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类异戊二烯

  (2)样品的Pr/Ph值正在纵向上的改观特质自下而上为:Pr/Ph1→Pr/Ph 1→ Pr/Ph1,证据其重积处境为氧化→还原→氧化,该特质指示牛蹄塘组页岩变成进程中极有大概经验过间歇性的充氧进程,这一特质对页岩气勘察有利层段实在定具有首要事理。

  正构烷烃外,样品中还检测出了较高含量的类异戊二烯烃,如姥鲛烷、植烷和角鲨烯(图 5)。姥鲛烷(Pr)和植烷(Ph)最厉重的根源是光合生物的叶绿素a、细菌叶绿素a和b的植基侧链以及古细菌细胞膜;角鲨烯动作众环萜类、甾类和胡萝卜素的先驱物而遍及地存正在于性命体中,重积有机质中的角鲨烯厉重根源于古细菌的输入[27]。是以,正在样品中检出这些类异戊二烯烃物质,能够动作烃源物质发源于藻类、光合细菌和古菌类微生物的有力证据,这与微体古生物化石和正构烷烃散布特质所指示的有机质根源是划一的。

  岩芯样品采自宜宾珙县的一口自然气勘察井牛蹄塘组的取芯段(图 1)。牛蹄塘组及其同期地层(厉重包含:筇竹寺组、石岩头组、郭家坝组、水井沱组和小烟溪组)岩性和厚度的空间改观证据,扬子地台正在早寒武世工夫产生了一次遍及的海侵进程[13-14]。从岩相古地舆图能够看出,华南地块正在早寒武世可分为4个带(图 1b)[13-16],商酌所选样品的采样点位于台地内带(图 1b)。牛蹄塘组的上覆地层为明心寺组,二者之间为整合接触联系;其下伏地层为震旦系灯影组,二者之间为平行不整合接触联系。从牛蹄塘组的岩相划分能够看出,该地层的厉重岩相包含:页岩、泥岩、和粉砂岩(图 1c),出现微生物化石的层段就位于这3种岩相的上风散布层位,这些层段也是该地层有机质较为富集的层段(3 250~3 430 m),丰饶的有机质大凡变成于较为还原的处境,如此的重积处境也有利于微生物体的留存。

  固然从样子上能够看出这些微生物化石都出现出球形,但从其外观纹饰和局限样子特质仍能够将这些化石大致分为3类:齐心环状组织,外观滑润的球体以及细胞壁启齿的球体。图 3d,图 3f,图 3h所浮现的微生物化石均具有差异的齐心环状组织,这与现生的某些蓝藻绝顶一样(图 3l);但三个个人的压扁水平差异,此中,半埋于碳酸盐矿物中的化石(图 3f)压扁水平要分明低于其余两个埋藏于黏土矿物中的微生物化石。这厉重是因为泥、页岩成岩功用进程中黏土矿物会豪爽脱去其层间水,从而使得层间孔隙度大大低落,埋藏于此中的微生物化石会被热烈压实而趋于扁平。而被碳酸盐包裹的化石正在经验压实功用的进程中会受到碳酸盐矿物的维护,其压扁水平便不会那么高。图 3i,图 3j,图 3e所浮现的化石是具有滑润外观的球体,这类化石厉重存正在于碳酸盐矿物中,其压扁水平也不高,现生很众球状藻类和细菌都具有这种外观滑润的球体组织(图 3m,图 3n,图 3o)。图 3g,图 3k中的化石压扁水平最低,根基依旧了三维形态,从图中能够看出其恰巧镶嵌于黏土矿物和碳酸盐矿物变成的颗粒间孔隙中,矿物为其继承了绝大一面的上覆压力,是以该微生物化石的样子取得了较好地留存。正在该化石的细胞壁上再有一道分明的裂口,这证据该细胞也许正处于分离阶段,其特质与当代海洋中单细胞球状绿藻极为一样(图 3n,图 3o)。

  微生物厉重包含细菌、古菌、病毒以及一面真菌、小型原生生物、显微藻类等[1]。微生物的浮现能够追溯到地球演化的早期,现今出现最早的微生物及具有微生物组织的化石记实留存于澳大利亚西部距今~35亿年燧石岩中[2-4],而来自同位素的证据证据,地球早期性命行为正在距今~38亿年前就仍旧存正在[5-6]。自降生至今,微生物不停兴隆,依附极强的处境适当性,从极地冰层到深海热液喷口,从大陆岩石圈到深海重积物,它们遍及散布并攻克了地球生物圈的全部生境[1,7-8]。另外,因为微生物新陈代谢行为会从处境中摄取所需的物质,并合成各样酶,这会对处境的地球化学响应进程形成热烈的影响,进而操纵处境的物质和能量轮回[8]。近年来,海洋生态学商酌的商酌效率证据,以往被蔑视的微生物是环球海洋性命有机碳的主体组分,是海洋生态编制碳流和能流的厉重担负者[9]。恰是因为微生物正在固碳进程中的首要功用,地质史乘工夫很众烃源岩的变成都与微生物联系亲密。

  姥鲛烷和植烷的先驱物为叶绿素的植基侧链(植醇),其正在转化进程中受氧化还原前提影响很大。正在氧化前提下植醇会脱羧而优先转化为姥鲛烷,而正在还原前提下植醇会因为氢化功用而变成植烷。是以Pr/Ph值能够用来剖断重积处境的氧化还原前提,当Pr/Ph 1时,证据烃源岩处于缺氧的还原重积处境,当Pr/Ph1时,证据烃源岩处于氧化的重积处境[28-29]。样品的Pr/Ph值为0.83~1.23,深度为3 371~3 402 m的O2~O3号样品的Pr/Ph 1,证据其重积处境为还原前提;而样品O1和O5的Pr/Ph值折柳为1.22和1.23,证据其变成于氧化处境。从样品Pr/Ph正在纵向上的改观特质能够出现,商酌层段重积处境并不是向来处于缺氧形态,正在其变成进程中极有大概经验过间歇性的充氧进程。样品的Pr/nC17值为0.79~1.28,其改观趋向与Pr/Ph值雷同;而Ph/nC18值为0.34~1.01,其改观没有分明的法则(外 1)。

  微生物化石样子观测及化学组分测试采用美邦科视达公司产QuantaTM450处境扫描电子显微镜(FSEM)-X射线能量散射谱(XEDS)编制。样品前处分进程为:敲取岩芯核心部位的别致面,置于无水乙醇中超声波洗濯5 min,低温(60℃)烘干后镀金,测试正在仪器高真空形式下举行。

  岩芯正构烷烃和类异戊二烯类化合物测试程序为:(1)先用超纯水对岩芯样品举行超声波洗濯3遍,以除去钻井液中的水溶性鸠合物;再用二氯甲烷对样品举行超声波洗濯3遍,以除去岩芯外观来自油基钻井液的有机物污染;样品冻干后,磨碎过100目筛。(2)确实称取10 g已研磨样品,加10 g焙烧过的无水硫酸钠,混匀后用滤纸包样,活化铜片脱硫,用二氯甲烷一连提取24 h。提取液正在扭转蒸发仪上浓缩至约2 mL,加5 mL的正己烷置换溶剂,净化后的液体用轻柔的高纯氮气吹至0.2 mL,氮吹后的样品中出席硅烷化试剂(BSTFA)60μL,密封并充氮维护,正在70℃前提下加热3 h,安排歇宿。样品冷却后,出席4μL内标物放入冰箱中待测。(3)生物标识化合物检测采用GC-MS解析(Agilent,7890A/5975C),色谱柱为HP-5MS毛细管柱(30.0 m×0.32 mm×0.25 μm)。载气为高纯氦气,流速为1 mL/min,进样口温度280℃,升温轨范为初始温度50℃,依旧1 min后以20℃/min升温至200℃,然后再以10℃/min的速率升温至290℃,依旧15 min。无分流进样,进样量1μL。EI电离源70 eV,离子源温度230℃。全扫描形式收罗数据,行使内标法对可溶有机质举行定量。解析所用的正己烷、二氯甲烷试剂均为农残级,购自美邦Fisher公司。无水硫酸钠(解析纯)于550℃马弗炉中灼烧8 h,置于干燥器中冷却备用;滤纸和脱脂棉经二氯甲烷抽提72 h后风干,密封干燥备用。

  牛蹄塘组出现微生物化石的层段为3 250~3 430 m的泥、页岩层段,正在扫描电镜照片中能够出现少许具齐心环状组织和球形细胞状颗粒,无论从样子仍旧巨细上这些颗粒都与藻类或细菌绝顶一样(图 3a~图 3k)。很众以往的商酌效率都报道过这类化石的存正在,如前寒武纪燧石岩中的蓝藻化石[2-4],留存于古生代燧石岩和碳酸盐岩中的细菌化石[12,17]。但因为微生物化石个人及其渺小,且通常被矿物和岩石基质所包裹,是以,微生物化石样品前处分程序中大凡都包含酸蚀进程(HCl或HF),但正在酸蚀进程中又会正在样品上变成少许外部样子与微生物化石难以辨别的次生矿物重淀[18],这就为化石的判断事务带来了困穷。为了避免次生矿物的变成,本商酌所采取的样品均未经由酸蚀处分,不会形成此类污染。除次生矿物污染外,当代微生物的污染是导致微生物化石误判的另一个厉重原由。驱除当代微生物污染最常用的技巧便是旁观并解析来自微生物化石的埋藏学特质,大凡一个化石埋藏或半埋藏于岩石基质或矿物中,或是化石正在某种水平上出现出经验过压实的特质,就能够将其认定为原生微生物化石而非污染物[17-18]。另外,采用无水乙醇超声波洗濯,不单能洗去样品外观的污染物(包含粘附于外观的矿物碎屑和当代微生物),还会使少许黏土矿物层和岩石基质零落,使包裹于此中的微生物化石暴暴露来。图 3d~图 3h中全部化石都出现出半埋藏的特质,图 3a,图 3b,图 3c,图 3i,图 3j,图 3k中白色箭头所标示的化石处于埋藏形态,加之全部化石都有差异水平的压扁外象,据此可猜想这些化石是原生的,而非污染物。

  化石之间化学因素浮现这种分歧厉重是由其正在成岩进程中所处流体介质的因素分歧酿成的,被矿物包裹的化石大凡浮现出与矿物一样的化学因素,是以,图 4a中的化石除C和N外其余因素都与黏土矿物雷同,图 4c中的化石因素则与碳酸盐一样;而图 4e中化石处于孔隙中,其改观厉重受到热降解功用的影响,是以因素较之于前两者更粗略。纵然化学构成和含量上存正在分歧,但从这些化石中都能检测出含量较高的C、N和O,这3种元素是组成当代藻类、细菌和真菌等微生物细胞壁的厉重元素[1,22]。除当代微生物外,C、N和O也是有机化石的厉重化学因素,Cody等用近边X射线罗致光谱(XANES)证据,留存于古生代白云岩中的几丁质-卵白质搀和物的厉重元素化学因素便是C、N和O[23]。是以,这些化石同时含有较众的C、N和O为其源于微生物供给了有力的证据。

  大凡状况下,低碳数nC15、nC17、nC19)正构烷烃大凡代外藻类根源的有机质输入[10],而牛蹄塘组页岩储层的正构烷烃构成并未显示出常睹的奇碳上风。盛邦英等商酌出现,不光低碳数正构烷烃奇碳上风能够反响有机质的微生物输入,同样,正构烷烃低碳数偶碳上风也大概反响原始有机碳母质中来自某些微生物所特有的偶碳正烷烃上风[25];另外,偶碳上风还大概与某些特定的地质处境有亲密联系,如高盐度、强还原前提。除低碳数偶碳上风外,样品正构烷烃的双峰散布还指示了底栖和浮逛藻类的双重输入[26]。

  商酌区牛蹄塘组地层厉重岩相有3种:粉砂岩、页岩和泥岩。粉砂岩相段以钙质胶结石英粉砂岩为主,夹有一面薄层泥岩,从粒度改观上可出现出韵律特质。粉砂岩相段岩石颜色以灰色为主,镜下矿物组分显示其有机质含量不高,玄色有机质不匀称地分离于岩石基质中,粉砂因素厉重是石英,偏光下成灰白色,加石膏补色器后变为二级蓝色,碳酸盐胶结物呈它形充填与粉砂石英的粒间孔隙中,过问色为高级白(图 2a~图 2c)。页岩岩相段岩石黏土矿物含量较高,以伊利石、蒙脱石及其混层矿物为主,有机质含量较之于粉砂岩要高,有机质和黏土矿物沿长轴对象出现出必然的定向性;碎屑组分以石英和长石为主,过问色均为一级灰白,碳酸盐矿物组分较少(图 2d~图 2f)。泥岩相段岩石有机质含量最高,有机质呈细粒状较为匀称地分离于岩石基质中,无机矿物组分粒度较细且巨细匀称(图 2g~图 2i)。

  牛蹄塘组宽裕机质页岩是遍及散布于上扬子区域的一套变成于早寒武世筇竹寺期的海相页岩,也是南方海相页岩气勘察的中心层位,但因为其期间较老,深埋功用使得其热演化水平很高,这就为重积有机质组分判断和根源示踪带来了困穷。该层位的干酪根组分大凡呈玄色和深棕色无定型态和絮状,正在以往事务中大凡将其判断为Ⅰ型或Ⅱ1型干酪根。因为Ⅰ型和Ⅱ1型干酪根大凡被以为是根源于菌、藻类微生物功用[10-11],是以,牛蹄塘组页岩中的有机质根源于菌、藻类微生物的意见仍旧被大师经受。谢小敏等正在该地层底部的硅质岩段出现了碳质细菌状化石[12],也为有机质的菌、藻类发源供给了化石证据,但硅质岩层位以上的宽裕机质页岩段尚短少直接的微生物化石证据。本商酌正在对牛蹄塘组宽裕机质页岩储层段举行细腻商酌的进程中出现了微生物化石,同时,来自该层段的有机地球化学数据也具有微生物发源的特质,这就为牛蹄塘组页岩储层中有机质的微生物发源供给了有力证据。

  (1)下寒武统牛蹄塘组宽裕机质页岩段微生物化石的出现为有重积有机质的微生物发源供给了直接的化石证据;另外,牛蹄塘组页岩的正构烷烃体具有低碳数偶碳上风,加之类异戊二烯烃的检出,进一步证据了该层段重积有机质发源于微生物功用。

  来自牛蹄塘组页岩差异层位的岩芯检测出了nC12~nC32无缺的正构烷烃序列,全部样品都呈双峰态散布,其主峰碳为nC16,除样品O5的次峰为nC27外,其余样品的次峰均为nC23(图 5)。nC17/nC31值为0.99~9.49,nC21-/nC22+值为1.01~2.50,显示出轻烃组分拥有绝对上风;而除样品O2的CPI(碳上风指数,谋略公式据文献[24])为1.07为奇碳上风外,其余样品的CPI均小于1,为分明的偶碳上风(外 1)。


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