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干酪根（不溶于常規有機溶劑的有機質(zhì)）

次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-05-22

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干酪根

不溶于常規有機溶劑的有機質(zhì)

干酪根，是沉積物中一切不溶于常規有機溶劑和非氧化無(wú)機酸、堿的有機質(zhì)。

這一概念已逐漸被石油地質(zhì)界和地球化學(xué)界所接受。與其相對應，巖石中可溶于有機溶劑的部分，稱(chēng)為瀝青（Bitumen )。常用的有機溶劑如氯仿、苯、甲醇一苯等皆為非極性化合物，并且是在80℃以下進(jìn)行抽提的。

基本信息

中文名	干酪根
外文名	kerogen
提出時(shí)間	1979年
化學(xué)成分	C、H、O和少量S、N組成
來(lái)源	沉積有機質(zhì)
分類(lèi)	一型干酪根二型干酪根三型干酪根

收起

干酪根概念的提出

White（1915）：用人工蒸餾或天然演化能產(chǎn)生石油的沉積有機質(zhì)。

Hunt（1958）和Forsman（1963）：分散在古代沉積物中不溶于有機溶劑的有機組分。

Tissot和Welte（1978）：沉積巖中急不溶于含水的堿性溶劑，也不溶于有機溶劑的有機組分。

Hunt（1979）：指不溶于非氧化的酸、堿溶劑的沉積巖中全部分散有機質(zhì)。

Durand（1978）：沉積物中不溶于常用有機溶劑的所有有機質(zhì)。

國內：干酪根是指不溶于非氧化的無(wú)機酸、堿和有機溶劑的一切有機質(zhì)。

干酪根的分析方法

通過(guò)燃燒法測定干酪根中H、C、O元素的含量；在顯微鏡下觀(guān)測干酪根的顯微組成；在電子顯微鏡下觀(guān)察干酪根的顯微組成；利用巖石熱解色譜分析干酪根中氫、氧指數；利用紅外光譜可測定干酪根中基團的含量。

干酪根的性質(zhì)

干酪根的物理性質(zhì)

干酪根密度-反射率與其類(lèi)型和成熟度的關(guān)系

含有機質(zhì)的沉積巖通過(guò)鹽酸（

）除去碳酸鹽巖礦物后，再用氫氟酸（

）除去菱鐵礦等雜質(zhì)后，利用重力分異原理除去粘土礦物等，所得到的干酪根是一種細小、柔軟的無(wú)定形粉末，顏色為褐—黑色，在顯微鏡透射光下呈淺黃色至深褐色，多數為多孔、非晶質(zhì)顆粒，其折射率和相對密度等物理性質(zhì)與煤等天然有機質(zhì)相似，但其反射率和相對密度受干酪根類(lèi)型和成熟度的控制。

干酪根的化學(xué)性質(zhì)

1. 干酪根的元素組成中，主要以C、H、O元素為主，含有少量的N、S、P及微量金屬元素。C元素含量一般為70%～85%，H元素一般為3%～10%，O元素一般為3% ～20%。由于干酪根是一種高分子聚合物，因此沒(méi)有一定的組成。

2. 影響干酪根元素組成主要因素包括：有機質(zhì)母質(zhì)類(lèi)型、有機質(zhì)的沉積環(huán)境、有機質(zhì)熱演化程度。

3. 通常水生生物來(lái)源的干酪根富含H、N；而以陸源高等植物來(lái)源的干酪根一般含C量較高；深水還原條件下或海相形成的干酪根中富含H、N；而在近岸氧化環(huán)境中形成的干酪根則貧H、N。

隨著(zhù)有機質(zhì)的熱演化程度增加，油氣的大量生成，殘余干酪根中C含量相對增加。

干酪根的顯微組分特征

干酪根顯微組分的劃分是從煤巖學(xué)的基礎上發(fā)展起來(lái)的。根據煤和有機質(zhì)在顯微鏡下的特征，在煤巖學(xué)中將有機顯微組分劃分為三大類(lèi)：殼質(zhì)組、鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組；而在油氣地球化學(xué)中，將干酪根的顯微組分劃分為類(lèi)脂組、殼質(zhì)組、鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組。

目前國內普遍通行的分類(lèi)方法是根據干酪根類(lèi)型指數——TI值來(lái)進(jìn)行分類(lèi)，具體辦法是將鑒定的各組分百分含量代入下式計算TI值：

干酪根的類(lèi)型

干酪根主要類(lèi)型與演化途徑

Ⅰ型干酪根：

原子比一般大于1.5，

原子比一般小于0.1，主要來(lái)源于藻類(lèi)和微生物的脂類(lèi)化合物，以生油為主。

Ⅱ型干酪根：

原子比1.0～1.5，

原子0.1 ～ 0.2，主要來(lái)源于浮游動(dòng)、植物和微生物，既能生油，也能生氣。

Ⅲ型干酪根：

原子比一般小于1.0，

原子比可達0.2或0.3，來(lái)源于陸地植物的木質(zhì)素、纖維素等，以成氣為主。

Ⅳ型干酪根：

原子比約0.5 ～0.6，

原子比大于0.3，為殘余有機質(zhì)或再循環(huán)有機質(zhì)，其生烴能力極低。

干酪根的結構

不同類(lèi)型干酪根的結構成分示意圖

80年代以來(lái)，人們通過(guò)對干酪根進(jìn)行高溫熱解或低溫降解，使其成為低分子量產(chǎn)物，揭示出它們含有活有機體中鑒定出來(lái)的全套有機結構，包括掂類(lèi)、街族、葉琳、氨基酸、糖、按酸、酮、醇、烯烴和醚橋。

對干酪根的成分結構研究最詳細的是美國尤英塔盆地第三系始新統綠河頁(yè)巖和原蘇聯(lián)愛(ài)沙尼亞奧陶系庫克頁(yè)巖。尤其前者曾經(jīng)美國、英國、法國及南斯拉夫等國學(xué)者用不同方法加以研究，獲得了類(lèi)似結論：由碳、氫、氧、硫、氮等元素組成，含脂肪族化合物甚多，環(huán)狀化合物占優(yōu)勢；結構呈三維網(wǎng)狀系統，由鏈狀橋所交聯(lián)的多個(gè)核被橋鍵和各種官能團聯(lián)接而成，圖為B. P. Tissot等提出的綠河頁(yè)巖干酪根結構示意圖。

干酪根的元素及化合物組成和結構變化都很大，干酪根的類(lèi)型和演化程度不同，具有不同的結構模型，因此，不可能存在干酪根的單一結構模型。

干酪根鏡下結構特征

我國黃縣褐煤有機質(zhì)的結構與綠河干酪根及腐泥煤的結構不同。秦匡宗等研究表明，黃縣褐煤的主要結構參數為：芳碳率0.59;芳氫率0.21;芳族取代率0.54;芳族內平均環(huán)數為2。以100個(gè)碳原子為基準，結合元素分析，其化學(xué)結構式為

，設雜原子氮與硫均以雜環(huán)狀態(tài)存在。

干酪根的演化史

地史上，從前寒武紀到泥盆紀，沉積有機質(zhì)的唯一來(lái)源是海洋浮游植物（藻類(lèi)）和細菌，在泥盆紀以后，高等植物開(kāi)始重要起來(lái)。尤其是在成煤作用上。但就對沉積有機質(zhì)的貢獻來(lái)看遠不及海洋浮游植物和細菌。這主要基于下列原因：

1. 地史上高等植物的出現明顯晚于浮游植物。

2. 無(wú)論古今，海域面積明顯大于陸地。

3. 浮游植物與細菌比高等植物高產(chǎn)。

因此，海洋浮游植物與細菌提供的沉積有機質(zhì)的總量要比陸生高等植物大得多。以植物為例，現今陸地上年產(chǎn)量不及總產(chǎn)量的1/7。浮游植物、細菌以及高等植物等隨著(zhù)沉積埋藏逐漸演化為有機質(zhì)，沉積有機質(zhì)演化為腐殖酸，進(jìn)而演化到干酪根。

參考資料

[1]

傅家謨，秦匡宗主編；王廷芬等著(zhù) . 干酪根地球化學(xué) . 廣州 : 廣東科技出版社，1995-12-01

[2]

張厚福等著(zhù) . 石油地質(zhì)學(xué) . 北京 : 石油工業(yè)出版社，1999-09-01

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