生物标志化合物在油气地球化学中的应用

王 佳

成都理工大学沉积地质研究院

前言

生物标志化合物在有机质的演化过程中基本保持了原始生化组分的碳骨架，记录了原始生物母质的特殊分子结构信息的有机化合物，因此具有特殊的“标志作用”。生物标志化合物的研究和应用标志着油气地球化学研究进入了分子级水平[1]。在石油地质研究中，多用于判断有机质的类型、来源及其热演化等方面。

1 常见的生物标志化合物及有机质来源分析

1.1 正构烷烃

正构烷烃是构成沉积有机质和石油的主要成分[2]，结构最为简单。由藻类合成的正构烷烃碳数范围在C14～C32，常存在C15或C17的优势。细菌生成的烃类碳数为C10～C30，无奇偶优势。来自高等植物的类脂化合物的正构烷烃通常在C10～C40范围内显示强烈的奇偶优势，在C23～C35范围内这种优势最为明显。具奇偶优势的高碳数（>C23）正构烷烃可能指示陆源有机质的输入；奇偶优势不明显的中等相对分子质量（nC15～nC21）的正构烷烃可能指示藻类等水生生物来源。

1.2 类异戊二烯烷烃

类异戊二烯烷烃中的姥鲛烷（Pr）和植烷（Ph）以及姥植比（Pr/Ph）可作为沉积环境及介质酸碱度重要标志。一般认为，姥鲛烷形成于较氧化环境，植烷形成于较还原环境[3]。Peters等[4]提出，对生油窗内的样品，高Pr/Ph比（>3.0）指示氧化条件下陆源有机质输入，低比值（<0.6）代表缺氧的且通常是超盐环境。

1.3 甾烷类

常规甾烷的碳数分布范围是C27～C29。一般认为，C27和C28甾烷主要来源于低等水生藻类，而C29甾烷既可来源于藻类，也可来源于高等植物[5]。一些含有丰富C29甾烷的油及碳酸盐岩，其有机质生物母源没有或很少有高等植物输入[6]。

2 生物标志化合物在油气地球化学中的应用

2.1 有机质的来源及类型判断

不同生物标志化合物的特定来源可用来示踪生物输入。如可指示高等植物生源输入的：具奇偶优势的高相对分子质量正构（或异构、反异构）烷烃；C29甾烷。可指示水生生物输入的：C27甾类；存在C15或C17的优势、但无明显奇偶优势的中等相对分子质量正构烷烃等。可指示菌类输入的：无奇偶优势的C10～C30范围内的正构烷烃等。

2.2 作为油气源对比指标

油气源对比是油气有机地球化学的一个重要内容，主要应用于油气勘探及油藏地球化学描述中。当一个含油气盆地中有若干个油气藏、油气层组或油气源岩层时，油气源对比可以明确各自的来源或去向，确定主力源岩层及油气运移、充注的方向、途径等。油气源对比在认识油气的成因类型、预测资源潜力和勘探方面具有重要意义。由于生物来源、沉积环境、岩性和时代的不同，导致生物标志化合物具有不同的特征。所以在油气源的关系研究中，生物标志化合物是应用最广、最有效和成功的对比指标。

3 结语

生物标志化合物在解决实际地质和地球化学等问题中有着不可替代的重要作用，凭借其特征、稳定的结构和独到的溯源意义，被广泛地应用于指示母质来源及类型、沉积环境，并作为油气源对比、运移、生物降解、描述油藏流体非均值性等方面的评价和研究指标。但需要注意的是烃源岩常常具有多元化的有机质输入，许多生物标志化合物的来源也并非唯一。成熟演化、运移、菌解等有时也会使问题复杂化，所以在应用生物标志化合物的时候还需要重视指标多解性的问题。

[1]陈建渝.生物标志物地球化学的新进展[J].地质科技情报，1995，14(1)：35-44

[2]卢双舫，张敏.油气地球化学[M].北京：石油工业出版社，2008，171-199

[3]SeifertW K，Moldowan JM. Paleoreconstruction by biololgicalmarkers[J]. Geochemica et Cosmochimica Acta，1981，45：783-794

[4]彼得斯K E，莫尔多万JM.生物标记化合物指南——古代沉积物和石油中分子化石的解释[M].姜乃煌，张永昌，林永汉，等译.北京：石油工业出版社，2001，106

[5]SummonsR E, et al. Dinosterane and other steroidal hydrocarbons of dinoflagellate origin in sediments and petroleum[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta，1987，51：3075-3082

[6]Volkman JK. Biological marker compounds as indicators of the depositional environments of petroleum source rocks[M]. Geological Society, London，Special Publication，1988，40：103-122