有機地球化學
有機地球化學
有機地球化學是地球化學的一個分支。研究地質體中有機質的組成、結構、起源和演化的學科。研究內容包括:有機質的分佈和類型、有機質的起源和演化,是有機金屬成礦理論研究的重要新領域。
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紀蘇聯В.И.維納茨基 《圈》、《球化概論》專著,系統論述殼碳質球化。
領導籌建專業驗室──質驗室。
1934年德國化學家A.特賴布斯從原油、煤和頁岩中分離鑒定出了色素──金屬卟啉化合物,並證明了石油是生物成因的。
60年代以來開始盛行乾酪根降解成油的石油成因新觀點,並在生油岩評價與油源對比方面成功地採用了許多新方法、新技術。由於採用了各種色譜技術、色譜-質譜-電子計算機、核磁共振、高分辨電子顯微鏡等,已能從分子水平研究地質類脂物,並已深入研究和新發現了許多重要的生物標誌化合物或分子化石;對高分子量有機質,如腐殖酸與乾酪根等的研究也正在開始取得突破。
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地質體中的有機質主要有3類。
地質類脂物 指沉積有機質(含煤、石油)中能夠溶於醚、苯、氯仿等有機溶劑而不溶於水的一大類有機化合物。包括烴類、醇類、有機酸(如脂肪酸)、甾族化合物及其衍生物。地質類脂物直接來源於生物脂類,能夠較好地反映原始母質、沉積與成岩環境。因其分子量較低,易於研究,是目前研究得最深入的一類有機質。其中一部分已成為有廣泛意義的生物標誌化合物或分子化石。生物標誌化合物是沉積地層中檢測到的有機化合物,其基本骨架類似於天然產物中某種已知結構的化合物。例如氧釩脫氧葉紅初卟啉與其生物的天然產物──葉綠素a相聯繫,具有相類似的分子骨架。生物標誌化合物為可燃礦產成因與評價提供了大量行之有效的信息與指標,在油氣勘探評價中具有重要意義。
腐殖酸可溶於無機鹼的沉積有機質。包括兩大類,鹼抽提液用無機酸處理后,沉澱的部分叫胡敏酸,不沉澱的部分稱富啡酸。腐殖酸是原始有機物腐爛分解后,進一步聚合為乾酪根的中間產物,分子量約為700~300000,廣泛分佈於土壤以及湖沼、海洋和泥炭等近代沉積物中。
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現已建立起初步的有機質演化模式,這一模式已為石油成因的現代觀點奠定了理論基礎。
有機碳演化則是天體(包括地球)演化過程中,無機物質(如甲烷、水、二氧化碳和氨等)逐步演化產生簡單有機化合物和生物大分子,以及在生物圈出現后,這些有機質的進一步演化。
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許多沉積金屬礦床的成因與有機質有著十分密切的聯繫。有機質在成礦元素的遷移和富集過程中起著十分重要的作用,如吸附作用、化學沉積作用和形成較穩定的有機-金屬絡合物。有機質與鈾、鍺、釩、鉬、銅、鐵、錳、鈷、鎳、金、銀、汞、鋁、鋅、鎘等成礦元素的遷移和富集有著密切的聯繫。層控礦床和層狀硫化物礦床的有機地球化學研究,特別是層控礦床成因與油氣礦藏成因、演化關係的研究,是有機金屬成礦理論研究的重要新領域。
研究現代沉積物與水體(包括沉積物孔隙水)中有機質的組成與分佈。這一研究有助於闡明沉積岩的成因以及石油、天然氣與煤的早期形成作用。深海沉積物中已發現許多屬於陸源的生物標誌化合物,如芘、高碳數烷烴、二萜類,證明了濁流沉積物來源於大陸邊緣。在湖沼方面,對比研究了不同湖泊沉積物的有機地球化學特徵,例如形成於大型淡水湖泊、微鹹水湖泊、鹽湖和火山碎屑岩湖泊相的生油岩的有機地球化學特徵各不相同。
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20世紀50年代模擬原始大氣環境合成了眾多的氨基酸,證明從原始大氣中的簡單分子可以合成在生物學上有重要意義的有機分子,同時也證明隕石等宇宙物質和地球古老岩石中發現的有機化合物是生命前期化學演化的物質基礎和直接證據。至今已從隕石中鑒定出52種氨基酸(主要是非蛋白氨基酸)及其他有機質,如烴類、雜環化合物、脂肪酸等。用這些分子化石,並結合非洲南部大陸岩層中發現的類細菌和類藻化石,可以證明生命在地球上至少已存在30億年。
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地球形成早期階段的碳循環屬於前生期化學演化,化學演化是解決生命起源的一把鑰匙,將會受到相當的重視。
石油成因現代理論的產生,促進了石油資源的遠景評價和地質勘探工作。
油氣地球化學等應用領域將會相應地獲得重要進展。
[1]教育手拉手 http://www.jysls.com/thread-314985-1-1.html
[2]科學網 http://www.sciencenet.cn/classinfo/info.aspx?id=7584