2011 第七章 沉积有机质的组成课件
51页1、第七章 沉积有机质的组成,生化组分组成 元素组成,天然有机质的组成,沉积有机质的组成,讨论,不能讨论,分解、聚合,溶解性,可溶有机质和不溶有机质,第一节 腐殖质,腐殖质是广泛存在于土壤和现代沉积物中的有机质。它是生物,尤其是植物残体经化学和生物降解,随后又在微生物的参与下缩聚形成的复杂混合物。,遗体 (动植物)尤其是高等植物,生物化学作用下分解,单体有机化合物,氨基酸 脂肪酸 酚 糖 其它芳香族化合物,微生物吸收,水溶带走,腐殖质,微生物作用下互相之间发生反应,缩合,腐殖质结构十分复杂,一般由多缩合核、支承碳链和官能团(羧基 COOH、氧甲基 OCH3、氨基NH2、羟基 OH等)组成,通过杂原子键(羰基C=O 、羧基等)或碳键(CC)连接在一起。,土壤中碳的6070%存在于腐殖质中。,无固定的元素组成和结构 也无特定的物理化学性质,一、腐殖质的分离,富啡酸(既溶于酸又溶于碱)、胡敏酸(只溶于碱而不溶于酸)和胡敏素(酸和碱中都不溶解),而主要成分为前二者。一般将富啡酸和胡敏酸统称为腐殖酸。我们着重介绍腐殖酸。,humic acid n.腐植酸,黑腐酸,腐殖酸,胡敏酸,二、腐殖酸的组成,腐
2、殖酸为暗色到黑色胶状体,无定形,结构复杂,采用电子显微镜、X衍射、核磁共振等技术分析。 腐殖酸主要由C、H、O、N、S元素组成。,元素 C H N S O 富啡酸(%) 45.7 5.4 2.1 1. 9 44.8 胡敏酸(%) 56.2 4.7 3.2 0.8 35.5,元素组成的差异,有机质来源,成岩环境,湖、海,水生生物,富类脂 富蛋白质,富含氢和氮,有机质来自:,来源于,陆地土壤、泥炭,高等植物,高氧、低氢低氮,土壤腐殖质多形成于氧化环境,更使氧含量较高 海湖沉积物为还原环境,使其含氢量增加,来源于,腐殖酸中相对:,三、腐殖酸的结构,腐殖酸的元素组成并不是固定不变的,相应的其结构也是逐渐演变的。对腐殖酸降解分析表明,主要降解产物是酚酸和苯羧酸,还有脂肪酸等脂族化合物。,腐殖酸主要降解产物 主要降解产物 脂肪族化合物 酚类 苯羧酸类 总计 富啡酸(%) 22.2 30.2 23.0 75.4 胡敏酸(%) 24.0 20.3 32.0 76.3,四、腐殖酸的主要物理化学性质,1溶解性和胶体性质 腐殖酸或多或少溶于碱性、弱酸性及中性溶液,也溶于醇、醛、酮、吡啶等有机溶剂。,2弱酸性
3、 腐殖酸的弱酸性是由其羧基和酚羟基解离引起的。富啡酸比胡敏酸的酸性强。,3热解性质 腐殖酸对热不稳定。在受热过程中碳含量增加,氧减少。方法主要有热重法(TG)、差热分析法(DTA)等。,吡啶,4分子量 腐殖酸是高分子量的物质,不同方法测得的相对分子质量相差极大,一般为400200 000,有的可高达几百万。,5水解性 腐殖酸的可水解性,是它与干酪根的一个重要区别。,酸性条件下,氨基酸、单糖和对羟基苯甲酸等,碱性条件下,水解,酚、酚酸等,水解,五、腐殖质的演化,富啡酸、胡敏酸,胡敏素,干酪根,分子量,碳、氢元素含量,氧元素和含氧官能团,酸度,水解性,亲水性,含氮量,芳核的缩合度,颜色加深,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(抽提)出来的有机质称为可溶有机质,或可抽提有机质,也称为沥青。,岩石中的可溶有机质实际上相当于尚未运移出去的原石油。因此,不少学者常常使用氯仿沥青“A”这个指标来反映岩石中有机质的数量或岩石的生油气能力。当它从生成它的细粒岩石(生油岩)中运移出来后,就有可能聚集成为工业性的油藏。,二、可溶有机质的分类 根据抽提过程和方法的
4、不同,提取出的可溶有机质又可被分为:,沥青“A”:使用有机溶剂从沉积物或岩石中直接抽提出来的可溶有机质;为游离沥青,沥青“B”:有机溶剂抽提后的残渣,经高温热解后再用有机溶剂抽提出来的可溶有机质;为热解沥青,沥青“C”:使用有机溶剂从酸(HCl)处理过的沉积物或岩石中抽提出来的可溶有机质。为结合沥青或束缚沥青 (先经过抽提),第三节 干酪根,一、干酪根的定义 干酪根(Kerogen,曾译为油母)一词来源于希腊语Keros,指能生成油或蜡状物的有机质。 Tissot和Welte(1978),Hunt(1979),Durand(1980),王启军(1984)给出了不同的定义。,关于干酪根定义的差别体现在以下三方面:(1)是否包括富集状态的有机质(如煤)?(2)是否包括沉积物中的不溶有机质?(3)是否限定为“不溶于非氧化的酸、碱溶剂”的有机质?,关于第一点:富集状态的有机质也是生油气母质;关于第二点:不包括沉积物中的有机质(油气地球化学更关注沉积岩中的有机质);关于第三点:制备干酪根的操作流程,不应该被反映到干酪根定义的内涵当中 。,因此,本书给出的干酪根定义是:泛指一切不溶于常用有机溶剂的
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