地球物理等多 学科信息，对油气资源潜力进行评价 和预测。
利用地球化学方法分析油气成因类型、 成熟度、运移路径等，揭示油气藏的 形成和演化过程。
元素及同位素分析技术
元素分析
利用光谱、质谱等分析技术，对样品中的元素含量进行测定。常用的元素分析方法包括原子吸 收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法等。
同位素分析
通过测定样品中同位素的丰度比，研究地球化学过程和物质来源。同位素分析方法包括质谱法、 中子活化法等。
《有机地球化学》课件

《有机地球化学》课件

质谱分析
将有机化合物分子电离成离子，通过测量离子的质量和电荷比来推断分子的结构和组成。
核磁共振光谱
利用核自旋磁矩进行研究，提供分子内部结构的详细信息。
X射线衍射
利用X射线与有机化合物分子相互作用，分析分子的晶体结构和分子间相互作用。
01
02
03
04
红外光谱
利用红外光与有机化合物分子相互作用，分析分子的结构和组成。
水体污染的有机地球化学治理方法
包括自然净化、生物处理和化学处理等方法，利用有机地球化学原理，降低污染物浓度，改善水质。
05
有机地球化学的未来发展
Chapter
05
有机地球化学的未来发展
Chapter
生物燃料
利用有机地球化学原理，开发高效的生物燃料生产技术，减少对化石燃料的依赖。
页岩气
研究页岩气中有机物质的组成和演化规律，提高页岩气的开采效率。
有机地球化学概述
Chapter
总结词
有机地球化学是一门研究有机物质在地球各圈层中的分布、转化、运移规律的学科。
详细描述
有机地球化学是地球化学的一个重要分支，它主要研究有机物质在地球各圈层中的分布、形成、转化和运移规律。它涉及到地质、环境、生物等多个领域，对于理解地球的演化历史、资源形成和环境变化等方面具有重要意义。
有机地球化学
目录
有机地球化学概述有机地球化学基础知识有机地球化学在地质勘探中的应用有机地球化学在环境保护中的应用有机地球化学的未来发展
目录
有机地球化学概述有机地球化学基础知识有机地球化学在地质勘探中的应用有机地球化学在环境保护中的应用有机地球化学的未来发展
01
有机地球化学概述
Chapter
(完整版)有机地球化学

(完整版)有机地球化学


低熟油的形成的地质模型
2.腐殖煤的成烃机理及生烃模式
煤和煤系地层中集中和分散的陆源有机质，在煤化作用的同 时所生成的烃类被称为煤成烃。 Oil from coal ； Oil derived from coal
煤的生烃模式
第五节 天然气的成因类型及特征
天然气： 广义上，自然形成的、在标准状态
第一节 油气成因理论发展概述
一、油气成因有争议的原因
二、两大成因学派
根据在生油气原始物质问题上观点的差异，分：
两种有机成因论：
三、油气成因假说综述
四、有机说主要证据
五、无机说主要证据
第二节 生成油气的物质基础
二、沉积有机质
三、干酪根 Kerogen
1、干酪根的形成
下呈气态的单质和化合物。 狭义的天然气：一种以烃类气体为主 体,常伴有一定数量非烃的元素和化合 物的混合物
一、天然气类型
二、无机成因天然气
三、有机成因气
生物-热催化过渡带
概念：在未成熟-低成熟阶段，可溶有机 质极性分子通过脱羧基和脱官能团作用、 不溶有机质芳环结构的缩合作用形成小分 子烃类。 标志：甲烷含量变化很大，多数为湿气； δ13C1一般为-60～-50‰
低熟油形成机理
（1）树脂体早期生烃 （2）木栓质体早期生烃 （3）细菌改造陆源有机质早期生烃 （4）高等植物蜡质早期生烃 （5）藻类类脂物早期生烃 （6）富硫大分子有机质早期降解生烃
低熟油的地球化学特征
一般相对密度较重，也有低熟凝析 油和轻质油。 饱和烃含量较低，非烃和沥青质相 对含量较高，饱/芳比低。 甾烷的立体异构化程度低，如C29 20S/(20S+20R) 小于0.4为低熟油,小 于0.2为未熟油
4章-地球化学11-12-13谢PPT课件

4章-地球化学11-12-13谢PPT课件

假定我们直接观察到的各种地质体是曾经在某种
热力学平衡条件下形成的，并且自形成以来一直
保持着当时的平衡状态，而未被后来的作用所改 造，那么依靠实验测得的矿物和岩石的热力学性 质，运用热力学理论，可以合理地推测各种地质 体形成的过程及其物理化学条件。
20世纪以来，地球化学热力学取得了重要进展 ：获得大量矿物和离子的热力学数据；发展了 编制矿物（体系）平衡相图的方法；建立矿物 固溶体热力学；对硅酸盐熔体、超临界流体的 研究有了很大进展。
想要制造出热效率为百分之百的热机也是绝对不可 能的。如汽车发动机总是要往外散热的。
热量不会自动从低温物体向高温物体转移，要实现 这种转移，需外界对它做功，如空调、冰箱。
人往高处走，水往低处流都是自然而然的吗？
2）热力学第二定律的定量表达
①第一种表达 以卡诺热机的热效率来表达：η=W/Q1=(Q1Q2)/Q1 =(T1-T2)/T1（可逆过程） （5.3）
2.热力学第二定律
自然界里的自发过程常常具有一定的方向性。 例如热量只能从高温向低温物体传递；溶解的 盐类从高浓度向低浓度溶液扩散；水流从高压 向低压流动；岩块从高位势向低位势移动等等 。上述例子向相反方向进行的话，并不违背第 一定律。但实践表明，这种情况是决不会出现 的（除非有外来或者说环境的干预）。说明制 约自然界中自发过程进行的方向，除了第一定 律外，还存在其他的制约因素。热力学第二定 律正是阐明自发过程进行的方向学动力学
热力学是研究热现象的一门科学。它从具有公理 性质的四个基本定律出发，演绎物质体系的宏观 性质与热、功形式的能量之间的关系。
热力学原理应用于研究化学反应（包括相变）形 成了化学热力学分支，它要解决的主要问题是根 据化学反应和相变过程中伴随的能量变化，预测 化学反应和相变的方向和进程。化学热力学与地 球化学相结合形成了地球化学热力学。
第二章地球化学有机质类型与研究方法ppt课件

第二章地球化学有机质类型与研究方法ppt课件


3、色素 包括叶绿素、血红素、叶黄素等及它们的演化产物卟啉等。
4、碳水化合物 各种糖类和纤维素等，易在成岩作用被降解。 5、干酪根 岩石中不溶于一般有机溶剂的那部分有机质，占沉积物总有机质 含量的95%以上。
干酪根的镜下(透射光)照片
干酪根显微组分—藻类体（荧光）
干酪根显微组分—孢子中中指能溶于醚、苯、氯仿等有机溶剂而不溶于水的 一类有机合物，包括烃类、醇类、脂肪酸等及其衍生物。
烃类：主要有烷烃、烯烃、炔烃、萜烯、芳香烃、环烷烃及类异戊二烯 等；
醇：自然界产出的醇主要C14~C34脂肪醇； 脂肪酸：C10~C35脂肪酸
2、氨基化合物
包括胺、氨基酸、含氮环状化合物。 胺：是氨分子中的一个或多个氢原子被烃基取代的化合物； 氨基酸：组成蛋白质的基本单元； 一些含氮环状化合物：
2、油砂、沥青样品的冷泡法 将油砂、沥青样品破碎后，在玻璃器具中，用有机溶剂（如二 氯甲烷）浸泡，一定时间后用过滤法分离有机萃取物。
3、大气飘尘样品超声波抽提法 将附有大气飘尘的滤纸翦成碎片，放入磨口玻璃瓶中，加入有机 溶液剂，用超声波水浴中；一定时间后，用离心、过滤方法分离有 机萃取物。
4、水样有机质萃取法
将一定量水样放入分液漏斗中，再加入有机溶剂，不断摇晃使两 者混合，让水中有机质进入有机相，静止后放出下部水相，获得溶 有有机质的有机相。
三、有机质的分离和纯化
通过抽提获得的有机质是混合物，必须加以分离和纯化，才能进一 步分析和鉴定。 1、柱层析法 利用硅胶和氧化铝的吸附性和冲洗剂的不同极性，分步将抽提物分 离成几个组分：
3、液相色谱法（TC）
利用液相色谱仪分离混合有机质。 4、络合法
利用分子筛和尿素络合法，将饱和烃分离成正构烷烃和异构/环烷两 个组分。
第10讲地球化学PPT课件

第10讲地球化学PPT课件


第五节:碳酸盐研究与全球变化
C3植物主要分布于干旱和半干旱地区，它在 植被群落中的比例是随夏季平均蒸发量增加而 增加，随湿度降低而减少，和随干季土壤湿度 的增加而减少。在干热的气候条件下，C4植物 在植物中比例较高，因此，第四纪时期黄土高 原古植被群落中C4植物的比例变化是不显著的， 黄土－古土壤碳酸盐中δ13C值的变化可能主要 是古植被密度变化所造成的。
变化，广州：广东科技出版社，1998 7．田均良、彭祥林等著，黄土高原土壤地球化学，北京：科学出
版社，1994 8．文启忠等著，中国黄土地球化学，北京：科学出版社，1989 9. 其它刊物文献请在我系网站查阅。
第六节：湖泊沉积研究与气候、环境演化
微量元素Mg和Sr的研究对确定湖泊的物理化学条件 更加有效，这两种元素可取代非海洋沉积环境中形成的 介形虫壳体方解石晶格中的钙原子，它们同Ca含量的 比值是确定温度、离子组成及盐度的上好指标。
在一个流域面积可以完全确定的湖泊，盐度的增加 与蒸发量增加有联系，盐度的改变往往会造成Sr／Ca 的改变，主要是由于湖水碳酸根离子达到了过饱和所致。
早更新世（午城黄土）
马兰黄土（L1）可
布
与氧同位素曲线中
容
正
2、3、4期相对应，
向
期
古土壤层S1可与氧
松
同位素第5期相对
山
比，成因复杂的古
反
向
土壤层S5则可与13、
期 14、15相联系。
第五节:碳酸盐研究与全球变化
洛川剖面上部的各种 黄土、古土壤类型及
其古环境参数
（古环境参数主要根据与现 代土壤对比得出）
思考简答题
1. 冰期效应造成的海水氧同位素组分（δ18O）变化的原因； 2. 谈谈利用地质历史时期有孔虫的δ18O建立大洋温度梯度剖
有机地球化学ppt课件

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第一节 油气成因理论发展概述
一、油气成因有争议的原因
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二、两大成因学派
根据在生油气原始物质问题上观点的差异，分：
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两种有机成因论：
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三、油气成因假说综述
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四、有机说主要证据
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五、无机说主要证据
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第四节 有机质演化与成烃模式
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二. 现代油气生成理论进展
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低熟油形成机理
（1）树脂体早期生烃 （2）木栓质体早期生烃 （3）细菌改造陆源有机质早期生烃 （4）高等植物蜡质早期生烃 （5）藻类类脂物早期生烃 （6）富硫大分子有机质早期降解生烃
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二、原油的物理性质
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三、石油地球化学分类
第六章有机地球化学-1

第六章有机地球化学-1


顺时针方向 右旋体
反时针方向 左旋体
内消旋化合物
一、自然界中有机质与元素的生物循环
（一）自然界中有机质
1 有机质的元素组成 2有机质的化合物组成 3自然界中有机质分类 蛋白质、脂类、碳水合物、色素、木质素， 还有少量其他化合物。化学成分分类见教材 P304表8.1
氨基酸与蛋白质
羧酸分子中烃基上的一个或几个氢原子被氨基取代的化合 物叫氨基酸。 蛋白质是由大约20种氨基酸相互间用氨基和羧基通过失水 形成酞胺键构成的，水解后，可以生成各种氨基酸。 蛋白质容易受喜氧细菌破坏，不利保存。现代沉积物物中 含氨基酸达0.5mg/g，古代沉积物中，贝壳类化石硬体和硅 质岩类中氨基酸保存较好，古氨基酸部分与非蛋白质聚合物 结合成腐殖质，部分呈吸附态存在。一般海相沉积物中氨基 酸高于湖相，碳酸盐沉积物高于泥质。
第六章 有机地球化学
有机地球化学概念 有机地球化学研究任务 自然界中有机质与元素的生物循环 煤的有机地球化学 石油的有机地球化学
•有机地球科学概念——
研究地质体与天体中有机质组成、结构及其发生、 发展与演化规律的科学。 有机地球化学涵盖了油气地球化学、煤与煤成烃 地球化学、有机实验地球化学、有机包裹体地球化 学、氨基酸生物地球化学、界面有机地球化学、宇 宙有机地球化学、固体矿床有机地球化学、环境有 机地球化学、生物标志物地球化学等。
腐殖酸
➢是腐殖质的主要部分，是腐殖质中能溶于碱溶液的部分。 ➢腐殖质呈暗色至黑棕色的一组无定形胶体状高分子物质， 由动植物遗体经过腐解生成。 ➢腐殖质是天然水体中最重要的有机配体（螯合剂）。河水 中腐殖质的平均含量为10～50mg/L，底泥中腐殖质含量更为 丰富，约占底泥1%～3%。对金属元素和人为污染物质在地表 的迁移和富集有重要的意义。
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三、油源对比
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第一节 油气成因理论发展概述
一、油气成因有争议的原因
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二、两大成因学派
根据在生油气原始物质问题上观点的差异，分：
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两种有机成因论：
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三、油气成因假说综述
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四、有机说主要证据
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五、无机说主要证据
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岩相古地理条件： 深水-半深水湖泊是陆相生油岩发育的有利区域 近海地带的深水湖盆是最有利区
古气候条件： 直接影响生物的发育，温暖湿润的气候有利于生
物的繁殖和发育，是油气生成的有利条件。
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二、物理化学条件
1.细菌作用
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硫化氢经粘膜吸收快，皮肤吸收甚慢。人吸入70 至150毫克/立方米硫化氢1至2小时出现呼吸道及眼 刺激症状，2至5分钟后嗅觉疲劳闻不到臭味。吸入 760毫克/立方米数秒钟后很快出现急性中毒，呼吸 加快后呼吸麻痹而死亡。
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第四节 油田水的成分与性质
一、油田水的含义
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一、天然气类型
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二、无机成因天然气
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三、有机成因气
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生物-热催化过渡带
概念：在未成熟-低成熟阶段，可溶有机 质极性分子通过脱羧基和脱官能团作用、 不溶有机质芳环结构的缩合作用形成小分 子烃类。 标志：甲烷含量变化很大，多数为湿气； δ13C1一般为-60～-50‰
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低熟油的地球化学特征
一般相对密度较重，也有低熟凝析 油和轻质油。 饱和烃含量较低，非烃和沥青质相 对含量较高，饱/芳比低。 甾烷的立体异构化程度低，如C29 20S/(20S+20R) 小于0.4为低熟油,小 于0.2为未熟油
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低熟油的形成的地质模型
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2.腐殖煤的成烃机理及生烃模式
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第二节 生成油气的物质基础
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二、沉积有机质
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三、干酪根 Kerogen
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1、干酪根的形成
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2.干酪根结构
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3、干酪根的类型
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4.Kerogen演化
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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第三节 油气生成的地质环境与物 理化学条件
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一、地质条件
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长期持续下沉，伴随适当的升降， 沉降速度与沉积速度相近或稍大， 可长期保持适于生物大量繁殖和有 机质沉积保存的环境，形成巨厚的 生油岩系，有利于有机质迅速向油 气转化。
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第四节 有机质演化与成烃模式
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二. 现代油气生成理论进展
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低熟油形成机理
（1）树脂体早期生烃 （2）木栓质体早期生烃 （3）细菌改造陆源有机质早期生烃 （4）高等植物蜡质早期生烃 （5）藻类类脂物早期生烃 （6）富硫大分子有机质早期降解生烃
煤和煤系地层中集中和分散的陆源有机质，在煤化作用的同 时所生成的烃类被称为煤成烃。 Oil from coal ； Oil derived from coal
煤的生烃模式
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第五节 天然气的成因类型及特征
天然气： 广义上，自然形成的、在标准状态
下呈气态的单质和化合物。 狭义的天然气：一种以烃类气体为主 体,常伴有一定数量非烃的元素和化合 物的混合物
有机地球化学
河北工程大学
孙玉壮
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第一章 石油、天然气、油田水的成分和
性质
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第一节 石油沥青概述
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1.组分组成
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2.族分组成
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3.馏分组成
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第二节 石油的成分与性质
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一、石油的化学成分
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固体沥青
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第六节 石油沥青类中的碳氢等同位素
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1、碳稳定同位素
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（2）碳同位素丰度表示法
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（3）油气中碳同位素分布特点
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二、氢同位素
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第二章 现代油气成因理论
第一节 油气成因理论发展概述 第二节 生成油气的物质基础 第三节 油气生成的地质环境与物理化学条件 第四节 有机质演化与成烃模式 第五节 天然气的成因类型及特征 第六节 烃源岩研究与油源对比
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第六节 烃源岩研究与油源对比
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一、 烃源岩的地质特征
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二、烃源岩的有机地球化学特征
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二、油田水的来源
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三、油田水产状
上层水：在含油气层系之上的含水层中的水；
夹层水：位于两个油气层之间的含水层中的水；
下层水：在含油气层系之下的含水
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四、油田水矿化度
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五、油田水化学组成
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第五节 重油和沥青砂
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二、原油的物理性质
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三、石油地球化学分类
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四、海陆相石油的基本区别
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第三节 天然气的成分和性质
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硫化氢
硫化氢：无色有毒气体，具有强烈的臭鸡蛋气味； 当空气中的硫化氢含量达到1.54毫克／升时，人就 会中毒死亡。