沉积单体烷烃生物标志化合物氢同位素组成的成岩作用影响机制及其示踪研究

Hydrogen isotopes of individual sedimentary alkane biomarker compounds in sediments have a widely applied prospect. However, their genesis is a scientific question needed to be resolved. Especially, the lack of systematic study of diagenetic effect on the hydrogen isotopic composition of the individual sedimentary alkane biomarker compounds limits its application.In this study, using the high temperature and high pressure simulation experiment and microbial degradation field natural simulation experiment method and GC-TC-IRMS hydrogen isotopic analytical technology, diagenetic simulation experiments will be performed on the samples formed under different climate and geography environment and diagenetic media condition. The hydrogen isotopic compositions of individual sedimentary alkane biomarker compounds and vitrinite reflectance of the solid residues will be determined. The genetic relationship between the hydrogen isotopic compositions of the individual sedimentary alkane biomarker compounds and thermal maturation, diagenetic medium, biogeochemistry will be studied and further, the effect of diagenetic elements on hydrogen isotopic composition of individual sedimentary alkane biomarker compounds, its influence degree and its influence regularity will be determined. The diagenetic genetic model and mechanism for hydrogen isotope of individual sedimentary alkane biomarker compounds under different climate and geography environmen will be established, and the tracing indicators for hydrogen isotopic genesis of individual sedimentary alkane biomarker compounds formed under different climate and geography environmen will be determined. This study will provide the scientific data and theoretic evidences for the wide appliance.

沉积单体烷烃生物标志化合物氢同位素具有广阔的应用前景，但是其成因特征是目前迫切需要解决的科学问题，特别是目前缺乏成岩作用对沉积单体烷烃化合物氢同位素组成影响的系统的基础研究，从而限制了其应用研究。应用高温高压模拟实验和微生物降解野外天然模拟实验方法及GC-TC-IRMS氢同位素测定技术，进行不同气候地理环境和成岩介质条件下样品的主要成岩作用的模拟实验，测定模拟获得的液态有机质中单体烷烃化合物氢同位素组成和固体残查Ro值；研究不同气候地理环境地区沉积单体烷烃化合物氢同位素组成与热成熟作用、成岩介质、生物地球化学作用等成岩作用要素之间的因果关系，确定成岩作用要素对沉积单体烷烃化合物氢同位素组成的影响、影响程度及其规律性；建立不同气候地理环境地区沉积单体烷烃化合物氢同位素的成岩作用的成因模式与机制及其成因示踪指标，为其应用研究提供科学数据和理论依据。

沉积单体烷烃生物标志化合物氢同位素具有广阔的应用前景，但是其成因特征是目前迫切需要解决的科学问题。本项目应用高温高压模拟实验方法，对不同地理位置和气候环境下形成的沼泽泥炭及不同沉积环境下形成的湖泊沉积物进行了加水及无水热模拟实验，测定了模拟获得的烷烃化合物及其氢同位素组成，研究了不同气候和沉积环境地区沉积单体烷烃化合物氢同位素组成与热成熟作用、成岩介质 、生物地球化学作用等成岩作用要素之间的因果关系。首次研究了不同地理纬度和气候环境下沉积正构烷烃在不同演化阶段的氢同位素组成分布型式及其差异性和在不同演化阶段这种差异性的保留程度，阐明了这种氢同位素组成分布型式及其差异性的成因机制。首次研究了不同沉积环境下沉积正构烷烃在不同演化阶段的氢同位素组成与差异性以及这种差异性在不同演化阶段的保留程度，阐明了这种氢同位素组成及其差异性的成因机制，建立了不同沉积环境下不同沉积正构烷烃氢同位素组成在热演化过程中的成因关系。在国际上，首次通过热模拟实验研究了从未成熟至过成熟连续热演化阶段，自然成岩水介质对沉积正构烷烃氢同位素影响，发现成岩水介质对沉积正构烷烃氢同位素的组成具有显著的影响，建立了不同水介质参与下热解的不同碳数正构烷烃δ D值之间的关系式。提出了不同水介质参与下和不同成熟阶段热解的正构烷烃氢同位素组成的差异指标，获得了不同水介质参与下和不同成熟阶段热解的正构烷烃氢同位素演化规律。在国际上，首次研究了从未成熟至高成熟阶段细菌成因正构烷烃氢同位素组成及其演化规律，研究发现成熟度和细菌成因正构烷烃的存在，明显地影响了热解正构烷烃氢同位素组成，提出了正构烷烃δD值可以作为正构烷烃细菌源的指标。这些研究成果为古代沉积有机质先质形成环境和有机质源及其演化程度的判识提供了正构烷烃氢同位素参考资料。

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