第三章 第一节 饱和烃生物标志物组合类型及地化特征(1)
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高二化学饱和烃知识点总结饱和烃是有机化合物的一种,其中所有碳碳键都是单键,并且碳原子与氢原子饱和连接。
在化学中,饱和烃的理解对于学习有机化学以及石油化工等领域具有重要意义。
本文将对高二化学中的饱和烃进行知识点总结,以帮助读者更好地理解和掌握该概念。
一、饱和烃的命名法饱和烃的命名法主要有以下几种:直链烷烃、支链烷烃、环烷烃等。
1. 直链烷烃是指所有碳原子按照一条直链排列的烷烃。
例如,甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)等。
2. 支链烷烃是指其中存在一些支链的烷烃。
支链通常由取代基(alkyl group)表示,例如,异丙基(isopropyl)、叔丁基(tert-butyl)等。
支链烷烃的命名需要确定主链、编号、选择取代基位置等。
3. 环烷烃是指具有环状结构的烷烃,环烷烃也可以存在支链。
例如,环己烷(C6H12)。
二、饱和烃的物理性质1. 饱和烃的密度较小,大多数饱和烃是气体或液体,少数是固体,例如甲烷是无色无臭的气体,蜡烷是白色固体。
2. 饱和烃的沸点随着碳原子数的增加而增加,烷烃的沸点比相应的烯烃和炔烃高。
3. 饱和烃通常不溶于水,但可以溶于非极性溶剂,如非极性有机溶剂和石油醚。
三、饱和烃的化学性质1. 碳碳单键的特性使得饱和烃相对稳定,不容易发生化学反应。
饱和烃通常只参与燃烧反应,燃烧反应是指饱和烃与氧气反应,产生二氧化碳和水,并释放大量能量。
2. 饱和烃可以通过加氢反应与氢气反应,例如,烯烃可以加氢生成相应的饱和烃。
3. 饱和烃在适当条件下可发生取代反应,取代反应是指饱和烃中的一个氢原子被其他原子或基团取代的反应。
例如,甲烷可以与氯气发生取代反应,生成氯代甲烷(CH3Cl)。
四、应用与实际意义1. 饱和烃是石油和天然气的主要成分之一,研究饱和烃有助于研究石油和天然气的产生、提取和利用。
2. 饱和烃是化学工业中的重要原料,广泛应用于制造塑料、合成纤维、燃料等领域。
3. 饱和烃的燃烧反应是我们日常生活中炉灶、汽车等燃烧设备的基础,研究饱和烃的燃烧有助于提高能源利用效率和环境保护。
南黄海中部海底沉积物饱和烃地球化学特征及物源判识赵青芳;李双林;董贺平;贺行良;张生银【摘要】通过对南黄海中部海底表层沉积物饱和烃及生物标志物测试分析,研究了沉积物饱和烃及生物标志物的分子地球化学特征,进行了物源判识.结果显示,研究区表层沉积物正构烷烃系列有3种碳数分布模式:后峰型、双峰型和中间型.各地化指标说明沉积中有机质是混源输入的结果,以陆源高等植物贡献为主.沉积有机质是在海相缺氧的还原条件下沉积的.甾、萜烷中地质构型的化合物丰度高,反映了有机质低熟-成熟特征,推测研究区海底表层沉积物中有机质受人文活动或工业污染的可能性较小.【期刊名称】《石油天然气学报》【年(卷),期】2012(034)012【总页数】4页(P33-36)【关键词】沉积物;生物标志物;地球化学;南黄海中部【作者】赵青芳;李双林;董贺平;贺行良;张生银【作者单位】国土资源部海洋油气资源与环境地质重点实验室,山东青岛266071;青岛海洋地质研究所,山东青岛266071;国土资源部海洋油气资源与环境地质重点实验室,山东青岛266071;青岛海洋地质研究所,山东青岛266071;国土资源部海洋油气资源与环境地质重点实验室,山东青岛266071;青岛海洋地质研究所,山东青岛266071;国土资源部海洋油气资源与环境地质重点实验室,山东青岛266071;青岛海洋地质研究所,山东青岛266071;中国科学院油气资源研究重点实验室,甘肃兰州730000【正文语种】中文【中图分类】TE122.1南黄海是一个典型的半封闭型陆架海,在大地构造上属于扬子板块,是一个中、古生界和中生界的叠合、复合盆地[1],在构造格局上呈“三隆两坳”的形态,即千里岩隆起、中部隆起、勿南沙隆起和北部坳陷、南部坳陷,是潜在的油气远景区[2],油气资源主要来自南部坳陷和中部隆起南部[3]。
就陆架浅海海域而言,海洋沉积物中有机质主要以陆源输入主,如黄河携带的大量陆源物质是渤海沉积物中的有机质的重要贡献者[4]。
第三章烃源岩可溶有机质生物标志物组成特征第一节饱和烃生物标志物组合类型及地球化学特征饱和烃生物标志物组成比较复杂,在原油和烃源岩中分布比较广的主要有正构烷烃、类异戊(间)二烯烷烃、环烷烃(甾、萜类化合物)等。
这些化合物的相对组成及分布特征取决于烃源岩有机组分的生源母质、沉积环境和成熟度等多种地质和地球化学因素。
因此,烃源岩中饱和烃生物标志物组合特征可以反映烃源岩中有机质的原始母质、沉积环境及演化程度。
不同层位或同一层位的泥岩,由于沉积环境的差别,地球化学特征也存在一定的差别,为了便于讨论不同层位或同一层位不同岩性组合的烃源岩的油源贡献,根据烃源岩的生物标志物组合特征,可将其划分为三大类型(MA、MB、MC)。
一、烃源岩生物标志物组合类型1.MA类MA类烃源岩正构烷烃碳数分布特征呈单峰态前峰型(或正态型,个别为双峰态前峰型),植烷(Ph)相对含量大于姥鲛烷(Pr)的相对含量,β-胡萝卜烷和伽马蜡烷相对含量中等~很高;ααα20RC27、C28、C29甾烷呈“V”型分布,部分样品中ααα20RC27甾烷含量接近于甚至大于ααα20RC29甾烷的含量。
表明烃源岩形成于湖水盐度较高的还原环境,有机质生源以低等水生藻类为主,有高等陆源植物生源贡献。
这类烃源岩中代表来源于藻类生物的规则甾烷与来源于原核生物细菌的藿烷系列化合物相比,具有一定的优势,这也反映了藻类生物生源的有机质占优势。
根据β-胡萝卜烷和伽马蜡烷的相对含量,MA类烃源岩可进一步划分为MA-I和MA-II 两亚类。
MA-I烃源岩中β-胡萝卜烷含量较高,伽马蜡烷含量中等~很高,主要分布在阜二段中部、阜四段上部和泰州组,以黑色、灰黑色和深灰色泥岩为主。
不同层段MA-I类烃源岩的主要差别在于,阜二段、泰州组烃源岩样品的C20、C21、C23三环萜烷含量较高,β-胡萝卜烷含量较高,而阜四段烃源岩样品的C20、C21、C23三环萜烷含量较低,β-胡萝卜烷含量相对较低。
有机化学基础知识点整理功能团的分类和特点有机化学是研究有机物质及其反应的科学。
在有机化学中,功能团是一组共有电子,拥有特定性质和反应的原子集合。
本文将介绍有机化学中常见的功能团的分类和特点。
1. 烃类功能团烃是由碳和氢元素组成的有机化合物。
根据碳原子间的连接方式和化学性质,烃可以分为饱和烃和不饱和烃两大类。
1.1 饱和烃饱和烃的分子中只含有碳碳单键和碳氢键。
最简单的饱和烃是甲烷(CH4),它只含有一条碳碳单键。
饱和烃中的碳原子都是通过碳碳单键连接在一起的。
1.2 不饱和烃不饱和烃分为烯烃和炔烃两类。
1.2.1 烯烃烯烃含有一个碳碳双键。
最简单的烯烃是乙烯(C2H4),它只含有一条碳碳双键。
烯烃中的碳原子有一个或多个碳碳双键。
1.2.2 炔烃炔烃含有一个碳碳三键。
最简单的炔烃是乙炔(C2H2),它只含有一条碳碳三键。
炔烃中的碳原子有一个或多个碳碳三键。
2. 醇类功能团醇是一类含有羟基(-OH)的有机化合物。
根据羟基的位置和个数,醇可以分为一元醇、二元醇、三元醇等。
2.1 一元醇一元醇的分子中只含有一个羟基。
最简单的一元醇是甲醇(CH3OH),它只含有一个羟基。
2.2 二元醇二元醇的分子中含有两个羟基。
最简单的二元醇是乙二醇(CH2OH-CH2OH),它有两个股氧基。
2.3 三元醇三元醇的分子中含有三个羟基。
最简单的三元醇是甘油(CH2OH-CHOH-CH2OH),它有三个羟基。
3. 酮类功能团酮是一类含有羰基(C=O)的有机化合物。
根据羰基的位置,酮可以分为内酮和外酮。
3.1 内酮内酮的羰基连接在一个碳链中,不位于末端。
最简单的内酮是丙酮(CH3-CO-CH3),它的羰基连接在两个碳原子之间。
3.2 外酮外酮的羰基连接在一个碳链的末端。
最简单的外酮是丁酮(CH3-CH2-CH2-CO-CH3),它的羰基连接在碳链的末端。
4. 醛类功能团醛是一类含有羰基(C=O)的有机化合物。
醛的羰基连接在碳链的末端。
烃:分子中只含碳、氢两种元素的化合物统称为碳氢化合物,简称为烃。
烃是有机化合物最基本的化合物,也是有机化学工业的基础原料。
饱和烃:分子中碳原子之间都以单键相连,碳原子其余的价键都被氢原子所饱和的化合物称为饱和碳氢化合物,简称饱和烃或烷烃。
一.烷烃的结构烷烃中只有C-C 单键和C-H 键,可以认为C-C、C-H 键是烷烃的官能团。
在烷烃中,C 原子是sp3 等性杂化或不等性杂化。
一般情况下碳所形成化学键都是σ 键。
由于sp3不等性杂化的四个sp3杂化轨道中s、p 的成分不同,σ键的强度会有差别,碳碳的键角也不会全是109.5°。
碳原子构造不同,有伯碳、仲碳、叔碳和季碳的区别。
二.烷烃的分类按分子中碳原子之间连接的顺序,烷烃分为链烷烃和环烷烃两大类。
每一类中还可分为若干小类。
1.链烷烃分子中碳与碳原子之间连接成链的烷烃称为链烷烃,也称开链烷烃或脂肪烷烃。
链烷烃的结构通式为Cn H2n+2(n为整数)。
在链烷烃中,所有的碳原子不都是连成一条链,可以带有多个分支链。
如丁烷CH3CH2CH2CH3 ,异戊烷(CH3)2CHCH2CH2CH3,新己烷(CH3)3CCH2CH3。
分子中只有一条碳链的烷烃,称为直链烷烃或正构烷烃,其分子中只含有伯碳和仲碳原子(甲烷、乙烷除外)。
分子中含有支链的烷烃称为异构烷烃或支链烷烃,其分子中除伯碳、仲碳原子外,还可能会有叔碳或季碳原子。
2.环烷烃分子中含由碳原子形成环状(碳环)结构的烷烃称为环烷烃,也称脂环烷烃。
依环的数目又分为单环烷烃、双环烷烃和多环烷烃。
1)单环烷烃分子中只含一个碳环的烷烃称为单环烷烃,如环丙烷、乙基环戊烷、1,4-二甲基环己烷等。
天然存在的单环烃烷以五元环和六元环为最多。
单环烷烃的分子通式为Cn H2n ,比链烷烃少两个氢原子。
2)双环烷烃双环烷烃中,依据两个环中碳原子连结的顺序又分为联环、套环、稠环、桥环和螺环五类特殊结构的双环化合物。
①联环烷烃:碳环以单键直接相连结的双环烷烃称为联环烷烃。
第三章烃源岩可溶有机质生物标志物组成特征第一节饱和烃生物标志物组合类型及地球化学特征饱和烃生物标志物组成比较复杂,在原油和烃源岩中分布比较广的主要有正构烷烃、类异戊(间)二烯烷烃、环烷烃(甾、萜类化合物)等。
这些化合物的相对组成及分布特征取决于烃源岩有机组分的生源母质、沉积环境和成熟度等多种地质和地球化学因素。
因此,烃源岩中饱和烃生物标志物组合特征可以反映烃源岩中有机质的原始母质、沉积环境及演化程度。
不同层位或同一层位的泥岩,由于沉积环境的差别,地球化学特征也存在一定的差别,为了便于讨论不同层位或同一层位不同岩性组合的烃源岩的油源贡献,根据烃源岩的生物标志物组合特征,可将其划分为三大类型(MA、MB、MC)。
一、烃源岩生物标志物组合类型1.MA类MA类烃源岩正构烷烃碳数分布特征呈单峰态前峰型(或正态型,个别为双峰态前峰型),植烷(Ph)相对含量大于姥鲛烷(Pr)的相对含量,β-胡萝卜烷和伽马蜡烷相对含量中等~很高;ααα20RC27、C28、C29甾烷呈“V”型分布,部分样品中ααα20RC27甾烷含量接近于甚至大于ααα20RC29甾烷的含量。
表明烃源岩形成于湖水盐度较高的还原环境,有机质生源以低等水生藻类为主,有高等陆源植物生源贡献。
这类烃源岩中代表来源于藻类生物的规则甾烷与来源于原核生物细菌的藿烷系列化合物相比,具有一定的优势,这也反映了藻类生物生源的有机质占优势。
根据β-胡萝卜烷和伽马蜡烷的相对含量,MA类烃源岩可进一步划分为MA-I和MA-II 两亚类。
MA-I烃源岩中β-胡萝卜烷含量较高,伽马蜡烷含量中等~很高,主要分布在阜二段中部、阜四段上部和泰州组,以黑色、灰黑色和深灰色泥岩为主。
不同层段MA-I类烃源岩的主要差别在于,阜二段、泰州组烃源岩样品的C20、C21、C23三环萜烷含量较高,β-胡萝卜烷含量较高,而阜四段烃源岩样品的C20、C21、C23三环萜烷含量较低,β-胡萝卜烷含量相对较低。
MA-II类烃源岩中β-胡萝卜烷和伽马蜡烷含量中等,主要分布在阜四段,阜二段也有分布。
2.MB类MB类烃源岩正构烷烃碳数分布特征为单峰态后峰型或双峰态后峰型,低碳数正构烷烃中不可分辨化合物含量较高,鼓包比较明显。
低碳数部分与低等水生生物母质有关,高碳数部分主要来源于高等植物蜡,C27、C28、C29ααα20R甾烷呈上升型或“V”型分布,且ααα20RC27甾烷<ααα20RC29甾烷,表明这类烃源岩中沉积有机质来源以陆源高等植物为主,这类烃源岩中来源于原核生物细菌的藿烷系列化合物与代表来源于藻类生物的规则甾烷相比,具有一定的优势,这也反映了细菌类生物生源的有机质占优势;不含β-胡萝卜烷或含量很低,伽马蜡烷含量中等,说明烃源岩沉积环境为弱氧化-弱还原环境。
根据β-胡萝卜烷和伽马蜡烷的相对含量,MB类可再划分为MB-I和MB-II两亚类。
MB-I亚类烃源岩正构烷烃碳数分布特征呈单峰态或双峰态后峰型,高碳数部分具奇偶优势,Ph>Pr;β-胡萝卜烷含量很低;三环萜烷含量一般较低,伽马蜡烷含量中等,Ts明显低于Tm,C3122S升藿烷>C3122R升藿烷;孕甾烷、升孕甾烷含量一般很低,C27、C28、C29ααα20R 甾烷呈V型分布,ααα20RC27甾烷、ααα20RC29甾烷含量接近。
主要分布在阜二段中上部、阜三段和阜四段下部,泥岩呈灰色、灰绿色或褐色。
不同层段之间的差别主要在于C20、C21、C23三环萜烷分布型式的不同。
MB-II亚类烃源岩正构烷烃碳数分布特征为单峰态或双峰态后峰型,高碳数部分具奇偶优势,Ph与Pr含量接近,不含β-胡萝卜烷;C20、C21、C23三环萜烷呈山峰型分布,伽马蜡烷含量较低,Ts明显低于Tm,C3122S升藿烷>C3122R升藿烷;孕甾烷、升孕甾烷含量较高,C27、C28、C29ααα20R甾烷呈“V”型分布,ααα20RC27甾烷、ααα20RC29甾烷含量接近或ααα20RC27甾烷<ααα20RC29甾烷。
主要分布在阜二段上部和阜三段,泥岩呈灰黑色或褐色。
3.MC类MC类烃源岩正构烷烃碳数分布特征以单峰态前峰型为主,Pr>Ph,β-胡萝卜烷含量中等或很低,伽马蜡烷含量中等或很低,C27、C28、C29ααα20R甾烷呈上升型或“V”型分布。
主要根据β-胡萝卜烷和伽马蜡烷的相对含量,MC类可进一步划分为MC-I和MC-II两亚类,MC-I亚类烃源岩正构烷烃碳数分布形式为正态型、单峰态前峰型或双峰态前峰型,奇偶优势不明显,Pr>Ph;β-胡萝卜烷含量较低~较高;含三环萜烷(含量低),C20、C21、C23三环萜烷呈山峰型(为主)、下降型、“V”型(个别)或上升型(个别),伽马蜡烷含量中等,Ts<Tm,C3122S升藿烷>C3122R升藿烷;C27、C28、C29ααα20R甾烷呈“V”型分布,ααα20R C27甾烷与ααα20R C29甾烷接近或ααα20R C27甾烷<ααα20R C29甾烷。
这类烃源岩中代表来源于藻类生物的规则甾烷与来源于原核生物细菌的藿烷系列化合物相比,具有一定的优势,这也反映了藻类生物生源的有机质占优势,说明沉积有机质形成于以低等水生生物输入为主的相对咸化的弱还原—氧化环境。
主要分布在阜二段(中部和下部)、阜三段、阜四段上部及泰州组。
不同层段MC-I烃源岩的主要差别在于:阜二段的正构烷烃低碳数基线之下的鼓包隆起不明显,C20、C21、C23三环萜烷含量较高,孕甾烷、升孕甾烷含量则较低;阜三段、阜四段的正构烷烃低碳数基线之下存在明显的鼓包隆起,C20、C21、C23三环萜烷以及孕甾烷、升孕甾烷含量均较高,17α(H)-30-降藿烷、17β(H)-30-降莫烷均较高;泰州组烃源岩中正构烷烃基线之下不存在明显的鼓包隆起,C20、C21、C23三环萜烷以及孕甾烷、升孕甾烷含量均较低,升藿烷含量较高。
MC-II亚类烃源岩正构烷烃碳数分布特征呈双峰态前峰型或单峰态前峰型,具奇偶优势,Pr明显高于Ph;不含β-胡萝卜烷或含量很低;含三环萜烷,C20、C21、C23三环萜烷呈下降型(为主)或山峰型、“V”型、上升型分布(个别),伽马蜡烷含量较低,Tm含量很高,Ts明显低于Tm,C3122S升藿烷>C3122R升藿烷;C27、C28、C29ααα20R甾烷呈“V”型分布,ααα20RC27甾烷<ααα20RC29甾烷。
沉积有机质以高等植物输入为主,相对淡化的弱还原—氧化环境。
主要分布在阜一段、阜二段、阜三段、泰州组。
不同层段之间MC-II类烃源岩的主要差别在于:阜二段的C20、C21、C23三环萜烷以及孕甾烷、升孕甾烷含量一般均很低;阜三段的正构烷烃低碳数基线之下存在较为明显的鼓包隆起,C20、C21、C23三环萜烷以及孕甾烷、升孕甾烷含量均相对较高,升藿烷含量也较高;泰州组的C20、C21、C23三环萜烷以及孕甾烷、升孕甾烷含量均很低,升藿烷含量则较高。
上述分析表明,MA型烃源岩形成于还原环境,盐度较高,其生源输入主要以低等水生生物为主,有高等陆源植物生源贡献。
MB型烃源岩的沉积环境则为弱氧化-弱还原环境,盐度较低,有机质来源以陆源高等植物为主。
MC-I型烃源岩形成于相对咸化的弱还原—氧化环境,以低等水生生物输入为主;MC-II烃源岩形成于相对淡化的弱还原—氧化环境,沉积有机质以高等植物输入为主(表3-1-1)。
表3-1-1 不同类型烃源岩形成环境与生源输入二、不同层位烃源岩饱和烃生物标志物组合特征及类型划分(一)泰州组烃源岩生物标志物组合特征主要分布有MA和MC类烃源岩。
1.MA-I类烃源岩生物标志物组合特征正构烷烃碳数分布特征为单峰态前峰型(图3-1-1、3-1-2)或正态型(图3-1-3),奇偶优势不明显,部分样品高碳数部分具奇偶优势(图3-1-3),Ph相对含量很高,Pr<Ph;β-胡萝卜烷含量较高;含三环萜烷,C20、C21、C23三环萜烷呈上升型(图3-1-1、3-1-2)或山峰型(图3-1-3)分布,伽马蜡烷含量较高,Ts<Tm,C3122S升藿烷含量与C3122R升藿烷含量比较接近,升藿烷含量较高;C 27、C 28、C 29ααα20R 甾烷相对组成呈“V”型分布,ααα20R C 27甾烷含量略低于ααα20RC 29甾烷。
不同层位、不同类型烃源岩样品分布特征见表3-1-2。
2.MC-I 烃源岩生物标志物组合特征正构烷烃碳数分布特征呈单峰态前峰型,奇偶优势不明显,Pr>Ph ;β-胡萝卜烷含量较低;含三环萜烷,C 20、C 21、C 23三环萜烷呈山峰型分布或上升型分布,伽马蜡烷含量较高,Ts<Tm ,C 3122S 升藿烷>C 3122R 升藿烷,升藿烷含量较高;ααα20RC 27、C 28、C 29甾烷呈“V ”型分布,ααα20RC 27甾烷<ααα20RC 29甾烷,ββ构型甾烷含量较高(高于αα构型的)(图3-1-4)。
E+081.7365001000150020002500300050100RICPhPr C 20C 25C 30C 35苏,,255Et 3250-32541E+057.91150100m/z:125苏,,255Et 3250-32541Β-胡萝卜烷E+063.76050100m/z:217苏,,255Et 3250-32541C 29C 28C 27E+063.65250m/z:191苏,,255Et 3250-3254117(H)-30-α藿烷降藿烷伽马蜡烷TmTsC 20C 21C 23图3-1-2 泰州组MA-I 类烃源岩部分生物标志物组成特征(2)(X29,S255,灰褐色泥岩,3250 m-3254m )表3-1-2 不同类型烃源岩样品分布特征3.MC-II烃源岩生物标志物组合特征正构烷烃碳数分布特征呈单峰态前峰型,奇偶优势不明显,Pr>Ph;β-胡萝卜烷含量较低;含三环萜烷,C20、C21、C23三环萜烷呈山峰型,伽马蜡烷含量很低,Ts<Tm,C3122S 升藿烷>C3122R升藿烷,升藿烷含量较高;孕甾烷、升孕甾烷含量很低,ααα20R C27、C28、C29甾烷呈“V”型分布,ααα20R C27甾烷<ααα20R C29甾烷(图3-1-5)。
(二)阜一段烃源岩生物标志物组合特征主要分布有MB和MC型烃源岩。
正构烷烃碳数分布特征呈双峰态后峰型,具奇偶优势,Pr<Ph(图3-1-6a)或植烷与姥鲛烷含量接近(图3-1-7a);β-胡萝卜烷含量很低;三环萜烷含量变化很大(图3-1-6d、图3-1-7d),C20、C21、C23三环萜烷呈“V”型或下降型分布,伽马蜡烷含量很低~中等;17α(H)-30-降藿烷、Tm含量均特别高,17α(H)-30-降藿烷含量甚至超过了17α(H)-30-藿烷,Ts含量明显低于Tm;C3122S升藿烷含量>C3122R升藿烷含量;孕甾烷和升孕甾烷均很高,C27、C28、C29ααα20R甾烷呈“V”型分布,ααα20R C27甾烷<ααα20R C29甾烷。