【教学课件】第一章生物有机质和沉积有机质
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油气地球化学知识框架(总11页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--油气地球化学第一章生物有机质组成与沉积模式第一节有机质的形成与全球碳循环一、生命的起源与演化二、光合作用三、对地球上有机质有主要贡献的生物1、浮游植物(时间长、水体面积高、繁殖率高)2、细菌(时间长、分布广、适应性极强、繁殖快)3、高等植物(出现晚,分布在陆地保存难、可富集演化为煤层)4、浮游动物(食物消费者产率低、低等浮游动物数量较大)四、有机碳的循环1、有机圈2、有机碳的循环 (1)生物化学亚循环 (2)地球化学亚循环第二节生物有机质的组成和性质一、碳水化合物二、蛋白质和氨基酸(一)蛋白质(二)氨基酸(三)酶三、脂类1.脂肪酸2.腊3.萜类和甾类化合物4.甾族化合物四、木质素和丹宁五、色素第三节有机质沉积模式一、有机质沉积的控制因素1、生物控制因素:微生物降解、原始生产速率2、物理控制因素:有机质沉积速率、沉积环境、有机质的搬运作用二、缺氧环境的类型1、大型缺氧湖泊(1)深水是缺氧湖泊发育的重要条件(2)缺氧湖泊的发育与纬度有关(四季变化明显的湖泊底水含氧量大,热带湖泊含氧量少)2、海相缺氧环境(1)缺氧封闭局限海盆(2)由上升流形成的缺氧沉积第二章沉积有机质组成及成岩演化第一节腐殖质的组成、结构和性质1、腐殖质的概念:是指土壤、天然水和现代沉积物中不能水解的、不溶于有机溶剂的暗色有机质。
2、腐殖质的形成、提取及分类(1)形成有机质受细菌作用后剩余的木质素、氨基酸、脂肪酸、酚、纤维素等在微生物作用下缩合而成(在强还原环境下可以不形成腐殖质)(2)提取与分类富啡酸(FA)、胡敏酸(HA)、胡敏素(3)腐殖酸元素组成主要为C、H、O、S、N,其中C、O两项占90%以上3.腐殖酸的结构A富克斯结构模型 B费尔伯克结构模型 C特拉古诺夫结构模型 D库哈连科结构通式4.腐殖酸的物理化学性质(1)胶体性和可溶性(2)明显的酸性(3)亲水性(4)热解性质5.腐殖质的演化第二节可溶有机质一、可溶有机质的定义凡是被中性有机溶剂从沉积岩(物)中溶解(抽取)出来的有机质称为可溶有机质,或可抽提有机质,也成为沥青。
沉积物的分类和形成沉积物是所有地球表层过程中最常见的一种物质。
它们以各种方式形成,然后在地球表面上进行广泛的沉积和分布。
这些物质包括颗粒状、结晶状、生物质和有机物。
首先,在关于沉积物的分类中,除了它们的组成物质外,还可以根据它们的产生方式为它们分级。
这些沉积物来源于人造结构、人类活动、水体运动、气候变化、生物活动、火山活动和地壳运动。
在组成物质方面,分为三个方面,包括物理性质沉积物,化学性质沉积物和生物性质沉积物。
在物理性质沉积物中,布赖泥、砾石、砂、卵石和碎屑是最常见的形式。
其存在物理切割或风化原因、水力击打或其他力运动导致产生了物理性质。
在化学性质沉积物方面,这些化学性质产生于风化、化学变化、化学沉淀和其他化学反应;其中最常见的是盐和膏。
在生物化学沉积物方面,这些物质是在生物体外部或内部形成的,包括骨骼、贝壳、牙齿、植物残渣和其他生物残渣。
其次,在沉积物的形成过程方面,它们总体上可以分为湖沼沉积物和海洋沉积物。
对于湖泊和河流的形成,它们往往受温度、降雨、水流速度、水流方向和底部底层的形态而影响。
在这种情况下,当水体安静时,底层沉淀的物质会慢慢形成沉积物,而这种物质往往是由矿物质和生物质组成的。
然而,在海洋沉积物形成方面,它们的形态和产生原因大有不同。
在浅海或水平流下,风干、氧化、沉淀和淀积成为了海洋沉积物中最重要的因素。
在这种情况下,沉积物可以根据颗粒大小分为颗粒状物质和稀疏的泥状物质。
当形成深海沉积物时,来自地壳内的质量、运动和地壳运动灰烬成为影响其形成的重要因素。
在这种情况下,深海沉积物可以被紧密地压缩和成形为岩石,例如页岩、黑板岩和泥岩。
在总结方面,沉积物既有物理性质、化学性质和生物化学性质,也有湖泊沉积物、海洋沉积物和深海沉积物。
在分类方面,物理性沉积物包括布赖泥、砾石、砂、卵石和碎屑;化学性沉积物包括盐和膏;生物化学沉积物包括骨骼、贝壳、牙齿、植物残渣和其他生物残渣。
在形成方面,对于湖泊和河流的形成会受到温度、降雨、水流速度、水流方向和底部底层的形态的影响;而海洋沉积物的形态和产生原因大有不同,需要考虑风干、氧化、沉淀、淀积和地壳运动灰烬的因素。
第一章沉淀分离技术1.1沉淀的目的1)通过沉淀达到浓缩的目的。
2)通过沉淀、固液分相后,除去留在液相或沉积在固体中的非必要成分3)沉淀可以将已纯化的产品由液态变成固态,加以保存或进一步处理1.2沉淀法的概念沉淀法是指采用适当的措施改变溶液的理化参数,控制溶液的各种成分的溶解度,从而将溶液中的欲提取的成分呢和其他成分分开的技术。
1.3沉淀法操作步骤1)加入沉淀剂2)沉淀剂的陈化促进粒子的生长3)离心或过滤、收集沉淀物PS:陈化是指将有沉淀的溶液静置,使沉淀中的分子等有归律的排列,并排列紧密,还有使沉淀聚沉,颗粒变大1.4沉淀过程应当考虑的问题1)沉淀能否发生2)沉淀剂或沉淀条件下对活性结构是否有破坏作用3)沉淀剂是否容易除去4)沉淀剂是否对人体有害1.5蛋白质的分离提取1.5.1优缺点优点:设备简单,成本低,原材料易得,便于小批量生产缺点:所得沉淀物可能聚集有多种物质,或含有大量的盐类,或包裹着溶剂,产品纯度常比结晶法低,过滤也较困难。
1.5.2沉淀法分离蛋白质的特点1)生产前期可使原料液体体积很快减小10~50倍,从而简化生产工艺、降低生产费用;2)使中间产物保持在一个中性温和的环境;3)可及早将目标蛋白从其与蛋白水解酶混合液中分离出来,避免蛋白质的降解,提高产物稳定性;4)用蛋白质沉淀法作为色谱分离的前处理技术,可使色谱分离使用的限制因素降低到最少。
1.5.3蛋白质的溶解特性1)蛋白质的溶解行为是一个独特的性质,由其组成、构象以及分子周围的环境所决定。
2)蛋白质在自然环境中通常是可溶的,所以其大部分是亲水的,但其内部大部分是疏水的。
3)一般而言,小分子蛋白质比起在化学上类似的大分子蛋白质更易溶解。
1.5.4蛋白质胶体溶液的稳定性1.5.4.1防止蛋白质凝聚沉淀的屏障1)水化层:蛋白质周围的水化层可以使蛋白质形成稳定的胶体溶液2)电荷:蛋白质分子间的静电排斥作用1.5.4.2颗粒间的相互作用1)蛋白质分子间的静电斥力2)范德华力1.6蛋白质的沉淀方法1)中性盐盐析法2)等电点沉淀法3)有机溶剂沉淀法4)非离子型聚合物沉淀法5)聚电解质沉淀法6)金属沉淀法等1.6.1中性盐沉淀法1.6.1.1概念在高浓度的中性盐存在下,蛋白质(酶)等生物大分子物质在水溶液中的溶解度降低,产生沉淀的过程。
不同沉积环境生物发育特点,有机质沉积特点,有机质保存条件班级:姓名:学号:不同沉积环境(相)有机质的沉积特征一、海洋环境有机质的沉积特征1、滨岸带不利于有机质沉积保存2、浅海陆棚是海洋内有机质的主要沉积区3、大陆斜坡及其邻近的深海盆地是有机质沉积较为丰富的地区,仅次于浅海带4、远洋盆地(半深海-深海)是有机质沉积的贫瘠区滨海(潮间)带,高潮线至低潮线之间;浅海带,低潮线至200m 水深的连续水域,其海底地形为大陆架(陆棚);其中,浪基面以上的部分,包括滨海带和浅海带的上部,又称为滨岸相(或海岸相、海滩相);浪基面以下的浅海相可称为浅海陆棚相;半深海带,水深200~4000m的连续水域,其海底地形为大陆坡和陆隆,大陆架、大陆坡和陆隆合称为大陆边缘;深海带,水深超过4000米的连续水域,海底地形包括大陆基、海沟、大洋盆地等。
海洋是最大的生物生活空间,也是有机质得以沉积和保存的最大空间。
从古至今接受了地球上最大量的有保存的最大空间。
从古至今接受了地球上最大量的有机质沉积。
就整个海洋环境来说,其各个部分的生物发育程度不尽相同,沉积保存条件也有差异。
远洋水域有机质来源是单一的,主要来源于海洋内部生物的初级生产力;近陆海域既有水生生物有机质沉积,又接受陆源有机质沉积。
有机质的有利沉积条件是表层生物高产、下层缺氧还原,持续较快沉降。
二湖泊环境有机质的特征1、有机质来源的二元多方向性;2、营养湖浪基面以下的还原环境,是有机质的富集区3、湖泊环境的差异较大,沉积有机质的差异也较大4、深湖-半深湖是富有机质泥岩的的要沉积环境5、盐湖环境利于有机质的保存,泥质岩有机质丰度高6、单断式“箕状”断陷湖盆,有机质也呈不对称分布湖泊是大陆上地形相对低洼和流水汇集的地区,也是沉积物和有机质堆积的重要场所。
湖泊环境空间比海洋小得多,湖泊的水动力作用与海洋有些近似,主要表现为波浪和岸流作用,但无潮汐作用。
与海洋环境相比,不同湖泊,以及同一湖泊的不同相带之间,环境差异性更大,有机质沉积的丰度和类型也体现出更大的差异和变化。
生物有机质成矿作用
生物有机质成矿作用是指来自陆表有机质的影响下形成矿物沉积成矿现象。
在宇宙中构成生命的地球,特别是其大部分大气,植物,水体及其他生物系统,都存在着大量的天然有机物,沿着水流到浅海中因淤泥、冻层、湖泊及湖沼之类,都为矿物沉积物提供了不同的基础和条件。
大量的有机物质被冲洗到浅海中,其差异和动力量会使各种有机物质在水中在化学和物质上分解,生物有机质的成矿作用表现在各种物质在多种因素的影响下,其强度也有不同。
某些有机物质会在经历一定时间的离子交换、机械冲刷和离子复合的作用下,迅速地变成矿物沉积物,被保存下来,并演变为不同的矿物,从而形成成矿作用。
此外,生物有机质的影响也体现在矿物沉积物中。
植物和动物排泄物含有细小粒子,这些细小颗粒在冲洗的过程中,有助于矿物成矿的过程;而细菌和海洋生物的排泄物,也会分解有机物,催化一些无机物在水溶液中反应,形成新物质,从而影响矿物沉积物的物质结构。
本质上,生物有机质成矿作用是一种不可逆变化,它改变了矿物沉积物在空间、时间以及化学上的结构,因此,成矿是沉积时间和空间结构的表现。
它由矿物沉积物、硬物质、重力体积及有机物,按照自然力学及化学反应process,形成具有特定结构、性能及成分的矿物沉积物,从而形成成矿作用。
许多研究表明,生物有机质成矿作用,在形成各种矿物沉积物中起着重要的作用,它为认识地质构造和矿物沉积提供了重要的入门。
除了让人们了解不同的有机物质对成矿作用的影响外,还可以指导世界各国在资源勘探和矿产开发中制定更加科学的方案。