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沥青质作为特殊气源的生气特征 1,2∗ 1* 1 1 王铜山 , 耿安松 , 廖泽文 , 熊永强 1. 中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室，广州 510640 2. 中国科学院研究生院，北京, 100039 沥青质是原油中分子量最大、极性最强的大分子重质组分，通常被认为是干酪根的碎片而与干酪根在 结构上有一定的相似性（Geng et al., 2002 ）。在地质条件下沥青质有多种赋存形式，在古今油藏的原油液 态体系中、烃源岩中残存的分散液态烃中、储层中的固体沥青或沥青砂等有机质中，都可能会含有大量的 沥青质。在有机质热演化的地质历史中，沥青质可作为特殊的生烃母质因受热而发生裂解生成天然气（di Primio et al., 2000 ）。中国叠合盆地中下部海相碳酸盐岩层系中赋存有多种形式的烃源（赵文智等，2005 ）， 以多种形式对天然气成藏产生贡献。因此，探讨沥青质作为特殊气源的生气特征，可为我国海相地层中天 然气的母源判识及资源评价提供实验依据。 沥青质裂解实验采用封闭黄金管的高压釜系统，恒压50MPa，从350°C到600°C，分别以20°C/h和2°C/h 升温速率加热。沥青质样品从原油样品（塔里木盆地英买2井奥陶系海相原油）中富集提纯后获得。通过 分析气态烃、焦沥青等产物的产率变化以及气态烃单体烃(C ~C )碳同位素组成演化特征，并运用kinetics 1 3 计算气态烃各组分（C ~C ）生成的动力学参数，探讨沥青质裂解生气的机理。 1 5 图1 沥青质裂解生成气态烃的组分（左）及碳同位素组成（右）演化特征（20 ℃/h ） 图2 沥青质裂解生成焦沥青的产率变化特征 ∗通讯作者地址：广州市天河区科华街511号广州地化所有机室 电话：020Email: xiaowa2004@gig.ac.cn ; asgeng@gzb.ac.cn 359 升温速率对产物产率变化曲线的形态并无太大影响，只是快速升温比慢速升温的产率曲线相对滞后， 这反映了化学反应过程中温度与时间的互补关系（Behar et al., 1992 ）。以20 ℃/h升温条件为例（图1），在 实验温度384℃左右，气态烃类开始生成，但产率都很低。大约444 ℃之后，随着温度继续升高，甲烷大 量生成且产率持续增高；而乙烷、丙烷产率则都先增后减，最终趋近于零，且丙烷比乙烷先达到最大产 率。600℃左右，甲烷产率达到最大值，沥青质基本完全裂解为终极产物甲烷和焦碳。与原油裂解相比， 沥青质裂解生成气态烃的产率及组分变化类似，只是相应组分的产率比原油裂解低。在裂解过程中，气 态烃的碳同位素组成基本存在关系 13 13 13 δ C δ C δ C （图1）。不过，在384℃~456 ℃之间，乙烷碳同位素 1 2 3 13 13 δ C 值等于甚至略轻于丙烷，二者差值很小(3‰) ；456 ℃之后，乙烷与丙烷碳同位素δ C值相差才逐渐 2 变大。这与原油裂解及干酪根裂解气明显不同，造成这种现象的原因目前尚不清楚，还需今后从化学反 应机理的角度进一步研究。此外，在沥青质裂解早期，甲烷碳同位素组成（ 13 δ C ）的“倒转”现象（出现