[01177495]新分子标志物的发现及其在石油勘探及古环境恢复中的应用

① 课题来源与背景; 课题来源于国家自然科学基金委。分子标志物在基础地质研究领域以及石油的成因、油气成藏等油气勘探领域发挥了巨大的作用。随着石油勘探逐渐转向复杂成因油气藏、非常规油气资源等领域,随着重大地质事件、古环境恢复、生命演化等重大地质问题研究的深入,对分子标志物的基础研究工作提出了更多、更高的要求。 ② 研究目的与意义; 本课题研究目的是鉴定和发现一系列新的分子标志物;确定其成因及演化机理;建立相关的地球化学指标,探索它们在确定有机质生源构成、沉积环境研究中的意义;探索新的示踪油气运移方向的地球化学参数;利用分子标志物恢复新元古界“雪球”时期的古环境及生命演化过程。 主要意义在于：推进有机地球化学基础理论研究;推动油藏地球化学的发展,有助于解决复杂成因油气藏的成藏问题;为古环境恢复、生命演化等重大基础地质问题提供更有效的分子标志物证据。 ③ 主要论点与论据; 主要论点之一： 石油中的烷基二苯并噻吩、烷基萘具有运移分馏效应,建立了二苯并噻吩总量、二甲基萘/甲基萘、三甲基萘/甲基萘等三个示踪参数。 主要论据：硫原子具有较高的电负性,在运移过程中形成氢键而产生运移分馏效应;不同甲基取代萘由于溶解度的差异而产生运移分馏效应;砂岩和碳酸盐岩油藏的实例研究证实了二苯并噻吩和烷基萘是有效的示踪参数;对轻质油、凝析油藏,烷基二苯并噻吩和烷基萘取得了理想的示踪效果。 主要论点之二：首次系统地鉴定了烷基二苯并噻吩系类和苯并萘并噻吩系列,纠正了前人三个鉴定错误的二甲基二苯并噻吩异构体。 主要论据：质谱图比对、保留时间对比、标准物质共注实验对上述烷基取代异构体进行了鉴定;化学结构与性质的对比和地质证据,确定了二苯并噻吩和联苯的成因联系。 主要论点之三： 首次在沉积有机质中新发现和鉴定了C38～C39-二甲基苯基类异戊二烯烃类,首次在中国沉积盆中检出丰富的C40-芳基类异戊二烯烃类分子标志物。 主要论据：C40-芳基类异戊二烯烃类在柴达木盆地盐湖相沉积有机质中首次检测出;确认紫硫细菌和绿硫细菌是其生物先质;丰富的C40-芳基类异戊二烯烃类指示高含硫的缺样环境;经过质谱图对比,确认两类新的二甲基芳基类异戊二烯系列化合物。 主要论点之四：新发现短链羊毛甾烷、D环短链甾烯、长链中间单甲基支链烷烃等三类新的新的甾类生物标志化合物。 主要论据：质谱对比、化学结构与演化机理证实上述分子标志化合物的存在;甾核以及侧链上的烯键和C-S键等弱键的易断裂,使得成岩衍生物或中间产物发生开环作用或断开作用形成短链化合物;该成果对揭示低熟油、非常规天然气的成因机理具有重要的意义。 主要论点之五：扬子区新元古代“雪球”地球并非完全冰封,存在开放水体和透光带,生命的演化严重减弱但未完全停止,经受了严酷环境而存活下来的生物对其后的“寒武纪生物大爆发”具有重要的意义。 主要论据：在南沱冰碛层中检测出一定丰度的来自叶绿素的姥鲛烷和植烷,表明雪球时期,光合作用并未停止;南沱冰碛层有机碳含量和姥鲛烷+植烷的绝对含量相比冰间沉积物和下寒武统岩石低1-2个数量级,表明生命活动严重减弱;在冰碛物中发现一定丰度甾萜类化合物,证明真核和原核生物的演化并未停止,这些生物对后来的寒武纪生命大爆发具有重要的意义。 ④创见与创新; 创新点之一：论证了二苯并噻吩、烷基萘的运移分馏效应,建立了三个相关的示踪参数,并具有适用性广、参数简单易得等优点; 创新点之二：新检测和鉴定了C38-39-二甲基苯基类异戊二烯烃类、短链羊毛甾烷、D环短链甾烯、长链中间单甲基支链烷烃等四类新的生物标志化合物,确定了其生物来源和地球化学意义; 创新点之三：首次系统、完整地鉴定了甲基、二甲基、三甲基和四甲基二苯并噻吩系列、苯并萘并噻吩系列,为进一步研究这些化合物的地球化学意义奠定了坚实的基础; 创新点之四：利用姥鲛烷、植物、甾萜类生物标志化合物的分布特征,从分子标志物角度论证了扬子区新元古代末期“雪球”地球时期的古环境和生物演化特征。 ⑤ 社会经济效益与存在的问题 新分子标志物的鉴定和发现,对推动有机地球化学的基础研究具有重要意义;相关参数的建立能为研究古环境、重大地质事件、生命的演化等地球科学领域的重要研究课题提供更多、更有效的分子标志物证据。我国国民经济增长和社会发展对石油资源的需求迅速增加,而石油资源的勘探愈加艰巨,新的示踪分子标志物和地球化学参数的建立对研究我国复杂成因及来源的油气藏成藏问题具有重要的实践价值。 存在问题：还需进一步探索系列新分子标志物在地球科学中的应用,用这些新的分子标志物更好地研究地质时间、古环境和生命的起源与演化等地球科学热点问题。 ⑥ 历年获奖情况; 无。