《生物标志化合物》PPT课件.ppt

第七章第七章 生物标志化合物生物标志化合物n n教学目的教学目的ØØ了解生物标志化合物的概念，熟悉生物标志化合物的来源、了解生物标志化合物的概念，熟悉生物标志化合物的来源、了解生物标志化合物的概念，熟悉生物标志化合物的来源、了解生物标志化合物的概念，熟悉生物标志化合物的来源、分析方法、图谱识别和应用分析方法、图谱识别和应用分析方法、图谱识别和应用分析方法、图谱识别和应用n n主要内容主要内容ØØ生物标志化合物的概念生物标志化合物的概念生物标志化合物的概念生物标志化合物的概念ØØ常见生物标志化合物类型及来源常见生物标志化合物类型及来源常见生物标志化合物类型及来源常见生物标志化合物类型及来源ØØ生物标志化合物的分析方法及图谱识别生物标志化合物的分析方法及图谱识别生物标志化合物的分析方法及图谱识别生物标志化合物的分析方法及图谱识别ØØ生物标志化合物的应用生物标志化合物的应用生物标志化合物的应用生物标志化合物的应用n n重点及难点重点及难点ØØ生物标志化合物的图谱识别及其应用生物标志化合物的图谱识别及其应用生物标志化合物的图谱识别及其应用生物标志化合物的图谱识别及其应用n生物标志化合物的概念生物标志化合物的概念生物标志化合物又称为生标物、指纹化合物、地球化学化石、分子化石，生物标志化合物又称为生标物、指纹化合物、地球化学化石、分子化石，它是沉积物或岩石中来源于活体生物，并基本保存原始生化组分碳骨架它是沉积物或岩石中来源于活体生物，并基本保存原始生化组分碳骨架的，记载原始生物母质特殊分子结构信息的有机化合物的，记载原始生物母质特殊分子结构信息的有机化合物必须具备的三个特征：必须具备的三个特征：1.化合物的结构表明它曾经是或者可能是生物体的一种成分，存在于沉化合物的结构表明它曾经是或者可能是生物体的一种成分，存在于沉积物中，尤其是在原油、煤、岩石中能够检测到积物中，尤其是在原油、煤、岩石中能够检测到2.其母体化合物有较高的浓度，其主要结构特征在沉积和早期埋藏过程其母体化合物有较高的浓度，其主要结构特征在沉积和早期埋藏过程中具有化学稳定性中具有化学稳定性3.分子结构有明显的特异性，即具有特殊的碳骨架分子结构有明显的特异性，即具有特殊的碳骨架n常见的生物标志化合物类型常见的生物标志化合物类型包括正构烷烃、无环异戊二烯烷烃、萜烷、甾烷四大类包括正构烷烃、无环异戊二烯烷烃、萜烷、甾烷四大类Ø正构烷烃正构烷烃来源于活的生物体或脂肪酸、蜡质等脂类化合物，在低成熟原油中常具有来源于活的生物体或脂肪酸、蜡质等脂类化合物，在低成熟原油中常具有奇碳数优势，但随成熟度增加，这种优势逐渐消失奇碳数优势，但随成熟度增加，这种优势逐渐消失高分子量（高分子量（nC25～～nC33））的奇碳数正构烷烃：主要来源于高等植物的角质的奇碳数正构烷烃：主要来源于高等植物的角质蜡，常出现在富含高等植物的碎屑岩系有机质及其生成的原油中，恒量奇蜡，常出现在富含高等植物的碎屑岩系有机质及其生成的原油中，恒量奇碳数优势可用碳数优势可用CPI和和OEP值来加以表示：值来加以表示：i通常取通常取C23中分子量（中分子量（nC15～～nC21）的奇碳数正构烷烃：常出现在海相或深湖相沉积）的奇碳数正构烷烃：常出现在海相或深湖相沉积有机质生成的烃类化合物中，来源于藻类和水生浮游生物，以有机质生成的烃类化合物中，来源于藻类和水生浮游生物，以nC15或或nC17为主峰，由浮游植物或底栖藻类中为主峰，由浮游植物或底栖藻类中nC16或或nC18脂肪酸通过脱羧作用形成脂肪酸通过脱羧作用形成偶碳数优势的正构烷烃：常出现在碳酸盐岩或蒸发岩系中，是在还原环境偶碳数优势的正构烷烃：常出现在碳酸盐岩或蒸发岩系中，是在还原环境中由正脂肪酸、醇以及植烷酸、植烷醇还原形成中由正脂肪酸、醇以及植烷酸、植烷醇还原形成Ø无环异戊二烯类烷烃无环异戊二烯类烷烃指具有指具有异戊二烯异戊二烯结构单元的支链烷烃，异戊二烯结构单元可以头结构单元的支链烷烃，异戊二烯结构单元可以头—头、头头、头—尾、尾尾、尾—尾方式连接；在原油中分布最广的是头尾方式连接；在原油中分布最广的是头—尾连接方式，从尾连接方式，从C9 ～～C25系列化合物中都存在头系列化合物中都存在头—尾连接的规则异戊二烯类烷烃，但其中最重要尾连接的规则异戊二烯类烷烃，但其中最重要和研究最多的是姥鲛烷和植烷，它们来源于植物叶绿素的植醇侧链，在氧和研究最多的是姥鲛烷和植烷，它们来源于植物叶绿素的植醇侧链，在氧化条件下植醇先形成植烷酸，经脱羧作用形成姥鲛烷，而在还原条件下，化条件下植醇先形成植烷酸，经脱羧作用形成姥鲛烷，而在还原条件下，植醇保存植醇保存iC20骨架，加氢形成植烷，因此，可以利用骨架，加氢形成植烷，因此，可以利用Pr/Ph比值来指示有机比值来指示有机质沉积环境的氧化还原条件质沉积环境的氧化还原条件Ø萜类化合物萜类化合物包括倍半萜、二萜、三环萜、四环萜和五环三萜类，在原油和沉积岩中，包括倍半萜、二萜、三环萜、四环萜和五环三萜类，在原油和沉积岩中，不同的萜类化合物具有不同生物母质来源，通常陆源母质中比海相母质不同的萜类化合物具有不同生物母质来源，通常陆源母质中比海相母质含有更多的倍半萜前身物；二萜类主要分布于高等植物中；三环萜没有含有更多的倍半萜前身物；二萜类主要分布于高等植物中；三环萜没有特殊的前身物，但大多认为它们来源于微生物和藻类；四环萜由五环三特殊的前身物，但大多认为它们来源于微生物和藻类；四环萜由五环三萜经热降解或生物降解形成，有学者认为它们是碳酸盐岩或蒸发岩沉积萜经热降解或生物降解形成，有学者认为它们是碳酸盐岩或蒸发岩沉积环境标志，但实际绝大部分原油中都含有四环萜；五环三萜根据其碳骨环境标志，但实际绝大部分原油中都含有四环萜；五环三萜根据其碳骨架特征可分为藿烷系列和非藿烷系列，其差别在于藿烷系列的架特征可分为藿烷系列和非藿烷系列，其差别在于藿烷系列的E环为五环为五员环，而非藿烷系列多为六员环，藿烷系列化合物的特殊分布可能具有员环，而非藿烷系列多为六员环，藿烷系列化合物的特殊分布可能具有指相意义；非藿烷系列化合物主要有奥利烷、羽扇烷、伽马蜡烷等，奥指相意义；非藿烷系列化合物主要有奥利烷、羽扇烷、伽马蜡烷等，奥利烷主要出现在白垩系及其以新的地层中，高含量的伽马蜡烷是咸水沉利烷主要出现在白垩系及其以新的地层中，高含量的伽马蜡烷是咸水沉积环境的标志物积环境的标志物Ø甾烷甾烷分为规则甾烷、重排甾烷、甲基甾烷和芳香甾烷四类；通常认为在规则分为规则甾烷、重排甾烷、甲基甾烷和芳香甾烷四类；通常认为在规则甾烷中，甾烷中，C27甾烷主要来源于低等水生生物和藻类，甾烷主要来源于低等水生生物和藻类，C29甾烷可以来源于甾烷可以来源于藻类和陆源高等植物，因此常根据藻类和陆源高等植物，因此常根据C27、、C28、、C29甾烷的分布来确定原油甾烷的分布来确定原油的母质来源和进行油源对比的母质来源和进行油源对比n生物标志化合物分析与图谱识别生物标志化合物分析与图谱识别Ø色谱分析色谱分析将样品用微量注射器从色谱仪进样口注入，在具有一定压力和流速的载气将样品用微量注射器从色谱仪进样口注入，在具有一定压力和流速的载气带动下进入汽化室，样品汽化后，随载气进入色谱柱，由于各组分的沸点带动下进入汽化室，样品汽化后，随载气进入色谱柱，由于各组分的沸点不同，在色谱柱中流速不同，因而样品流经色谱柱时各组分得到分离并按不同，在色谱柱中流速不同，因而样品流经色谱柱时各组分得到分离并按一定顺序从色谱柱中馏出，用检测器检测各组分并加以记录便得到色谱图一定顺序从色谱柱中馏出，用检测器检测各组分并加以记录便得到色谱图如何衡量色谱图的质量如何衡量色谱图的质量1. 基线的漂移情况，基线越平越好基线的漂移情况，基线越平越好2. 姥鲛烷和姥鲛烷和nC17、、植烷和植烷和nC18两对峰的分离程度，要求分离度大于两对峰的分离程度，要求分离度大于50%3. 峰形是否对称峰形是否对称色谱图的识别色谱图的识别Ø色谱色谱—质谱分析质谱分析图谱识别图谱识别基峰：基峰：指质谱中强度指质谱中强度最大的峰。

最大的峰分子离子峰：分子离子峰：指分子指分子受到电子轰击后失去受到电子轰击后失去一个外层电子形成正一个外层电子形成正离子而在质谱上产生离子而在质谱上产生的峰，位于质谱的最的峰，位于质谱的最后位置特征碎片离子峰：特征碎片离子峰：指指化合物的分子离子裂化合物的分子离子裂解成具有一定规律性解成具有一定规律性的碎片离子在质谱图的碎片离子在质谱图上所产生峰，取决于上所产生峰，取决于化合物的结构和键的化合物的结构和键的强度基峰基峰分子离分子离子峰子峰特征离子峰特征离子峰三环萜三环萜C24四环四环萜萜TsTm五环三萜五环三萜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；7=8β(H)锥满烷（锥满烷（C15)；；9=8α(H)锥满烷（锥满烷（C15）；）；11，，12，，14，，15= C16倍半萜；倍半萜；13= 8β(H)升锥满烷（升锥满烷（C16）；）；16=C17 倍半萜倍半萜n常用的生物标志化合物参数常用的生物标志化合物参数Ø母质输入和沉积环境的参数母质输入和沉积环境的参数碳数分布曲线：碳数分布曲线：一般低等水生生物富含类脂化合物，由该类母质生成一般低等水生生物富含类脂化合物，由该类母质生成的原油在饱和烃色谱上低碳数组分占优势；而高等植物来源的原油则的原油在饱和烃色谱上低碳数组分占优势；而高等植物来源的原油则以高碳数组分占优势以高碳数组分占优势Pr/Ph：：是判断烃源岩沉积环境氧化还原条件的有效指标，一般氧化环是判断烃源岩沉积环境氧化还原条件的有效指标，一般氧化环境中比值较大，而还原环境中该比值较小；有研究者认为，根据该值境中比值较大，而还原环境中该比值较小；有研究者认为，根据该值可以判断海相和陆相烃源岩，海相可以判断海相和陆相烃源岩，海相Pr/Ph在在1.5～～4.3之间，陆相在之间，陆相在2～～12之间之间Pr/nC17与与Pr/nC18：：是受母质类型和成熟度影响的参数，通常随成熟是受母质类型和成熟度影响的参数，通常随成熟度的增加，比值降低；可以利用这两个参数的交绘图来判识烃源岩的度的增加，比值降低；可以利用这两个参数的交绘图来判识烃源岩的母质类型，但要考虑生物降解作用的影响母质类型，但要考虑生物降解作用的影响甾烷和萜烷甾烷和萜烷Ø具有地质时代意义的生物标志化合物具有地质时代意义的生物标志化合物Ø作为指示成熟度参数的生物标志化合物作为指示成熟度参数的生物标志化合物Ø作为判断生物降解程度的参数作为判断生物降解程度的参数思考题：思考题：1.名词解释：生物标志物名词解释：生物标志物 基峰基峰 分子离子峰分子离子峰 特征离子峰特征离子峰2.简述生物标志物在油气勘探开发中的作用简述生物标志物在油气勘探开发中的作用。