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广州地化所发现地质体中不同赋存形态的甾烷及藿烷热稳定性存在差

广州地化所发现地质体中不同赋存形态的甾烷及藿烷热稳定性存在差异

  生物标志化合物是一类来源于生物体的有机化合物,在原油、烃源岩及现代沉积物中广泛分布。甾烷及藿烷是沉积有机质中最为常见的两类生物标志化合物,其生物体的前驱物分别为甾醇及细菌藿烷。由于其化学结构复杂、热稳定性较强,它们被广泛运用于有机质演化、成熟度评价油气源对比、古环境及古气候研究等领域中。通过索氏抽提从沉积有机质中获取的可溶有机质是研究地质体中生物标志化合物的主要手段,该手段获取的即为游离态的生物标志化合物。上述生物标志化合物也可以通过共价键的形式进入地质大分子有机质中(如干酪根、固体沥青拼搏在线),即为键合态形式。由于受大分子结构的保护,热演化作用对键合态生物标志化合物的影响较其游离态形式更低,因此键合态生物标志化合物比其游离态形式的适用范围更加广泛。尽管生物标志化合物被广泛运用于有机地球化学各个领域,但不同类型生物标志化合物的热稳定的差异仍然未被充分揭示。此外,已有认识还不能回答对于生物标志化合物赋存形态的差异是否会影响不同类型的生物标志化合物的热稳定这一问题。

  近期,中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室耿安松团队在不同形态生物标志化合物热稳定性的研究中取得新进展。研究通过人工熟化实验模拟干酪根的热演化过程,此外通过目前国际上较为先进的催化加氢热解技术手段释放出人工熟化的干酪根中键合态生物标志化合物,综合对比了以游离态及键合态形式赋存的甾烷及藿烷生物标志化合物的热演化特征的差异,并结合以往研究深入探讨了造成不同赋存形态的甾烷及藿烷热稳定性差异的原因。研究认为,不同类型生物标志化合物的化学结构的差异以及其结合进入地质大分子上的方式是造成甾烷及藿烷在游离态和键合态形式的热稳定性存在差异的主要原因。具体来说,对于化学结构相似的生物标志化合物,其侧链越长,热稳定性越差。此外,生物标志化合物主要通过杂原子官能团的缩合反应进入地质大分子结构中,甾类化合物的官能团在其芳核上,而藿烷类化合物的官能团位于其长支链的末端(图1)。当它们进入地质大分子结构中后,其支链的暴露程度明显不同于其游离态形式,从而造成键合态的藿烷较键合态的甾烷的热稳定性更强。该研究还指出,对于源自四川盆地二叠系大隆组的烃源岩而言,基于键合态藿烷的生源参数在Easy %Ro2.86%时仍然有效,但基于键合态甾烷的生源参数在拼搏在线Easy %Ro2.27%时已不能指示原始生源信息。

  该研究成果近期发表在国际有机地球化学期刊Organic Geochemistry上(Wu, Liangliang; Geng, Ansong. Differences in the thermal evolution of hopanes and steranes in free and bound fractions. Organic Geochemistry, 2016, 101: 38-48. DOI10.1016/j.orggeochem.2016.08.009)。

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