能源地質(zhì)學(xué)-2

1、Geoscience World Congress 2008,Earth System Science A wide range of multidisciplinary fields of research augment classical Earth Science today; geosphere-biospherecryosphere- atmosphere interactions are particularly imp

2、ortant. The 33rd IGC programme highlights the need to promote interaction and integration of the Earth Sciences. Hence the concept of this IGC as the Geoscience World Congress 2008.The Geoscience World Congress 2008 wil

3、l span the whole field of Earth Science, binding together classical geology with geophysics, geochemistry, and the biogeosciences. We will accommodate the variety of topics that are the prime concern of the IUGS Commissi

4、ons, the many other scientific bodies that traditionally meet at IGCs and those collaborating in the United Nations’ International Year of Planet Earth.,The conference venue: The Norway Convention Centre,Lillestrøm

5、,Geo-Energy,Geothermal Energy                     GETFor summaries of the Geothermal Energy symposia click here

6、GET-01 General contributions to geothermal energy Ingvar Birgir Friðleifsson, Eduardo R. Iglesias, Anette K. MortensenGET-02 Nature of geothermal systems based on geophysical, geochemical, petrological and tectoni

7、c studies Agnes G. Reyes, Giovanni GianelliGET-03 Water-rock interaction Halldór Ármannsson, Hélène Pauwels,GET-04 New developments and technologies - Supercritical fluids, Hot Dry Rock/Enhanced Geo

8、thermal Systems, Drilling Technology Ladislaus Rybach, Guðmundur Ómar Friðleifsson GET-05 Geothermal utilization - direct use, electrical production, heat pumps, industry and leisure John W. Lund, Leif B

9、jelm, Gordon BloomquistGET-06 Environmental and social aspects of geothermal energy Kevin L. Brown, Agnes C. de JesusGET-07 Corrosion and scaling Darrell L. Gallup,Coal Geoscience      &

10、#160;          GECFor summaries of the Coal Geoscience symposia click hereGEC-01 General contributions to coal geoscience Alv Orheim, Robert B. Finkelman, Malte Jochm

11、annGEC-02 Sedimentology and characterization of coal Malte Jochmann, Sverre Ola JohnsenGEC-03 Underground gasification of coal Alv Orheim, Björn BergerGEC-04 Solutions to environmental and health impacts of co

12、al Robert B. Finkelman, Jose Centeno,Petroleum Geoscience             GEPFor summaries of the Petroleum Geoscience symposia click hereGEP-01 General co

13、ntributions to petroleum geoscience Anthony Spencer, Philip Allen, Snorre OlaussenGEP-02 Maximising the value of fossil energy and mineral resources UN Economic Commission for Europe Per BlystadGEP-03 Geological basi

14、s for estimating the world's petroleum resources: Challenges and uncertainties Paul Nadeau, Donald L. GautierGEP-04 Hydrocarbon resource assessment methodology in a complex architectural context Richard Sinding-Lar

15、sen, Karl Johann Skaar,GEP-05 North Sea petroleum geoscience Sigrid Borthen Toven, Andrew Hurst, Ragnar KnarudGEP-06 North Sea Chalk reservoirs. From regional understanding to reservoir level Gunnar V. Søiland, Pe

16、ter FrykmanGEP-07 Petroleum geoscience on the frontier to mature basins of the Atlantic margins from Norway to Ireland - a tribute to Peter Ziegler Kari Lokna, Dave Ellis, Mark SegerGEP-08 Hydrocarbon potential of fr

17、ontier sedimentary basins; the challenges of unknown deep water and high latitude basins David Roberts, A.G. Doré,GEP-09 Linking petroleum systems and plays to sedimentary basin evolution Harry Doust, Maarten Corver

18、, Morten Rye-LarsenGEP-10 Global controls on sequence stratigraphy Peter Sharland, Ken MillerGEP-11 Palaeogeography and palaeo-Earth systems modelling: New approaches to reducing exploration risk Jim Harris, Les Leit

19、h, Arne RasmussenGEP-12 Organic-rich marine sediments: Palaeoclimatic records from anoxic oceans linked to process-based modelling of petroleum source rocks Thomas Wagner, Philip A. Meyers, Ute Mann,GEP-13 Abiotic deep

20、 origin of hydrocarbons: Myth or reality? Yuri Galant, Vladimir KutcherovGEP-14 Serpentinization and related processes - their relevance to hydrocarbon exploration Martin Hovland, Stan Keith, Odleiv Olesen, Monte Swan

21、GEP-15 Geology for efficient hydrocarbon recovery Ragnar Knarud, Marie KjøllebergGEP-16 Improved understanding of the clastic reservoirs through the use of new technologies Sissel H. Eriksen, Trond Lien,GEP-17 Un

22、conventional gas - coalbed, shale, and tight gas-sands gases Romeo Flores, Rich Pollastro  Invited speaker: David MathewGEP-18 Compaction processes - porosity, permeability and rock properties evolution in se

23、dimentary basins: A tribute to Knut Bjørlykke Per Aagaard, Jen Jahren, Paul H. Nadeau, Per Arne BjørkumGEP-19 Carbonate reservoirs and plays Tore Amund Svånå, Joanna GarlandGEP-20 Outcrop stu

24、dies: Fundamental to petroleum reservoir characterization and modeling Ernest A. Mancini, Jim Blankenship (AAPG),GEP-21 Integration in petroleum geoscience -applications, knowledge and information management - the c

25、ornerstones in the demand for fast results Peter Eilsø Nielsen, Liv K. MælandGEP-22 Earth observation technology and its use in the oil industry Pierre-Philippe Mathieu, S. Coulson, B. Sæther, R. Sinding

26、-Larsen, Ola Gråbak  (ESA)GEP-23 Tar sand, heavy oil, and oil shale resources of the world Chris J. Schenk, Ronald C. Johnson,第一節(jié) 沉積有機(jī)質(zhì)的成因第二節(jié) 近現(xiàn)代沉積有機(jī)質(zhì) 的物質(zhì)組成第三節(jié) 沉積有機(jī)質(zhì)的聚集,,,第一章 沉積 有機(jī)質(zhì)的形成

27、與聚集,一、沉積有機(jī)質(zhì)的來(lái)源二、生物解剖結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成 三、生物質(zhì)向沉積有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化,第一節(jié) 沉積有機(jī)質(zhì)的成因,,（一）概述 1、有機(jī)質(zhì)的定義 包括一切生物體及其分解或合成的各種產(chǎn)物 。 2、沉積有機(jī)質(zhì)的分類(lèi),一、沉積有機(jī)質(zhì)的來(lái)源,,（二）自然界中有機(jī)碳的循環(huán),1、自然界中碳的分類(lèi),還原碳：有機(jī)碳，如生物質(zhì) 碳 氧化碳：無(wú)機(jī)碳，如碳酸鹽巖

28、 元素碳：如石墨，金剛石,,2、自然界中碳的循環(huán),圖2-1 有機(jī)碳及沉積有機(jī)碳的循環(huán)途徑,思考題： 1.有機(jī)碳循環(huán)的不完整性會(huì)造成什么樣的結(jié)果？　　　 2.有機(jī)碳循環(huán)研究對(duì)化石能源礦產(chǎn)的地質(zhì)意義？,初次循環(huán) 二次循環(huán) 幾天~幾十年 幾百萬(wàn)年~數(shù)億年 水、生物、大氣圈 巖

29、石圈表層 巖石圈表層 巖石圈淺層 沉積有機(jī)質(zhì) 化石能源礦產(chǎn),（三）沉積有機(jī)質(zhì)的來(lái)源,圖1-2 生物進(jìn)化與沉積有機(jī)質(zhì)地史分布示意圖（據(jù)鐘寧寧、秦勇等，1995）,圖1-4 溝鞭藻與世界特大型油田分布的關(guān)系 （據(jù)何承全，1984） 思考

30、題：為什么到元古界末期才有煤層形成？,,（一）生物解剖結(jié)構(gòu) 動(dòng)物（細(xì)胞膜） 低等植物 植物 高等植物 根 表皮：角質(zhì)層、臘質(zhì) 莖 周皮：木栓層 皮層：通氣、吸收 維管束：木質(zhì)部 葉：表皮、葉肉、葉脈,二、生物解剖結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成,,緣孔,圖1-5 高等植物莖干的解剖結(jié)構(gòu)

31、 （據(jù)高信曾等， 1978）,,,木射線(xiàn),動(dòng)物來(lái)源的有機(jī)碎屑往往是海相沉積有機(jī)質(zhì)的一種重要賦存形式，古生界沉積巖中常見(jiàn)的動(dòng)物有機(jī)碎屑來(lái)源于筆石、幾丁蟲(chóng)、蟲(chóng)顎以及某些來(lái)源不明的動(dòng)物有機(jī)體，均為現(xiàn)代已滅絕了的動(dòng)物。,圖1-8 筆石體形態(tài)及表皮解剖結(jié)構(gòu)（據(jù)Goodarzi，1984）,（二）生物質(zhì)的化學(xué)組成,1、化合物組成　　　　　　　　　　 纖維素　　　　碳水化合物　 半纖維素　　　　　　　　　 　果膠質(zhì)化合物　木質(zhì)素　　　

32、 芳香族高分子聚合物 蛋白質(zhì)　　　 含氮化合物 　　　類(lèi)脂化合物　　混合物（脂肪、蠟質(zhì)）2、化合物穩(wěn)定性序列（抗降解能力） 蛋白質(zhì)<色素<脂肪<半纖維素<纖維素<木質(zhì)素 <木栓質(zhì)<種子皮殼<角質(zhì)<孢粉素<蠟質(zhì)和樹(shù)脂,,,3、 化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu),4、化合物元素組成 生物體　　 化合物不同　　 有機(jī)元素不同　　　　

33、 有機(jī)質(zhì)的元素和生烴能力不同 表1-1 植物及其化合物的元素組成,,,,思考題 1. 生物質(zhì)化合物的穩(wěn)定序列及其原因？ 在沉積有機(jī)質(zhì)研究中的意義？　　 2. 化合物在生物質(zhì)中的分布？　　 3. 生物體的不同生物組成中有機(jī)元素的 相對(duì)豐度及其地質(zhì)意義？,（一）沉積有機(jī)質(zhì)形成過(guò)程 1、作用過(guò)程

34、 再循環(huán) 死亡 分配 生物作用 吸收生物質(zhì) 降解產(chǎn)物 物理化學(xué)作用 大氣、水體 埋葬作用 沉積有機(jī)質(zhì) 氣態(tài)分子和

35、水 分解產(chǎn)物：氨基酸，糖類(lèi)等生物遺體 其它小分子化合物 合成產(chǎn)物：腐殖酸，瀝青質(zhì) 沉積有機(jī)質(zhì) 生物殘?bào)w 有機(jī)碎屑：生物殘?bào)w 氧化－降解階段　　　　　還原－合成階段　　　 沉積－埋藏階段,,,,,,,,,,,,,,,,三、生物質(zhì)向沉積有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化,,2、作用方式

36、 細(xì)碎作用（機(jī)械作用）：物理作用，生物碎片 腐敗作用（腐朽作用）：喜氧性細(xì)菌、真茵 消化作用（代謝作用）：糞粒、團(tuán)塊有機(jī)質(zhì) 發(fā)酵作用（縮合作用）：厭氧性細(xì)菌、酶 碳水化合物 糖 蛋白質(zhì) 氨基酸 脂肪 脂肪酸

37、 木質(zhì)素 腐殖酸和腐殖質(zhì) 吸附作用（無(wú)機(jī)礦物）：沉淀、凝聚、轉(zhuǎn)化作用 化學(xué)作用（水解作用）：水合作用、重排作用 壓實(shí)作用：重力作用,,,,,3、影響因素 生物體本身的化學(xué)組成 影響因素 水體的動(dòng)力狀態(tài) 水介質(zhì)性質(zhì)（氧化還原、酸堿度、溫度） 表1-2 植物與泥炭有機(jī)質(zhì)化學(xué)組成的比較,,（二）沉積有機(jī)質(zhì)的形成作

38、用 1、作用類(lèi)型,2、泥炭化作用方式 ① 凝膠化作用：強(qiáng)覆水、缺氧、厭氧微生物 方式?、?絲炭化作用：氧化（暴露、流水、火災(zāi)）  ③ 殘植化作用：覆水（流動(dòng)）、富氧 ① 透明殘?bào)w：腐植酸＋瀝青質(zhì)＋水分 結(jié)果　 ② 不透明殘?bào)w：化學(xué)結(jié)構(gòu)高度縮聚的惰性物質(zhì)  ③ 殘積類(lèi)脂物質(zhì)：

39、孢子＋花粉＋角質(zhì)層＋樹(shù)脂 ＋木栓層思考題： 1. 三種泥炭化作用方式的條件及其產(chǎn)物？　 2. 沉積有機(jī)質(zhì)被埋藏后凝膠化作用是否還能進(jìn)行？,,,,,一、沉積有機(jī)質(zhì)的三重屬性 二、腐植酸的化學(xué)組成 三、可抽提瀝青的化學(xué)組成,第二節(jié) 近現(xiàn)代 沉積有機(jī)質(zhì)的物質(zhì)組成,1、概述思考題：從哪些視角，采用哪些方法來(lái)研究沉積有機(jī)質(zhì)？

40、 表2-2 沉積有機(jī)質(zhì)的三重屬性,一、沉積有機(jī)質(zhì)的三重屬性,,2、不溶有機(jī)質(zhì)（干酪根）  干酪根:不溶于有機(jī)溶劑的有機(jī)質(zhì)濃縮物. 沉積巖中有機(jī)質(zhì)的含量大都在0.5～1.5％之間， 為了便于研究，往往要將其富集起來(lái)。 物理方法 干酪根的提取和分離方法 化學(xué)方法

41、 物理化學(xué)方法 ★物理方法 浮選法、超聲波法、電磁法、靜電法以及基于礦物和 有機(jī)質(zhì)濕潤(rùn)性質(zhì)差異的分離方法 ★化學(xué)方法 鹽酸+氫氟酸溶解無(wú)機(jī)礦物 思考題: 干酪根的制備及意義? 干酪根的類(lèi)型及生烴貢獻(xiàn)?,,2、可溶有機(jī)質(zhì),褐煤蠟： 110℃ ，苯抽提物>3%

42、 德國(guó)：12%~20%， 最高50~60% 云南：<9%,泥炭蠟：,表1-3 我國(guó)泥炭化合物平均化學(xué)組成 （干基，%）,1、腐植酸（HA）的定義 具有酸性、親水性、吸附性和復(fù)雜多樣結(jié)構(gòu)的芳香性化合物。2、腐植酸的結(jié)構(gòu) 0.001~0.1μm的球形微粒聯(lián)成的團(tuán)聚體，無(wú)定形高分子膠體。

43、由芳核（單環(huán)、多環(huán)）、橋鍵（單橋、雙橋）和活性基團(tuán) （-COOH、-OH、-C=O、-OCH3、C-O-C）聯(lián)結(jié)而成。 圖1-14 腐殖酸分子基本結(jié)構(gòu)單元示意圖（柴岫等，1990）,二、腐植酸的化學(xué)組成,,3、腐植酸的產(chǎn)率與含量 腐植酸的產(chǎn)率（HAt）——堿溶一次抽提 腐植酸的含量——堿溶多次抽提4、腐植酸的分類(lèi),,,5、腐植

44、酸的成因判別 （1）H/C、N/C、O/C原子比圖1-15 腐殖酸成因判別的范氏圖解（轉(zhuǎn)引自Burand，1980）,海相和湖相軟泥腐殖酸中的氫和氮總體上高于泥炭和土 壤，但碳含量相對(duì)較低，造成氫碳比和氮碳比顯著較高。（2）穩(wěn)定碳同位素δ13C 光合作用的差異: 海水中的碳酸鹽復(fù)合物，HCO３-1離子的δ13C在0‰左右 大氣中的CO2，δ13C分布于-7~

45、-9‰之間 思考題： 1. 腐植酸類(lèi)型及元素組成與沉積環(huán)境的關(guān)系？　　 2. 如何通過(guò)腐植酸來(lái)判斷沉積有機(jī)質(zhì)的成因？,,1、可抽提物類(lèi)型 溶于苯　　 苯瀝青（褐煤蠟、泥巖蠟）　　 溶于氯仿（CHCl3）　　 氯仿瀝青Ａ　　  二硫化碳（CS2）  二氯甲烷（CH2CL

46、2）　2、氯仿瀝青Ａ族組成,三、可抽提瀝青的化學(xué)組成,,,,,思考題：氯仿瀝青Ａ族組分研究的環(huán)境意義？ 1）生物質(zhì)的烴類(lèi)/非烴比率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于沉積有機(jī)質(zhì)，表明在 生物質(zhì)向沉積有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程中生物烴類(lèi)受到明顯損失； 2）海相和湖相沉積有機(jī)質(zhì)的飽和烴／芳烴比率往往高于 泥炭沼澤相，這是浮游生物脂肪含量較高而陸生植物 富含木質(zhì)纖維素的必然結(jié)果 ；

47、 3）泥炭氯仿瀝青A中烴含量和烴類(lèi)/非烴比率均具有蘚類(lèi) 泥炭＞木本泥炭＞草本泥炭的特征，這同樣與沉（堆） 積介質(zhì)條件、微生物活動(dòng)性以及植物有機(jī)組成有關(guān) ； 4）年輕沉積有機(jī)質(zhì)內(nèi)從活的生物體中繼承下來(lái)的直接烴 類(lèi)起著生物標(biāo)記化合物的作用。,第三節(jié) 沉積有機(jī)質(zhì)的聚集,一、陸地與海洋的沉積環(huán)境組合二、泥炭的聚集環(huán)境 三、分散有機(jī)質(zhì)的沉積分配

48、四、沉積有機(jī)質(zhì)的分布,,1、 沉積有機(jī)質(zhì)聚集條件 1）足夠生物量的供給； 2） 存在生物聚合物向沉積聚合物轉(zhuǎn)化的環(huán)境條件； 3） 保證沉積有機(jī)質(zhì)不被無(wú)機(jī)沉積物過(guò)分“稀釋”而 相對(duì)集中; 4） 沉積有機(jī)質(zhì)形成后能夠得以妥善保存而在一定 地質(zhì)歷史中不被再次破壞。,一 、 陸地與海洋的沉積環(huán)境組合,,2、沉積環(huán)境的定義

49、 沉積環(huán)境是由一組物理、化學(xué)、生物學(xué) 上有別于相鄰地區(qū)的自然地理單元。3、沉積環(huán)境組合的類(lèi)型 三 角 洲 沖積扇 過(guò)渡環(huán)境 濱海平原 大陸環(huán)境 河 流

50、 水下淺灘 湖 泊 海洋環(huán)境 淺 海 深 海,,,,,沉積環(huán)境類(lèi)型及其空間配置關(guān)系示意圖（轉(zhuǎn)引自任明達(dá)等，1985）,二 、泥炭的聚集環(huán)境,,1、泥炭沼澤的概念 地表土壤充分潤(rùn)濕，有季節(jié)性或長(zhǎng)期性積水，而且

51、生長(zhǎng)了大量的喜濕植物 ，在地洼地帶堆積有機(jī)質(zhì)，并使 其轉(zhuǎn)化為泥炭層的地區(qū)。2、泥炭沼澤的形成 水域沼澤化：由湖泊、河流、瀉湖等水域轉(zhuǎn)化而來(lái) 陸地沼澤化：由陸地演化而來(lái) （存在草甸泥炭沼澤化 和森林泥炭沼澤化兩種基本形式）3、泥炭沼澤的演化階段 低位沼澤　　　中位沼澤　 高位沼澤,,,（1）低位沼澤（營(yíng)養(yǎng)沼澤）

52、 地下水潛水面高于沼澤水面，地下水、地表水供 應(yīng)營(yíng)養(yǎng)成分，生長(zhǎng)富營(yíng)養(yǎng)的植物，介質(zhì)為中性或微堿 性，泥炭厚、灰分高、瀝青質(zhì)含量和焦油產(chǎn)率較低。 （2）高位沼澤（貧營(yíng)養(yǎng)沼澤或凸起 沼澤） 地下水潛水面低于沼澤水面，僅有大氣降水補(bǔ)給， 沼澤水源供應(yīng)不充足，水中缺少礦物質(zhì)養(yǎng)分，尤其是

53、 中心地帶植物殘?bào)w分解速度慢，與沼澤周邊相比，泥 炭層凸起，水質(zhì)介質(zhì)為酸性，泥炭灰分低、有機(jī)質(zhì)含 量高，厚度較薄。 （3）中位沼澤 介于高位與低位沼澤之間的一種過(guò)渡類(lèi)型，介質(zhì) 處于中性到微酸性。,（4）泥炭沼澤的垂向結(jié)構(gòu)特征 氧化環(huán)境的表層 垂向結(jié)構(gòu)

54、 過(guò)渡條件的中間層 還原環(huán)境的底層,表2-2 各階段泥炭沼澤的特征,,4、泥炭堆積方式 （1）原地聚集（微異地聚集） 底板“根土巖”，煤中陸源物質(zhì)少，大面積穩(wěn)定。 （2）異地聚集 直接底板為粗碎屑巖，碳酸巖底板，斜插、倒立 的樹(shù)干和樹(shù)樁化石。,河北易

55、縣易水河河灣異地成因泥炭層剖面圖 （據(jù)楊起等，1979）,5、泥炭堆積速率 大氣和土壤溫度 植物產(chǎn)率 沉積環(huán)境 植物殘?bào)w的分解強(qiáng)度 降解率 泥炭產(chǎn)率 沼澤類(lèi)型及穩(wěn)定性 增長(zhǎng)率不同自然地帶植物殘?bào)w的堆積率與分解率（據(jù)柴岫等，1990）,分散有機(jī)質(zhì)呈非連續(xù)相狀態(tài)散布于沉積巖或沉積物的無(wú)機(jī)礦物基質(zhì)中，以生物碎

56、屑或有機(jī)膠體形式與陸源碎屑礦物共同沉積下來(lái)，多屬異地和微異地成因 。1、控制因素 （1）氣候條件 高寒地區(qū)、赤道地區(qū)與中緯度地區(qū)的差別 （2）沉積環(huán)境 盆緣（“外源”）與盆內(nèi)（“內(nèi)源”）的差別 （3）水流機(jī)械搬運(yùn) 水流速度、水體深度、水介質(zhì)化學(xué)性質(zhì),三 、分散有機(jī)質(zhì)的沉積分配,,加里福尼亞大陸架邊緣沉積有機(jī)碳豐度 與水體溶解氧濃度之間關(guān)系（據(jù)Doug