生物的化学组成和沉积有机质省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第二章第二章 生物化学组成及沉积有机质生物化学组成及沉积有机质 一、一、生物圈演变生物圈演变 二、二、有机碳地球化学循环有机碳地球化学循环 三、生物有机质化学组成三、生物有机质化学组成四、沉积有机质形成四、沉积有机质形成五、沉积有机质埋藏与演化五、沉积有机质埋藏与演化一、一、生物圈演变生物圈演变第1页1 1、生物进化、生物进化从异养生物从异养生物(heterotroph)到自养生物到自养生物(autotroph)和从无氧呼吸到有氧呼吸进化和从无氧呼吸到有氧呼吸进化从原核生物到真核生物、从无性生殖到有性生殖进化从原核生物到真核生物、从无性生殖到有性生殖进化动植物分化：最早动物出现在动植物分化：最早动物出现在1000Ma前前奥陶纪，陆地淡水出现原始鱼形动物；奥陶纪，陆地淡水出现原始鱼形动物；志留纪，陆生高等植物；泥盆纪，陆生植物大规模繁殖志留纪，陆生高等植物；泥盆纪，陆生植物大规模繁殖人类起源：开始了生命史最辉煌篇章人类起源：开始了生命史最辉煌篇章叶绿素叶绿素经过叶绿素和取之不尽太阳能将二氧化碳和水转化成有机物经过叶绿素和取之不尽太阳能将二氧化碳和水转化成有机物有氧呼吸比无氧有氧呼吸比无氧（发酵）呼吸效（发酵）呼吸效率高率高19倍，提升倍，提升了生物新陈代谢了生物新陈代谢效能。效能。简单简单复杂复杂单一单一多样多样高级高级低级低级这是生物区系这是生物区系和生态系统最和生态系统最大演化。从此大演化。从此确立了生物三确立了生物三极系统（动、极系统（动、植、菌）。植、菌）。进入古生代，进入古生代，动植物化石剧动植物化石剧增达增达1200种。种。这是生物这是生物从简单到从简单到复杂转折复杂转折点。一切点。一切高等多细高等多细胞生物都胞生物都以真核细以真核细胞为基本胞为基本单元。有单元。有性生殖出性生殖出现，大大现，大大提升了生提升了生物变异性物变异性和适应性。和适应性。第2页 2 2、地史时期沉积有机质起源地史时期沉积有机质起源浮游植物（浮游植物（phytoplankton）：）：可能是有机质第一起源可能是有机质第一起源高等植物：高等植物：提供有机质与细菌相当提供有机质与细菌相当细菌：细菌：可能是有机质第二大起源可能是有机质第二大起源浮游动物（浮游动物（ZooplanktonZooplankton）：浮游动物为主浮游动物为主低等水生生物是有机质主要起源低等水生生物是有机质主要起源陆地高等植物始于志留纪。陆地高等植物始于志留纪。中泥盆世经历了一个爆炸性中泥盆世经历了一个爆炸性发展，到晚石炭世，以蕨类发展，到晚石炭世，以蕨类植物为主陆生植物群到达高植物为主陆生植物群到达高峰，形成世界第一大成煤期，峰，形成世界第一大成煤期，晚二叠世晚二叠世早白垩世称为早白垩世称为“裸裸子植物子植物”时代，以后快速进时代，以后快速进入入“被子植物被子植物”时代时代适应性强被子植物繁衍是适应性强被子植物繁衍是植物界最主要变革。植物界最主要变革。寒武纪以后，寒武纪以后，以浮游动物以浮游动物为主低等水为主低等水生动物才成生动物才成为主要有机为主要有机质起源。而质起源。而高动物提供高动物提供有机质一直有机质一直非常有限。非常有限。以浮游植物为以浮游植物为食，因而浮游食，因而浮游动物高产期往动物高产期往往紧接浮游植往紧接浮游植物高产期而出物高产期而出现。现。在生理方在生理方面含有巨面含有巨大应变性，大应变性，存在于生存在于生命整个地命整个地史时期，史时期，并遍布生并遍布生物圈任何物圈任何地方。地方。第3页浮游植物浮游植物4 4个高产期：个高产期：前寒武纪晚前寒武纪晚期期-早泥盆世，早泥盆世，盛产含有机盛产含有机壁生物。壁生物。晚古新世晚古新世-始始新世。新世。中新世到达中新世到达高峰，其它高峰，其它时期产量较时期产量较低。低。晚侏罗世晚侏罗世-白白垩纪，盛产垩纪，盛产钙质、硅质钙质、硅质浮游生物。浮游生物。第第三三纪纪晚第三纪晚第三纪早第三纪早第三纪上新世上新世中新世中新世渐新世渐新世始新世始新世古新世古新世在地质历史中，化石浮游植物群和总浮游植物群丰度改变在地质历史中，化石浮游植物群和总浮游植物群丰度改变蓝蓝绿绿藻藻绿绿藻藻第4页陆地植物演化过程陆地植物演化过程细菌细菌蓝绿藻蓝绿藻鞭毛虫或其它单细胞生物鞭毛虫或其它单细胞生物霉菌霉菌第5页第二章第二章 生物化学组成及沉积有机质生物化学组成及沉积有机质一、一、生物圈演变生物圈演变 二、二、有机碳地球化学循环有机碳地球化学循环三、生物有机质化学组成三、生物有机质化学组成四、沉积有机质形成四、沉积有机质形成五、沉积有机质埋藏与演化五、沉积有机质埋藏与演化二、有机碳地球化学循环二、有机碳地球化学循环第6页有机圈及有机碳地化循环有机圈及有机碳地化循环有机圈有机圈指地球上古今生物指地球上古今生物以及生物为起源以及生物为起源有机物分布、演变有机物分布、演变空间。空间。生物圈生物圈指地球上活生物指地球上活生物 分布、发育空间。分布、发育空间。有机圈范围大于生物圈有机圈范围大于生物圈全部有机物都是碳化物，研究全部有机物都是碳化物，研究有机物演化过程，一定意义有机物演化过程，一定意义上就是研究碳演化、分布和上就是研究碳演化、分布和循环过程。循环过程。交交换换库库有有机机圈圈岩石圈岩石圈生物圈生物圈储储存存库库在有机圈中有机碳循环示意图在有机圈中有机碳循环示意图石油、天然气石油、天然气变质沉积岩变质沉积岩中有机质中有机质沉积岩中有机沉积岩中有机物、煤、干酪根等物、煤、干酪根等土壤、沉积物中有机物；出土壤、沉积物中有机物；出露、开采至地表有机物露、开采至地表有机物死亡死亡动植物细菌动植物细菌动物动物光合作用光合作用植物和细菌植物和细菌CO2第7页 二氧化碳循环过程和路径（Tissot，1978）第8页第二章第二章 生物化学组成及沉积有机质生物化学组成及沉积有机质 一、一、生物圈演变生物圈演变 二、二、有机碳地球化学循环有机碳地球化学循环 三、生物有机质化学组成三、生物有机质化学组成四、沉积有机质形成四、沉积有机质形成五、沉积有机质埋藏与演化五、沉积有机质埋藏与演化三、生物有机质化学组成三、生物有机质化学组成第9页生物体是沉积有机质原始母质生物体是沉积有机质原始母质生生物物植物动物微生物生生物物体体生生物物化化学学组组成成主要主要次次要要蛋白质蛋白质脂类脂类碳水化合物碳水化合物核酸核酸酶酶木质素木质素色素色素维生素维生素丹宁与树脂丹宁与树脂第10页碳水化合物碳水化合物又称糖类。分子通式又称糖类。分子通式Cn(H2O)n。它是含多羟基醛类或酮类以及由它们聚合而成高分子它是含多羟基醛类或酮类以及由它们聚合而成高分子化合物。其基本组成单元为：葡萄糖。化合物。其基本组成单元为：葡萄糖。碳水化合物是分布极广有机物，是光合作用产物，它碳水化合物是分布极广有机物，是光合作用产物，它将太阳能储存于生物体内，将太阳能储存于生物体内，为为生物生命活动提供了基本生物生命活动提供了基本能量能量，组成一些动植物支撑组织。组成一些动植物支撑组织。动物动物糖糖细菌细菌植物植物糖占干重糖占干重80%糖占干重糖占干重1030%动物器官：糖占干重动物器官：糖占干重2%第11页OHOHOHOHOHOHHOHOH HH HH HH HH HO OCHCH2 2OHOH第12页糖糖单糖单糖低聚糖低聚糖(210单糖分子单糖分子)多糖多糖（10个以上）个以上）地地球球化化学学意意义义单糖单糖低聚糖低聚糖多糖多糖易溶于水，地质体易溶于水，地质体中保留甚微。中保留甚微。上千个单糖以糖苷键上千个单糖以糖苷键形式相连成高聚体。形式相连成高聚体。不易溶于水。不易溶于水。植物骨架植物骨架（半）纤维素（半）纤维素最具地球化学意义最具地球化学意义多糖多糖多糖多糖昆虫甲壳、植物树胶等昆虫甲壳、植物树胶等植物储存养分植物储存养分淀粉淀粉动物体内储存养分动物体内储存养分糖原糖原纤维素是一个复杂多糖，其分子纤维素是一个复杂多糖，其分子量在量在50000400000之间。占植物界之间。占植物界含碳量含碳量50%以上。棉花（以上。棉花（90%以上）以上）几丁质几丁质甲壳质甲壳质纤维素不溶于水。纤维素不溶于水。葡萄糖葡萄糖酸、微生物酶酸、微生物酶作用发生水解作用发生水解Cx(H2O)y第13页纤维素纤维素 纤维素糊精纤维素糊精 纤维式糖纤维式糖水解水解水解水解水解水解纤纤维维素素OHOHOHOHOHOHHOHOH HH HH HH HH HO OCHCH2 2OHOH葡萄糖葡萄糖第14页淀粉结构淀粉结构第15页糖糖单糖单糖低聚糖低聚糖(210单糖分子单糖分子)多糖多糖（10个以上）个以上）地地球球化化学学意意义义单糖单糖低聚糖低聚糖多糖多糖易溶于水，地质体中易溶于水，地质体中保留甚微。保留甚微。上千个单糖以糖苷键上千个单糖以糖苷键形式相连成高聚体。形式相连成高聚体。不易溶于水。不易溶于水。植物骨架植物骨架（半）纤维素（半）纤维素最具地球化学意义最具地球化学意义多糖多糖昆虫甲壳、植物树胶等昆虫甲壳、植物树胶等植物储存养分植物储存养分淀粉淀粉动物体内储存养分动物体内储存养分糖原糖原纤维素是一个复杂多糖，其分子纤维素是一个复杂多糖，其分子量在量在50000400000之间。占植物界之间。占植物界含碳量含碳量50%以上。棉花（以上。棉花（90%以上）以上）几丁质几丁质甲壳质甲壳质纤维素不溶于水。纤维素不溶于水。葡萄糖葡萄糖酸、微生物酶酸、微生物酶作用发生水解作用发生水解Cx(H2O)y第16页动物和植物支撑组织中大分子碳水化合物动物和植物支撑组织中大分子碳水化合物衍生物衍生物(即纤维素、果胶、藻酸和几丁质即纤维素、果胶、藻酸和几丁质)OH-基分分子子量量小小大大几丁质几丁质藻酸藻酸果胶果胶纤维素纤维素第17页甘油甘油棕榈酸棕榈酸脂肪脂肪动植物中油脂是最主要脂类。动植物中油脂是最主要脂类。油脂大量分布于动物皮下组织、植物孢子、油脂大量分布于动物皮下组织、植物孢子、种子合果实中。细菌和藻类也含有丰富脂种子合果实中。细菌和藻类也含有丰富脂类。类。脂类是组脂类是组成生物膜成生物膜主要物质，主要物质，并为机体并为机体新陈代谢新陈代谢提供必要提供必要能量。能量。第18页沥青和烃类也含有沥青和烃类也含有脂类特点，所以脂类特点，所以有些人将其归入脂类有些人将其归入脂类注意注意特点特点不溶于水不溶于水易溶于乙醚、易溶于乙醚、氯仿、苯等低极性氯仿、苯等低极性有机溶剂有机溶剂脂类脂类脂类脂类化合物化合物类脂类脂化合物化合物油溶性染料、萜烯类化合物、油溶性染料、萜烯类化合物、甾化合物类及磷脂等甾化合物类及磷脂等脂肪、植物油、高级脂肪酸蜡、脂肪、植物油、高级脂肪酸蜡、脂肪酸、醇类及天然蜡等脂肪酸、醇类及天然蜡等真脂真脂第19页地地球球化化学学意意义义脂类脂类脂类酸脂类酸脂肪脂肪不稳定，不稳定，水解成水解成脂肪酸脂肪酸脂肪酸脂肪酸稳定，低稳定，低温缺氧环温缺氧环境易保留境易保留动物动物植物植物土壤土壤沉积岩沉积岩沉积物沉积物地下水地下水分布分布细菌细菌脂类酸脂类酸饱和脂类酸饱和脂类酸不饱和不饱和脂类酸脂类酸硬脂酸硬脂酸软脂酸软脂酸油酸油酸亚油酸亚油酸第20页（1）脂肪酸脂肪酸多数链长多数链长1420个个碳原子，均为偶数碳原子，均为偶数不饱和脂类酸熔点比同等不饱和脂类酸熔点比同等链长饱和脂类酸熔点低链长饱和脂类酸熔点低高等植物、藻类和低温生活高等植物、藻类和低温生活动物中，不饱和脂肪酸含量高动物中，不饱和脂肪酸含量高于饱和脂肪酸于饱和脂肪酸油油不饱和脂类酸含量较高甘油酯不饱和脂类酸含量较高甘油酯在常温下呈液态，称为油（在常温下呈液态，称为油（oil）脂脂饱和脂类酸含量较高酯饱和脂类酸含量较高酯在常温下呈固态，称为脂（在常温下呈固态，称为脂（fat）高等植物中不饱和脂肪酸约占脂肪酸高等植物中不饱和脂肪酸约占脂肪酸78%藻类不饱和脂肪酸约占脂肪酸藻类不饱和脂肪酸约占脂肪酸73%88%鱼类饱和脂肪酸约占脂肪酸总量鱼类饱和脂肪酸约占脂肪酸总量66%不一样种类生物含有不一样种类生物含有不一样类型脂肪酸不一样类型脂肪酸植物植物1622、16、18为主为主藻类藻类16、18为主为主动物动物16、18、14为主为主细菌所含脂肪酸种类细菌所含脂肪酸种类比高等动植物少多比高等动植物少多在植物类脂中还广泛存在植物类脂中还广泛存在一些含量少脂肪酸在一些含量少脂肪酸如如6、8、10、22、24烷酸；烷酸；16：1、16：3、20：4、20：6等烯烃等烯烃碳数碳数第21页蜡是不溶于水蜡是不溶于水固体，它是固体，它是高级脂肪酸与高级脂肪酸与高级一元醇或高级一元醇或甾醇形成脂，甾醇形成脂，包含长链烷烃包含长链烷烃名称名称分子式分子式虫蜡虫蜡C25H51COOC26H53蜂蜡蜂蜡C15H31COOC30H61鲸蜡鲸蜡C15H31COOC16H33巴西棕榈蜡巴西棕榈蜡C25H51COOC30H61蜡是原油中高蜡是原油中高碳数正构烷烃碳数正构烷烃主要起源主要起源OORC（高级脂肪酸）（高级脂肪酸）（甾醇）（甾醇）蜡结构蜡结构（2）蜡蜡在皮肤、羽毛、在皮肤、羽毛、树叶、果实表树叶、果实表面以及昆虫外面以及昆虫外骨骼，骨骼，预防水预防水分过分蒸发。分过分蒸发。第22页（3）萜类化合物）萜类化合物生物合成一个重生物合成一个重要方式就是要方式就是异戊异戊二烯单元聚合二烯单元聚合反应。反应。凡是含有成倍凡是含有成倍C C5 5单元天然生物产单元天然生物产物，通常就是整数物，通常就是整数个异戊二烯单元个异戊二烯单元连接。连接。异戊二烯单元中因为存在共轭双键，能够异戊二烯单元中因为存在共轭双键，能够连接成环状，形成种类繁多化合物。连接成环状，形成种类繁多化合物。异戊二烯单元组成异戊二烯单元组成天然环状单萜天然环状单萜CHCHH H3 3C CCHCH3 3异戊二烯单元异戊二烯单元H H3 3C CH HC CH H2 2C CH H2 2C CC C第23页单萜单萜2 2个异戊二烯单元个异戊二烯单元C C1010倍半萜倍半萜3 3个异戊二烯单元个异戊二烯单元C C1515双萜双萜4 4个异戊二烯单元个异戊二烯单元C C2020二倍半萜二倍半萜5 5个异戊二烯单元个异戊二烯单元C C2525三萜三萜6 6个异戊二烯单元个异戊二烯单元C C3030四萜四萜8 8个异戊二烯单元个异戊二烯单元C C4040依据依据异戊二烯异戊二烯单元数目对萜类分类单元数目对萜类分类环状萜：双环、三环、五环等环状萜：双环、三环、五环等第24页单萜主要出现在高等植物香精油中单萜单萜主要出现在高等植物香精油中单萜柠檬油、松节油、樟脑中有丰富单萜。柠檬油、松节油、樟脑中有丰富单萜。单萜为挥发性物质不易保留在地质体中。单萜为挥发性物质不易保留在地质体中。玫瑰油玫瑰油香叶烯香叶烯香茅醇香茅醇非兰醛非兰醛香芹酮香芹酮萜品烯萜品烯第25页法呢醇结构法呢醇结构 链状，单环和双环倍半萜广泛存在与高等植物中。链状，单环和双环倍半萜广泛存在与高等植物中。如链状法呢醇就含在玫瑰油，茉莉花油中。如链状法呢醇就含在玫瑰油，茉莉花油中。倍半萜：倍半萜：第26页高等植物中普遍生物化学成份高等植物中普遍生物化学成份叶绿素侧基叶绿素侧基植物树脂植物树脂叶绿醇叶绿醇松香酸松香酸COOH几个主要双萜几个主要双萜海松酸海松酸COOHHO第27页三萜类是环状异戊二烯类中非常主要一类。三萜类是环状异戊二烯类中非常主要一类。大部分三萜类为五环化合物，有是大部分三萜类为五环化合物，有是五个六元环五个六元环，有是四个五元环和一个六元环。它们共同生化先质体有是四个五元环和一个六元环。它们共同生化先质体是自然界中广泛分布是自然界中广泛分布角鲨烯角鲨烯。酵母、鲨鱼肝油中都含有。酵母、鲨鱼肝油中都含有。C30H50绝绝大大部部分分都都分分布布在在高高等等植植物物中中角鲨烯及其衍生物主要五环三萜类角鲨烯及其衍生物主要五环三萜类角鲨烯角鲨烯奥利烷型奥利烷型乌索烷型乌索烷型羽扇烷型羽扇烷型第28页甾族化合甾族化合物前生物前生C30四膜虫醇（原生动物）四膜虫醇（原生动物）伽码蜡烷系列伽码蜡烷系列活有机体中主要三萜是化石三萜类质体活有机体中主要三萜是化石三萜类质体第29页四萜四萜是主要色素是主要色素特点：特点：含有较长含有较长碳碳碳碳共轭双键共轭双键体系，在链端有一体系，在链端有一个或两个六元环。个或两个六元环。多带由黄至红多带由黄至红颜色，葫萝卜素、颜色，葫萝卜素、番茄红素、和叶番茄红素、和叶黄素。它们广泛黄素。它们广泛分布于植物叶、分布于植物叶、花、果实中，动物花、果实中，动物乳汁和脂肪中也乳汁和脂肪中也有。有。几个主要四萜几个主要四萜叶黄素叶黄素番茄红素番茄红素第30页（4）甾族化合物甾族化合物又称为类固醇化合物又称为类固醇化合物特点：特点：含有一个由含有一个由4 4个环组成个环组成环戊稠全氢化菲（甾环）。环戊稠全氢化菲（甾环）。这类化合物在这类化合物在A A、B B环之间和环之间和C C、D D环之间环之间都有一个甲基（都有一个甲基（R R1 1，R R 2 2）角甲基角甲基烷基侧链烷基侧链甾族化合物甾族化合物4 4个环，两两个环，两两之间能够顺位或反位稠合。之间能够顺位或反位稠合。环上有取代基时，还能够环上有取代基时，还能够产生新手征碳原子。产生新手征碳原子。所以，甾族化合物立体异所以，甾族化合物立体异构体很多，立体化学十分构体很多，立体化学十分复杂。复杂。R1R3R2ACBD甾族化合物骨架平面图甾族化合物骨架平面图第31页ABCDABCDABCDCH3CH3R4321151412118765171610139C、D反式反式RCH3CH3ABCDA、B顺式顺式甾族化合物构型甾族化合物构型A A、B B反式反式A、B顺式顺式反式为胆甾烷构型反式为胆甾烷构型顺式为粪甾烷构型顺式为粪甾烷构型自然界甾烷自然界甾烷B与与C都是反式稠合；都是反式稠合；C与与D大多是反位。大多是反位。C、D顺式顺式第32页甾族化合物结构分类甾族化合物结构分类甾醇甾醇甾族甾族激素激素胆汁酸胆汁酸天然甾醇在天然甾醇在C3位上位上含有羟基含有羟基D环上带烷基侧链环上带烷基侧链R3甾族甾族生物硷生物硷C27，胆甾醇（动物、植物），胆甾醇（动物、植物）自然界主要甾族化合物结构自然界主要甾族化合物结构自然界主要甾族化合物结构自然界主要甾族化合物结构甲基已经消失甲基已经消失甲基已经消失甲基已经消失第33页（5）生物烃生物烃烃烃开链烃开链烃闭链烃闭链烃二烯烃二烯烃烯烃烯烃烷烃烷烃炔烃炔烃脂肪烃脂肪烃环烃环烃芳烃芳烃脂环烃脂环烃异构烷烃异构烷烃正构烷烃正构烷烃碳原子连接碳原子连接成闭合碳环成闭合碳环第34页生物烃生物烃异戊二烯烃异戊二烯烃支链烷烃和烯烃支链烷烃和烯烃直链烷烃直链烷烃芳香烃芳香烃普通指头尾普通指头尾规则相连规则相连开链饱和异开链饱和异戊二烯烃戊二烯烃生物合成正生物合成正构烷烃含有明构烷烃含有明显奇偶优势显奇偶优势生物烃一个特征生物烃一个特征是异构烃中主要为是异构烃中主要为2-2-甲基异构烷烃和甲基异构烷烃和3-3-甲基反异构烃，甲基反异构烃，二者总和可达石蜡二者总和可达石蜡烃烃303040%40%。高等植物：碳数多为高等植物：碳数多为25253131，具奇偶优势；，具奇偶优势；微生物：碳数多为微生物：碳数多为20203030，无奇偶优势。，无奇偶优势。海相浮游植物含烯烃海相浮游植物含烯烃超出饱和烃，碳数为超出饱和烃，碳数为151521 21，淡水藻以，淡水藻以C C2929、C C3131、C C3333烃为主。烃为主。烃类中芳烃烃类中芳烃仅次于烷烃仅次于烷烃第35页生物体类别生物体类别脂类干重（脂类干重（%）烃干重（烃干重（%）陆地植物叶陆地植物叶1150.0410水边草类水边草类120.010.07浮游植物浮游植物4280.010.5浮游动物浮游动物3570.011细菌细菌6350.013不一样生物体内脂类和烃含量不一样生物体内脂类和烃含量第36页C15C16C18C19C20在古代沉积物和原油中规则异戊间在古代沉积物和原油中规则异戊间二烯化合物烃类主要分子二烯化合物烃类主要分子第37页头头头连接型头连接型尾尾尾连接型尾连接型葡萄藻烷（丛粒藻烷）葡萄藻烷（丛粒藻烷）第38页褐藻褐藻褐藻和绿藻褐藻和绿藻浮游生物浮游生物沉积浮沉积浮游生物游生物大麦大麦玉米玉米藻类和一些高等植物正构烷烃分布图藻类和一些高等植物正构烷烃分布图第39页后峰型原油饱和烃色谱特征后峰型原油饱和烃色谱特征前峰型原油饱和烃色谱特征前峰型原油饱和烃色谱特征第40页双峰型原油饱和烃色谱特征双峰型原油饱和烃色谱特征昌斜昌斜312井井 原油原油 孔二段孔二段 1700m昌昌64-3井井 孔二段孔二段 原油原油昌昌67(4)-3井孔二段原油井孔二段原油昌昌16井孔二段井孔二段 原油原油 3666.003673.00m昌昌1井井 孔二段孔二段 3520.03538.0m昌昌67(1)-2井井 孔二段孔二段 原油原油潍北凹陷孔店组原油饱和烃色谱图PrPhPrPhnC17nC17nC16nC17nC17nC16PrPhPrPhPrPhPhPh第41页陆源植物陆源植物细菌细菌海藻海藻每个分子碳原子数每个分子碳原子数不一样成因正构烷烃碳数分布图不一样成因正构烷烃碳数分布图0 03030202010104040第42页碳碳 数数碳碳 数数碳碳 数数碳碳 数数碳碳 数数碳碳 数数低成熟烃源岩正构烷烃碳数分布特征低成熟烃源岩正构烷烃碳数分布特征峰峰值值峰峰值值峰峰值值峰峰值值峰峰值值峰峰值值第43页芳芳 烃烃烃类中芳烃仅次于烷烃烃类中芳烃仅次于烷烃芳烃碳氢比大于烷烃芳烃碳氢比大于烷烃生物体中生物体中木质素木质素、丹宁丹宁含有含有芳环结构，含有含有芳环结构，甾萜类、树脂、色素化合物中也存在芳环。甾萜类、树脂、色素化合物中也存在芳环。游离芳烃生物体中极为罕见游离芳烃生物体中极为罕见第44页几个常见聚环芳烃几个常见聚环芳烃萘萘蒽蒽菲菲萤蒽萤蒽芘芘北屈屈匹匹(pi)第45页（6）树树 脂脂树脂是萜类混合物，分子量大小从树脂是萜类混合物，分子量大小从C C1515倍半萜倍半萜C C4040四萜，四萜，主要为双萜和三萜衍生物主要为双萜和三萜衍生物天然树脂中主要成份天然树脂中主要成份贝壳松酸贝壳松酸信息酸信息酸松香酸松香酸COOHCOOHCOOHCOOH第46页生生物物植物动物微生物生生物物体体生生物物化化学学组组成成主要主要次次要要蛋白质蛋白质脂类脂类碳水化合物碳水化合物核酸核酸酶酶木质素木质素色素色素维生素维生素丹宁与树脂丹宁与树脂第47页借肽键首尾相连而成借肽键首尾相连而成分子量：分子量：6000600010000001000000以上，含氮量平均以上，含氮量平均16%16%。分子量分子量60006000以下称之为肽。以下称之为肽。蛋白质分解后可形成氨基酸，氨基酸对石油形成有一定意义。蛋白质分解后可形成氨基酸，氨基酸对石油形成有一定意义。蛋白质结构示意图蛋白质结构示意图NHHHR1NNNR3R2R4HHNHHHHCOCCCCOCOCCO第48页氨基酸氨基酸氨基氨基羧基羧基氨基酸是既包含有酸基又包含有碱基两性物质。氨基酸是既包含有酸基又包含有碱基两性物质。稳定性高，熔点稳定性高，熔点200200300300度。氨基酸同时脱去氨基和羧基就能形成烃类。度。氨基酸同时脱去氨基和羧基就能形成烃类。这些烃类大部分为这些烃类大部分为C C1 1C C7 7。烃烃氨基酸分子结构图氨基酸分子结构图CH3CH2CH2CH2CH3CHCOOHCOOHCOOHCH2HNH2NH2NH2CHCH2NH2COOHCR碱基氨基酸：氨基碱基氨基酸：氨基 羧基羧基酸基氨基酸：氨基酸基氨基酸：氨基 羧基羧基第49页酶酶酶蛋白结构同蛋白质相同。酶蛋白结构同蛋白质相同。酶是是生物催化剂酶是是生物催化剂酶作用含有高度专一性，一个酶只对一酶作用含有高度专一性，一个酶只对一类或一个特定物质作用类或一个特定物质作用微生物经过酶起作用，对有机质进行改造。微生物经过酶起作用，对有机质进行改造。酶催化反应速度比酶催化反应速度比非催化反应高非催化反应高10108 810102020倍倍普通在常温、普通在常温、常压和中酸碱常压和中酸碱性条件下进行性条件下进行反应。条件改反应。条件改变就失去活性。变就失去活性。需要量少，需要量少，催化效率高，催化效率高，能够降低反能够降低反应活化能，应活化能，使反应速率使反应速率加大。加大。主要由氨基主要由氨基酸组成，并酸组成，并非全部蛋白非全部蛋白质都是酶，质都是酶，只有含有催只有含有催化作用蛋白化作用蛋白质才能称为质才能称为酶。酶。第50页木质素是植物细胞木质素是植物细胞壁主要成份，它包壁主要成份，它包围着纤维素并充填围着纤维素并充填其间隙形成了支撑其间隙形成了支撑组织。组织。第51页功效：功效：木质素在植木质素在植物组织中具物组织中具有增强细胞有增强细胞壁，粘合纤壁，粘合纤维作用。维作用。特点：特点：木质素性质木质素性质十分稳定，十分稳定，不易水解，不易水解，但可被氧化但可被氧化成芳香酸和成芳香酸和脂肪酸。在脂肪酸。在缺氧水体中，缺氧水体中，在水和微生在水和微生物作用下，物作用下，木质素分解，木质素分解，与其它化合与其它化合物生成腐殖物生成腐殖质。质。芳香族植物醇芳香族植物醇木质素分子木质素分子（一部分）（一部分）脱水缩合脱水缩合松柏醇松柏醇芥子醇芥子醇对香豆醇对香豆醇第52页二者都含有芳香结构特点二者都含有芳香结构特点丹宁组成和特点介于木质素和纤维素之间，丹宁组成和特点介于木质素和纤维素之间，主要出现在高等植物中。藻类含少许丹宁。主要出现在高等植物中。藻类含少许丹宁。丹宁主要单元，五倍子酸和鞣花酸结构丹宁主要单元，五倍子酸和鞣花酸结构丹宁主要丹宁主要出现在高出现在高等植物中。等植物中。比如，红比如，红树科树皮树科树皮中丹宁含中丹宁含量达量达2158%。树叶达树叶达6.5%。丹宁组成丹宁组成和性质接和性质接介于木质介于木质素和纤维素和纤维素之间。素之间。主要有几主要有几个羟基芳个羟基芳香酸如五香酸如五倍子酸、倍子酸、鞣花酸衍鞣花酸衍生物缩合生物缩合而成。而成。沉积有机质中芳烃主要起源，成煤主要有机组分。沉积有机质中芳烃主要起源，成煤主要有机组分。五倍子酸五倍子酸鞣花酸鞣花酸COOHOHOOHOHOHOHHOOHOOO第53页叶绿素叶绿素血红素血红素葫萝卜素、叶黄素等葫萝卜素、叶黄素等Fe沉积物中未见有叶绿素沉积物中未见有叶绿素a a分布，只有叶绿素分布，只有叶绿素b b（脱镁）（脱镁）Mg经过其连接吡咯经过其连接吡咯环形成卟吩核环形成卟吩核核第54页叶黄素叶黄素番茄红素番茄红素第55页C CH HO ON NH/CH/CO/CO/C蛋白质蛋白质53.053.07.07.023.023.016.016.01.581.580.330.33纤维素纤维素44.444.46.26.249.449.41.681.680.830.83木质素木质素62.062.06.26.231.931.91.181.180.390.39脂肪脂肪77.577.512.012.010.510.51.861.860.100.10蜡质蜡质81.081.013.513.55.55.52.002.000.050.05角质角质61.561.59.19.129.429.41.78(1.4)1.78(1.4)0.36(0.2)0.36(0.2)树脂树脂80.080.011.511.59.09.01.731.730.080.08孢粉质孢粉质59.359.38.28.232.532.51.661.660.41(0.3)0.41(0.3)色素色素76768.48.49.19.11.331.330.090.09丹宁丹宁51.351.34.34.344.444.41.011.010.650.65藻类、浮游生物藻类、浮游生物68.068.09.89.820202.22.21.731.730.220.22细菌、酵母细菌、酵母50.050.06.76.712.430.512.430.512.412.41.611.610.190.460.190.46浮游动物浮游动物57.057.08.58.533.033.01.791.790.430.43陆生植物陆生植物54.054.06.06.037.037.02.752.751.331.330.510.51植物木质部植物木质部50.050.06.06.044.044.01.441.440.660.66泥炭泥炭55556.56.536.036.02.52.51.411.410.490.49褐煤褐煤68686.06.024.024.02 21.051.050.260.26烟煤烟煤88884.54.56.56.51 10.610.610.060.06无烟煤无烟煤93933.53.53 30.50.50.440.440.0160.016石油石油848413.013.02 20.50.51.841.840.0040.004油页岩油页岩6785678571371321721703031.251.751.251.750.020.200.020.20藻煤藻煤76.976.910.410.47.67.61.51.51.611.610.070.07平均元素组成平均元素组成第56页123生物平均组成生物平均组成第57页第第1 1章章 生物化学组成及沉积有机质生物化学组成及沉积有机质 一、一、生物圈演变生物圈演变 二、二、有机碳地球化学循环有机碳地球化学循环 三、生物有机质化学组成三、生物有机质化学组成四、沉积有机质形成四、沉积有机质形成五、沉积有机质埋藏与演化五、沉积有机质埋藏与演化第58页沉沉积积有有机机质质来来源源生生物物种种类类浮游植物浮游植物细菌细菌高等植物高等植物浮游动物浮游动物水盆内水生生物起源水盆内水生生物起源水盆外陆源高等植物起源水盆外陆源高等植物起源混合起源混合起源有有机机质质主主要要来来源源第59页影响沉积有机质影响沉积有机质丰度主要原因丰度主要原因 水体环境物理参数水体环境物理参数 水体环境化学参数水体环境化学参数 水体环境生物参数水体环境生物参数 第60页水体环境物理参数水体环境物理参数是指沉积物和有机是指沉积物和有机质从中降落沉积介质从中降落沉积介质动态和静态物质动态和静态物理环境。理环境。水流速水流速粘土矿物与有机粘土矿物与有机质絮凝作用质絮凝作用水体深度与浪基面深度水体深度与浪基面深度沉积速度与沉降速度沉积速度与沉降速度上图表明上图表明：（1 1）颗粒被侵蚀始动流速大于搬运流速；）颗粒被侵蚀始动流速大于搬运流速；（2 2）无粘着力无涡流情况下，搬运粒度大小与流速成正比；）无粘着力无涡流情况下，搬运粒度大小与流速成正比；（3 3）粉砂、粘土、分散有机质颗粒始运流速与沉积临界流速相差很大。）粉砂、粘土、分散有机质颗粒始运流速与沉积临界流速相差很大。均一物质侵蚀曲线与沉积作用曲线均一物质侵蚀曲线与沉积作用曲线沉积作用作运搬用侵蚀作用第61页沉积物颗粒搬运方式沉积物颗粒搬运方式C C 滚动搬运滚动搬运B B 跳跃搬运跳跃搬运A A 悬浮搬运悬浮搬运水流方向水流方向第62页水体环境化学参数水体环境化学参数水体环境化学参数水体环境化学参数氧化氧化还原电位还原电位（Eh）酸碱度（酸碱度（PH）盐度：水盐度是其盐度：水盐度是其中所溶解固体物质中所溶解固体物质质量百分比。质量百分比。温度影响许多矿物温度影响许多矿物和气体溶解度，和气体溶解度，故对化学沉淀有故对化学沉淀有重大影响。重大影响。温度与蒸发作用对盐类矿物沉积有特殊作用，温度与蒸发作用对盐类矿物沉积有特殊作用，钙、镁、硫酸盐及钾、钠碳酸盐、氯化物等，钙、镁、硫酸盐及钾、钠碳酸盐、氯化物等，都需要一定封闭环境、气候酷热干燥、蒸发都需要一定封闭环境、气候酷热干燥、蒸发作用强烈水盆中才能形成。浅海碳酸盐沉积作用强烈水盆中才能形成。浅海碳酸盐沉积主要分布在北纬及南纬主要分布在北纬及南纬2030度温暖气候区。度温暖气候区。当代鲕粒岩和海滩岩水温标准为当代鲕粒岩和海滩岩水温标准为1530度。生物礁度。生物礁生活在大于生活在大于18度热带海洋中。度热带海洋中。正常海水含有质量正常海水含有质量35/1000可溶物，其含氯量为可溶物，其含氯量为19.4/1000。盆地内盐度大小对有机质保留相关。盆地内盐度大小对有机质保留相关。有机质起源与盐度相关。（图有机质起源与盐度相关。（图2-5）PH=7（中性介质）（中性介质），PH 7（碱性介质）。（碱性介质）。水介质是决定一些水介质是决定一些矿物会沉淀下来一个主要原因。（图矿物会沉淀下来一个主要原因。（图2-4）Eh=0为中性为中性,Eh0为氧化环境为氧化环境,Eh0为还原环境对氧化还原极为为还原环境对氧化还原极为敏感是价元素（敏感是价元素（Fe,Mn等）。惯用标志是含铁自生矿物：等）。惯用标志是含铁自生矿物：褐铁矿褐铁矿赤铁矿赤铁矿海绿石海绿石鳞绿泥石鳞绿泥石磷铁矿磷铁矿白铁矿和黄铁矿白铁矿和黄铁矿氧化氧化还原还原第63页PHEh有机质有机质 有机质有机质有机质有机质有机质有机质有机质等有机质等有机质有机质有机质有机质 有机物质有机物质在不一样在不一样Eh-pHEh-pH值条件下矿物值条件下矿物 -0.30.00.17.08.0第64页生物耐盐性与盐度关系生物耐盐性与盐度关系第65页水环境生物参数水环境生物参数水环境生物参数水环境生物参数提供有机质起源提供有机质起源改变沉积环境改变沉积环境加速沉积过程加速沉积过程消耗、改造有机质消耗、改造有机质生物既是沉积有机质提供者，又是影响有机质和沉积物沉积生物既是沉积有机质提供者，又是影响有机质和沉积物沉积主要环境原因，生物最少有以下几方面影响：主要环境原因，生物最少有以下几方面影响：生物高出产率，提供大量有机质起源。生物高出产率，提供大量有机质起源。珊瑚、苔藓虫、放射虫、颗石藻等。珊瑚、苔藓虫、放射虫、颗石藻等。生物活动引发生物活动引发CO2改变能够影响碳酸盐沉淀和溶解改变能够影响碳酸盐沉淀和溶解搬运。尤其主要是生物消耗氧气呼吸作用和部分搬运。尤其主要是生物消耗氧气呼吸作用和部分有机质分解消耗氧气、生成大量有机质分解消耗氧气、生成大量CO2、H2S、NH3、CH4等气体，造成下部水体和沉积物缺氧还原作用，等气体，造成下部水体和沉积物缺氧还原作用，有机质保留创造了条件。有机质保留创造了条件。有机质与粘土絮凝作用，既是物理过程，又是生化过程。有机质与粘土絮凝作用，既是物理过程，又是生化过程。沉积有机质以溶解形式和微粒形式存在于水盆中，可沉积有机质以溶解形式和微粒形式存在于水盆中，可经过黏土矿物和碳酸盐颗粒产生絮凝作用或经过动物形成经过黏土矿物和碳酸盐颗粒产生絮凝作用或经过动物形成粪粒作用，大大加速有机质、黏土、碳酸盐矿物沉积。粪粒作用，大大加速有机质、黏土、碳酸盐矿物沉积。生态系统中消费者和还原者都是以生物有机质为食。生态系统中消费者和还原者都是以生物有机质为食。尤其是细菌，既大量消耗各种有机质，本身又提供了尤其是细菌，既大量消耗各种有机质，本身又提供了更富类脂物有机质更富类脂物有机质。第66页四、不一样环境中沉积特征四、不一样环境中沉积特征1 1）海洋环境有机质沉积）海洋环境有机质沉积（1）沉积场所大；）沉积场所大；（2）远洋水域有机质起源单一）远洋水域有机质起源单一；（3）有机质有利沉积条件：表层生物产量高、下层）有机质有利沉积条件：表层生物产量高、下层 缺氧还原、连续较快沉积、絮凝作用加速沉积；缺氧还原、连续较快沉积、絮凝作用加速沉积；（4）高能带（滨海）不利于有机质沉积保留）高能带（滨海）不利于有机质沉积保留；（5）大陆架是海洋内有机质主要沉积区）大陆架是海洋内有机质主要沉积区 ；（6）远洋盆地是生物钙、硅质丰富沉积区和有机质）远洋盆地是生物钙、硅质丰富沉积区和有机质 贫乏沉积区；贫乏沉积区；（7）“堰塞堰塞”小洋盆和毗邻大陆架深海盆是有机质小洋盆和毗邻大陆架深海盆是有机质 主要沉积区。主要沉积区。第67页浮游植物浮游植物(藻类藻类)和浮游动物和浮游动物细菌细菌高等植物高等植物(较高进化阶段较高进化阶段)高等植物高等植物(较低进化阶段较低进化阶段)斜坡斜坡水水海平面海平面陆棚沉积物陆棚沉积物地质有史期间有