第一章沉积有机质的物质的形成与聚集ppt课件名师编辑PPT课件.ppt

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1、第一节第一节 沉积有机质的成因沉积有机质的成因第二节第二节 近现代沉积有机质近现代沉积有机质 的物质组成的物质组成第三节第三节 沉积有机质的聚集沉积有机质的聚集 第一章第一章 沉积沉积 有机质的形成与聚集有机质的形成与聚集一、沉积有机质的来源一、沉积有机质的来源二、生物解剖结构与化学组成二、生物解剖结构与化学组成 三、生物质向沉积有机质的转化三、生物质向沉积有机质的转化 第一节第一节 沉积有机质的成因沉积有机质的成因（一）概述（一）概述 1、有机质的定义有机质的定义 包括一切生物体及其分解或合成的各种产物包括一切生物体及其分解或合成的各种产物。2 2、沉积有机质的分类、沉积有机质的分类 按成岩

2、状态按成岩状态沉积物中有机质沉积物中有机质沉积岩中有机质沉积岩中有机质 按聚集状态按聚集状态聚集有机质聚集有机质分散有机质分散有机质一、沉积有机质的来源一、沉积有机质的来源 （二）（二）自然界中有机碳的循环自然界中有机碳的循环 1、自然界中碳的分类自然界中碳的分类 类类 型型形形 式式 数量（数量（t t）有机碳有机碳 沉积体沉积体1.31016 生物体生物体(0.31.3)1012无机碳无机碳（氧化（氧化碳）碳）沉积岩中碳酸盐沉积岩中碳酸盐 61016 非非沉积岩中碳酸盐沉积岩中碳酸盐 11016 海水中碳酸盐海水中碳酸盐 51013 火成岩和变质岩（元素碳）火成岩和变质岩（元素碳）1101

3、6 溶解于海水中的碳溶解于海水中的碳 11012大气二氧化碳中碳大气二氧化碳中碳 11012 还原碳：有机碳，如生物质还原碳：有机碳，如生物质 碳碳 氧化碳：无机碳，如碳酸盐岩氧化碳：无机碳，如碳酸盐岩 元素碳：如石墨，金刚石元素碳：如石墨，金刚石沉积有机碳沉积有机碳（还原碳）（还原碳）类型类型形式形式数量（数量（t）不溶有机碳不溶有机碳 粘土岩和页岩粘土岩和页岩 8.91015 碳酸盐岩碳酸盐岩 1.81015砂岩砂岩1.31015煤层煤层(厚度厚度0.6m)1.51013可溶有机碳可溶有机碳储集岩中沥青储集岩中沥青 2.81014 储集岩中石油储集岩中石油 2.71014 非储集岩中沥青非

4、储集岩中沥青 51011 非储集岩中石油非储集岩中石油 1.1 1011 2、自然界中碳的循环自然界中碳的循环 年轻年轻沉积物沉积物 光合作用光合作用:植物植物 动物动物 生物遗体生物遗体 二氧化碳二氧化碳 不同不同成熟度分散有机质成熟度分散有机质 高高成熟度分散有机质成熟度分散有机质 元素碳元素碳 石油与天然气石油与天然气 循环循环 1 1 循环循环 2 2 图图2-1 2-1 有机碳及沉积有机碳的循环有机碳及沉积有机碳的循环聚集聚集聚集聚集思考题思考题：1.1.有机碳循环的不完整性会造成什么样的结果？有机碳循环的不完整性会造成什么样的结果？2.2.有机碳循环研究对化石能源矿产的地质意义？有

5、机碳循环研究对化石能源矿产的地质意义？初次循环初次循环 二次循环二次循环 几天几天几十年几十年 几百万年几百万年数亿年数亿年 水、生物、大气圈水、生物、大气圈 岩石圈表层岩石圈表层 岩石圈表层岩石圈表层 岩石圈浅层岩石圈浅层 沉积有机质沉积有机质 化石能源矿产化石能源矿产（三）（三）沉积有机质的来源沉积有机质的来源 图图1-2 1-2 生物进化与沉积有机质地史分布示意图生物进化与沉积有机质地史分布示意图（据钟宁宁、秦勇等，（据钟宁宁、秦勇等，19951995）图图1-4 1-4 沟鞭藻与世界特大型油田分布的关系沟鞭藻与世界特大型油田分布的关系 （据何承全，（据何承全，19841984）思考题：

6、思考题：为什么到元古界末期才有煤层形成？为什么到元古界末期才有煤层形成？（一）生物解剖结构（一）生物解剖结构 动物（细胞膜）动物（细胞膜）低等植物低等植物 植物植物 高等植物高等植物 根根 表皮：角质层、腊质表皮：角质层、腊质 茎茎 周皮：木栓层周皮：木栓层 皮层：通气、吸收皮层：通气、吸收 维管束：木质部维管束：木质部 叶：叶：表皮、叶肉、叶脉表皮、叶肉、叶脉二、生物解剖结构与化学组成二、生物解剖结构与化学组成缘孔图图1-5 1-5 高等植物茎干的解剖结构高等植物茎干的解剖结构 （据高信曾等，（据高信曾等，19781978）管胞管胞木射线 动物来源的有机碎屑往往是海相或湖相沉积有机质的一种动

7、物来源的有机碎屑往往是海相或湖相沉积有机质的一种重要赋存形式，古生界沉积岩中常见的动物有机碎屑来源于笔重要赋存形式，古生界沉积岩中常见的动物有机碎屑来源于笔石、几丁虫、虫颚以及某些来源不明的动物有机体，均为现代石、几丁虫、虫颚以及某些来源不明的动物有机体，均为现代已灭绝了的动物已灭绝了的动物。图图1-8 1-8 笔石体形态及表皮解剖结构（据笔石体形态及表皮解剖结构（据GoodarziGoodarzi，19841984）（二）生物质的化学组成（二）生物质的化学组成 1 1、化合物组成、化合物组成 纤维素纤维素碳水化合物碳水化合物 半纤维素半纤维素 果胶质果胶质化合物木质素化合物木质素 芳香族高分

8、子聚合物芳香族高分子聚合物 蛋白质蛋白质 含氮化合物含氮化合物 类脂化合物类脂化合物混合物（脂肪、蜡质）混合物（脂肪、蜡质）2 2、化合物、化合物稳定性序列（抗降解能力）稳定性序列（抗降解能力）蛋白质蛋白质色素色素脂肪脂肪半纤维素半纤维素纤维素纤维素木质素木质素 木栓质木栓质种子皮壳种子皮壳角质角质孢粉素孢粉素3%德国：德国：12%20%，最高最高5060%云南：云南：9%泥炭蜡泥炭蜡：表表1-3 1-3 我国泥炭化合物平均化学组成我国泥炭化合物平均化学组成 （干基，（干基，%）泥炭泥炭类型类型有机质化合物组成有机质化合物组成 水溶物水溶物+半纤维素半纤维素 水解物水解物腐殖酸腐殖酸苯溶物苯溶

9、物 木质素木质素藓类藓类29.545.9221.462.543.04 草本草本-藓藓类类14.096.6530.851.876.42草本草本9.163.5433.141.414.85 木本木本0.480.6139.825.610.851、腐植酸（、腐植酸（HA）的定义）的定义 具有酸性、亲水性、吸附性和复杂多样结构的芳香性化合物。具有酸性、亲水性、吸附性和复杂多样结构的芳香性化合物。2、腐植酸的结构、腐植酸的结构 0.0010.1m的球形微粒联成的团聚体，无定形高分子胶体。的球形微粒联成的团聚体，无定形高分子胶体。由芳核（单环、多环）、桥键（单桥、双桥）和活性基团由芳核（单环、多环）、桥键（单

10、桥、双桥）和活性基团 （-COOH、-OH、-C=O、-OCH3、C-O-C）联结而成。）联结而成。图图1-14 1-14 腐殖酸分子基本结构单元示意图（柴岫等，腐殖酸分子基本结构单元示意图（柴岫等，19901990）二、腐植酸的化学组成二、腐植酸的化学组成 3、腐植酸的产率与含量、腐植酸的产率与含量 腐植酸的产率（腐植酸的产率（HAt）碱溶碱溶一次抽提一次抽提 腐植酸的含量腐植酸的含量碱溶多次抽提碱溶多次抽提4、腐植酸的分类、腐植酸的分类 有机质类型有机质类型 泥炭泥炭 褐煤褐煤1 褐煤褐煤2腐植酸的产率（腐植酸的产率（HAt）1050%2080%20%根据溶根据溶解性质解性质黄腐酸黄腐酸棕

11、腐酸棕腐酸黑腐酸黑腐酸溶于酸溶于酸溶于丙酮或乙醇溶于丙酮或乙醇 沉淀部分沉淀部分12%10%8590%富里酸富里酸 胡敏酸胡敏酸5、腐植酸的成因判别、腐植酸的成因判别 （1）H/C、N/C、O/C原子比原子比图图1-15 1-15 腐殖酸成因判别的范氏图解（转引自腐殖酸成因判别的范氏图解（转引自BurandBurand，19801980）1海洋、湖泊海洋、湖泊 水下沉积物水下沉积物2寒冷气候或寒冷气候或 酸性介质酸性介质3热带潮湿气热带潮湿气 候候4干湿季节明干湿季节明 显交替气候显交替气候H/C 海相和湖相软泥腐殖酸中的氢和氮总体上高于泥炭和土海相和湖相软泥腐殖酸中的氢和氮总体上高于泥炭和土

12、 壤，但碳含量相对较低，造成氢碳比和氮碳比显著较高。壤，但碳含量相对较低，造成氢碳比和氮碳比显著较高。（2）稳定碳同位素稳定碳同位素13C 光合作用的差异光合作用的差异:海水中的碳酸盐化合物，海水中的碳酸盐化合物，HCO-1离子的离子的13C在在0左右左右 大气中的大气中的CO2，13C分布于分布于-7-9之间之间 思考题：思考题：1.1.腐植酸类型及元素组成与沉积环境的关系？腐植酸类型及元素组成与沉积环境的关系？2.2.如何通过腐植酸来判断沉积有机质的成因？如何通过腐植酸来判断沉积有机质的成因？生物中生物中腐殖酸腐殖酸13C/海洋浮游海洋浮游生物生物-13-28海相沉积海相沉积物腐殖酸物腐殖

13、酸-21-23陆生和淡陆生和淡水植物水植物-14-32陆相沉积陆相沉积物腐殖酸物腐殖酸-25-271 1、可抽提物类型、可抽提物类型 溶于苯溶于苯 苯沥青（褐煤蜡、泥岩蜡）苯沥青（褐煤蜡、泥岩蜡）溶于氯仿（溶于氯仿（CHCl3）氯仿沥青氯仿沥青 二硫化碳（二硫化碳（CS2）二氯甲烷（二氯甲烷（CH2CL2）2 2、氯仿沥青族组成氯仿沥青族组成三、可抽提沥青的化学组成三、可抽提沥青的化学组成氯仿沥青氯仿沥青族组成族组成 烃类烃类 非烃类非烃类饱和烃饱和烃 芳烃芳烃胶质半流体状，溶于石油醚胶质半流体状，溶于石油醚 沥青质黑色固体，不溶于石油醚沥青质黑色固体，不溶于石油醚思考题：氯仿沥青族组分研究的

14、环境意义？思考题：氯仿沥青族组分研究的环境意义？1 1）生物质的烃类）生物质的烃类/非烃比率远远高于沉积有机质，表明在非烃比率远远高于沉积有机质，表明在 生物质向沉积有机质转化过程中生物烃类受到明显损失；生物质向沉积有机质转化过程中生物烃类受到明显损失；2 2）海相和湖相沉积有机质的饱和烃芳烃比率往往高于）海相和湖相沉积有机质的饱和烃芳烃比率往往高于 泥炭沼泽相，这是浮游生物脂肪含量较高而陆生植物泥炭沼泽相，这是浮游生物脂肪含量较高而陆生植物 富含木质纤维素的必然结果富含木质纤维素的必然结果；3 3）泥炭氯仿沥青）泥炭氯仿沥青A中烃含量和烃类中烃含量和烃类/非烃比率均具有藓类非烃比率均具有藓类

15、 泥炭草本泥炭木本泥炭的特征，这同样与沉（堆）泥炭草本泥炭木本泥炭的特征，这同样与沉（堆）积介质条件、微生物活动性以及植物有机组成有关积介质条件、微生物活动性以及植物有机组成有关；4 4）年轻沉积有机质内从活的生物体中继承下来的直接烃）年轻沉积有机质内从活的生物体中继承下来的直接烃 类起着生物标记化合物的作用。类起着生物标记化合物的作用。第三节第三节 沉积有机质的聚集沉积有机质的聚集 一、陆地与海洋的沉积环境组合一、陆地与海洋的沉积环境组合二、泥炭的聚集环境二、泥炭的聚集环境 三、分散有机质的沉积分配三、分散有机质的沉积分配 四、沉积有机质的分布四、沉积有机质的分布1、沉积有机质聚集条件沉积有

16、机质聚集条件 1）足够生物量的供给；）足够生物量的供给；2）存在生物聚合物向沉积聚合物转化的环境条件；存在生物聚合物向沉积聚合物转化的环境条件；3）保证沉积有机质不被无机沉积物过分保证沉积有机质不被无机沉积物过分“稀释稀释”而而 相对集中相对集中;4）沉积有机质形成后能够得以妥善保存而在一定沉积有机质形成后能够得以妥善保存而在一定 地质历史中不被再次破坏。地质历史中不被再次破坏。一一 、陆地与海洋的沉积环境组合陆地与海洋的沉积环境组合2、沉积环境、沉积环境的定义的定义 沉积环境是由一组物理、化学、生物学沉积环境是由一组物理、化学、生物学 上有别于相邻地区的自然地理单元。上有别于相邻地区的自然地理单元。3、沉积环境、沉积环境组合的类型组合的类型 三三 角角 洲洲 冲积扇冲积扇 过渡环境过渡环境 滨海平原滨海平原 大陆环境大陆环境 河河 流流 水下浅滩水下浅滩 湖湖 泊泊 海洋环境海洋环境 浅浅 海海 深深 海海沉积环境类型及其空间配置关系示意图（转引自任明达等，1985）二二 、泥炭的聚集环境、泥炭的聚集环境1、泥炭沼泽、泥炭沼泽的概念的概念 地表土壤充分润湿，有季节性或长期性积水，而且