石油与天然气地质学教材word版.doc

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1、第四节稳定碳同位素   同位素：指元素周期表中原子序数相同，原子量不同的元素。   稳定同位素：指原子核的结构不会自发的发生改变的同位素。   稳定同位素有两个最显著的属性：1.稳定性：即经过复杂的化学反应之后，原子核结构不发生变化。2.分馏作用：指同位素在两种同位素比值不同的物质之间进行分配。一、稳定同位素分馏机理   分馏作用是稳定同位素的属性之一，碳稳定同位素的分馏机理有：   1.同位素的交换反应：是化学物质间，不同相或单个分子发生的同位素重新分配。   12CO2+13CH4=13CO2+12CH4   13C

2、O2+H12CO3-=12CO2+H13CO3-   2.光合作用的动力效应：植物在光合作用过程中，富集12C，而使13C进一步减小。   3.热力和化学反应的动力效应：   -C-C-键的稳定性顺序：-13C-13C>-13C-12C->12C-12C-。   在低温条件下，形成的烃类，富集12C；在高温条件下形成的烃类，富集13C。   4.同位素的物理化学效应：   蒸发：气相富集轻同位素12C，夜相富集13C；扩散：先扩散12C，残余13C。二、稳定同位素在自然界的分布、比值符号和标准   同位素比值的测量和对比

3、单位一般是用千分数（‰）表示。      式中：Rs:为样品的同位素比值；Rr：为标准的稳定同位素的比值。各国用各自的标准计算Rr，再换算成PDB标准。   标准之间的换算公式：      式中：δ13CB：为求取对B标准的δ值；   δ13CA：为测得对A标准的δ值；   RAr、RBr：为A、B标准的13C/12C比值。三、油气中碳同位素的组成特征   1、原油     δ13C一般为-22‰～-33‰，平均值为-25‰～-26‰。     ①海相原油δ13C值较高，为-27‰～-22‰；       陆相原油δ13

4、C值偏低，为-29‰～-33‰。     ②随组分分子量的增大,急剧增大     烷烃<芳烃<胶质<沥青质，烷烃<环烷烃，正构烷烃<异构烷烃，芳烃随环数增加δ13C值增大，可溶沥青<干酪根。    2、天然气    δ13C随天然气成熟度的增大而增大，    生物成因气:≤-60‰～-95‰ 低    热解成因气:-50‰～-20‰   高    以上两种气的混合气:-50‰～-60‰     天然气成份中：δ13C1<δ13C2<δ13C3<δ13C4，分子量增加，增大。  四、油气中碳同位素和氢同位素之间的关系  石

5、油的δD与δ13C值没有明显的相关关系。  天然气的δD与δ13C存在不很明显的关系