生物标志化合物-油田讲课课件.ppt

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1、生物标志化合物在有机地球化学研究中的应用主讲：孟仟祥教授2010年9月中科院兰州地质所目录第一节基本概念第二节饱和烃相关参数的地球化学意义1.气相色谱图或GC/MSTIC中正构烷烃信息2.气相色谱图或GC/MSTIC中类异戊二稀烷烃信息3.两环倍半萜烷信息4.藿烷系列和甾族系列信息■第三节细菌微生物作用的生物标志物特征第一节基本概念什么是生物标志化合物（Biomarkers）生物标志化合物（Biomarkers）是指现代和古代沉积物、原油、天然气中，现代生物体——动物、高等植物、水生生物、细菌微生物，以及它们的降解产物中，乃至宇宙物质中所发现

2、的具有以下明显特征的有机化合物。①生物标志化合物是生物自身合成的②这些化合物具有稳定的基本碳骨架③这些化合物能够提供一些重要信息生物标志化合物是生物自身合成的这些化合物具有明显的生物母源可追溯：他们来源于高等动物、陆生植物、水生植物、浮游动物以及细菌微生物的机体；或者是这些机体中的生物先驱物在热力、压力及其各种催化作用或微生物作用下，经过复杂的化学、物理变化转化而来的。第一节基本概念生物标志化合物是生物自身合成的（例）植物叶、茎表层的保护膜（也称植物蜡）及类脂物的降解产物是系列奇碳优势的长链烷烃的主要来源；动、植物体中的激素是孕（雄）甾烷的先驱

3、物；动、植物体中的胆固醇是甾族系列化合物的前身；松香烷（abietane）、松香亭（abietine）、西蒙内利稀(simonellite)、惹稀(retene)这一系列三环二萜类化合物来自高等植物树脂中的松香酸（醇）的降解产物；第一节基本概念姥鲛烷（pristane）、植烷(phtane)、降姥鲛烷（nor-pristane）和法呢烷（farnesane）等系列类异戊二稀烷烃（isoprenoids）等的前身物是叶绿素的α侧链植醇；高碳数的藿烷来源于四羟基细菌烷脱羟基后经加氢还原的产物；桉叶油烷（eudesmane）来自高等植物β-桉叶油醇；

4、8β（H）补身烷（drimane）。是由锥满醇合成的，主要来源于细菌；β-胡萝卜烷（carotane）和γ-胡萝卜烷来源于高等植物、细菌或甲藻的色素。第一节基本概念豆甾醇和谷甾醇主要存在于陆源高等植物中，它是24-乙基-胆甾烷[C29]的前身;胆甾醇（cholestanol）主要存在于水生生物和甲壳动物体内，它是胆甾烷[C27]的前身；真菌中主要是麦角甾醇，绝大多数藻类主要含胆甾醇（C27）和麦角甾醇（C28）；在m/z191质量色谱图三环萜后段检测出的C24、C26、C27、C28-四环萜烷，Ts与Tm之间的芒柄花根烷，C29αβ与βα之间的

5、γ-羽扇烷（lupane）,C30αβ前的18α（H）-奥利烷（oleanane）是典型的高等植物输入的特征生物标志化合物。第一节基本概念这些化合物具有稳定的基本碳骨架在漫长的地质史或遭受强烈的异常降解作用时，也仅发生失去某些官能团、碳碳双键的氢化或芳构化过程，但会保留可辨认的、从先驱物继承下来的基本碳骨架特征。第一节基本概念生物标志化合物碳骨架示意图β-Caroteneβ-CarotaneCholesterineRing-A-aromaticsteraneRing-C-aromaticsteraneA,B,C-Tricyclo-aromati

6、csteraneOctadecanoicacidHeptadecaneC18:0nC17AbietanoicacidAbietineSimonalineRetene加氢还原脱羧脱氢脱氢脱氢脱氢脱氢脱氢这些化合物能够提供重要信息有关母质来源、母质类型信息；样品有机质的氧化还原程度及成熟度；古环境水质的咸淡程度及水体深浅；样品有机质的热演化程度（热历史）；成烃古环境中是否细菌微生物发育等信息。第一节基本概念1.气相色谱图或GC/MSTIC中正构烷烃信息正构烷烃的碳数分布、峰型、主峰碳位置、ΣC22-/ΣC23+值、OEP值变化等可提供有机质的母质类

7、型、演化程度及是否遭受过细菌微生物的降解等重要信息第二节饱和烃相关参数的地球化学意义①正构烷烃的母质来源●正构烷烃主要来自于陆源生物或水生生物的蜡质及生物体中类脂物的降解产物。●C23以后高碳数正构烷烃一般来源于陆源生物，而C22以前的低碳数正构烷烃一般来自于水生生物和微生物，且在生物体的原生质中呈强烈的奇碳优势，因此ΣC22-/ΣC23+值反映母质类型特征。第二节饱和烃相关参数的地球化学意义②碳数分布在原始有机质中，正构烷烃液态烃碳数分布非常宽，可达C6－C70，由于采用的抽提方法及分析仪器的限制，正构烷烃的碳数分布的差异较大。以索氏抽提法和

8、GC/MS仪器分析为例：索氏抽提法一般使用的溶剂为氯仿（也有加入部分强极性溶剂）或石油醚，其回流温度在80℃左右，在抽提过程和溶剂挥发定量过程中，轻组