干酪根（不溶于常规有机溶剂的有机质）

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更新时间：2023-05-22
干酪根
不溶于常规有机溶剂的有机质
干酪根，是沉积物中一切不溶于常规有机溶剂和非氧化无机酸、碱的有机质。
这一概念已逐渐被石油地质界和地球化学界所接受。与其相对应，岩石中可溶于有机溶剂的部分，称为沥青（Bitumen )。常用的有机溶剂如氯仿、苯、甲醇一苯等皆为非极性化合物，并且是在80℃以下进行抽提的。
基本信息
中文名
干酪根
外文名
kerogen
提出时间
1979年
化学成分
C、H、O和少量S、N组成
来源
沉积有机质
分类
一型干酪根二型干酪根三型干酪根
收起
干酪根概念的提出
White（1915）：用人工蒸馏或天然演化能产生石油的沉积有机质。
Hunt（1958）和Forsman（1963）：分散在古代沉积物中不溶于有机溶剂的有机组分。
Tissot和Welte（1978）：沉积岩中急不溶于含水的碱性溶剂，也不溶于有机溶剂的有机组分。
Hunt（1979）：指不溶于非氧化的酸、碱溶剂的沉积岩中全部分散有机质。
Durand（1978）：沉积物中不溶于常用有机溶剂的所有有机质。
国内：干酪根是指不溶于非氧化的无机酸、碱和有机溶剂的一切有机质。
干酪根的分析方法
通过燃烧法测定干酪根中H、C、O元素的含量；在显微镜下观测干酪根的显微组成；在电子显微镜下观察干酪根的显微组成；利用岩石热解色谱分析干酪根中氢、氧指数；利用红外光谱可测定干酪根中基团的含量。
干酪根的性质
干酪根的物理性质
干酪根密度-反射率与其类型和成熟度的关系
含有机质的沉积岩通过盐酸（
）除去碳酸盐岩矿物后，再用氢氟酸（
）除去菱铁矿等杂质后，利用重力分异原理除去粘土矿物等，所得到的干酪根是一种细小、柔软的无定形粉末，颜色为褐—黑色，在显微镜透射光下呈浅黄色至深褐色，多数为多孔、非晶质颗粒，其折射率和相对密度等物理性质与煤等天然有机质相似，但其反射率和相对密度受干酪根类型和成熟度的控制。
干酪根的化学性质
1. 干酪根的元素组成中，主要以C、H、O元素为主，含有少量的N、S、P及微量金属元素。C元素含量一般为70%～85%，H元素一般为3%～10%，O元素一般为3% ～20%。由于干酪根是一种高分子聚合物，因此没有一定的组成。
2. 影响干酪根元素组成主要因素包括：有机质母质类型、有机质的沉积环境、有机质热演化程度。
3. 通常水生生物来源的干酪根富含H、N；而以陆源高等植物来源的干酪根一般含C量较高；深水还原条件下或海相形成的干酪根中富含H、N；而在近岸氧化环境中形成的干酪根则贫H、N。
随着有机质的热演化程度增加，油气的大量生成，残余干酪根中C含量相对增加。
干酪根的显微组分特征
干酪根显微组分的划分是从煤岩学的基础上发展起来的。根据煤和有机质在显微镜下的特征，在煤岩学中将有机显微组分划分为三大类：壳质组、镜质组和惰质组；而在油气地球化学中，将干酪根的显微组分划分为类脂组、壳质组、镜质组和惰质组。
目前国内普遍通行的分类方法是根据干酪根类型指数——TI值来进行分类，具体办法是将鉴定的各组分百分含量代入下式计算TI值：
干酪根的类型
干酪根主要类型与演化途径
Ⅰ型干酪根：
原子比一般大于1.5，
原子比一般小于0.1，主要来源于藻类和微生物的脂类化合物，以生油为主。
Ⅱ型干酪根：
原子比1.0～1.5，
原子0.1 ～ 0.2，主要来源于浮游动、植物和微生物，既能生油，也能生气。
Ⅲ型干酪根：
原子比一般小于1.0，
原子比可达0.2或0.3，来源于陆地植物的木质素、纤维素等，以成气为主。
Ⅳ型干酪根：
原子比约0.5 ～0.6，
原子比大于0.3，为残余有机质或再循环有机质，其生烃能力极低。
干酪根的结构
不同类型干酪根的结构成分示意图
80年代以来，人们通过对干酪根进行高温热解或低温降解，使其成为低分子量产物，揭示出它们含有活有机体中鉴定出来的全套有机结构，包括掂类、街族、叶琳、氨基酸、糖、按酸、酮、醇、烯烃和醚桥。
对干酪根的成分结构研究最详细的是美国尤英塔盆地第三系始新统绿河页岩和原苏联爱沙尼亚奥陶系库克页岩。尤其前者曾经美国、英国、法国及南斯拉夫等国学者用不同方法加以研究，获得了类似结论：由碳、氢、氧、硫、氮等元素组成，含脂肪族化合物甚多，环状化合物占优势；结构呈三维网状系统，由链状桥所交联的多个核被桥键和各种官能团联接而成，图为B. P. Tissot等提出的绿河页岩干酪根结构示意图。
干酪根的元素及化合物组成和结构变化都很大，干酪根的类型和演化程度不同，具有不同的结构模型，因此，不可能存在干酪根的单一结构模型。
干酪根镜下结构特征
我国黄县褐煤有机质的结构与绿河干酪根及腐泥煤的结构不同。秦匡宗等研究表明，黄县褐煤的主要结构参数为：芳碳率0.59;芳氢率0.21;芳族取代率0.54;芳族内平均环数为2。以100个碳原子为基准，结合元素分析，其化学结构式为
，设杂原子氮与硫均以杂环状态存在。
干酪根的演化史
地史上，从前寒武纪到泥盆纪，沉积有机质的唯一来源是海洋浮游植物（藻类）和细菌，在泥盆纪以后，高等植物开始重要起来。尤其是在成煤作用上。但就对沉积有机质的贡献来看远不及海洋浮游植物和细菌。这主要基于下列原因：
1. 地史上高等植物的出现明显晚于浮游植物。
2. 无论古今，海域面积明显大于陆地。
3. 浮游植物与细菌比高等植物高产。
因此，海洋浮游植物与细菌提供的沉积有机质的总量要比陆生高等植物大得多。以植物为例，现今陆地上年产量不及总产量的1/7。浮游植物、细菌以及高等植物等随着沉积埋藏逐渐演化为有机质，沉积有机质演化为腐殖酸，进而演化到干酪根。
参考资料
[1]
傅家谟，秦匡宗主编；王廷芬等著 . 干酪根地球化学 . 广州 : 广东科技出版社 ，1995-12-01
[2]
张厚福等著 . 石油地质学 . 北京 : 石油工业出版社 ，1999-09-01