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同同位位素素⽐⽐

油⽓的碳、氢稳定同位素研究是油⽓地球化学的重要组成部分。按油⽓的元素组成，稳定同位素相应括碳、氢稳定同位素；

硫、氮、氧稳定同位素；微量—痕量元素稳定同位素和稀有⽓体稳定同位素4部分。本节将着重介绍碳、氢稳定同位素。

⼀、有关同位素的基本概念

（⼀）同位素效应

在参与⽣物、化学、物理的作⽤过程中，元素的⼀种同位素被另⼀种同位素所取代，从⽽引起物理、化学性质上的变化．称为

同位素效应。同位素效应可以明显地影响分⼦扩散迁移速率，化学反应速率等。同位素效应的根本原因是同位素质量上的差

异，这种差异越⼤，则同位素效应越显著。

（⼆）同位素分馏作⽤

在各种地质作⽤过程中，由于各种同位素效应的存在，同⼀种物质或物相中，其同位素丰度仍保持相对的稳定性；⽽不同物质

或物相间，其同位素的丰度则出现差异，引起上述现象的同位素转移和分配作⽤过程称为同位素分馏作⽤。

⼆、碳、氢稳定同位素在⾃然界的丰度、⽐值、标准和δ值

（⼀）碳、氢稳定同位素在⾃然界的丰度、⽐值和标准

原油中常见的碳、氢的稳定同位素在⾃然界的分布、⽐值符号和标准，如表1-17所⽰。

表1-17⾃然界中碳、氢稳定同位素的符号、丰度、同位素⽐值及标准简表

（摘⾃Stark，Walleace，1975）

⾃然界不同的含碳、氢物质的同位素丰度有着明显的区别，同位素的⽐值：D/H，13C/12C也各不相同。利⽤这⼀特性可确定

油⽓的成因，进⾏油⽓源对⽐和油⽓运移等研究。

（⼆）δ值的定义及不同标准δ值的换算

同位素⽐值的测量和对⽐单位⼀般是⽤⼲分数来表⽰的。δ值的定义如下：

式中的Rs为样品的同位素⽐值，对于碳、氢稳定同位素。分别以D/H、13C/12C；R

r

为标准的稳定同位素⽐值(氢为SMOW的D/H，碳为PDB的13C/12C)。

同⼀种元素的同位素在不同⽂献中所采⽤的标准有时不同。如碳同位素。不仅国外有多种标准，国内也有不同标准。常⽤的碳

同位素标准的13C/12C值及国际常⽤标准(PDB)的δ13C值，如表1-1所⽰。

表1-1常⽤的碳同位素标准的13C/12C值

为了便于对⽐，通常要把⼀种标准换成另⼀种标准或国际标准。如将测得对A标准的δ值(δ13C

A

)，换算成B标准的δ值(δ13C

B

)时，可⽤下列公式进⾏换算：

式中护δ13C

B

为求取对B标准的δ值；δ13C

A

为测得对A标准的δ值；RAr、RBr为A、B标准的13C/12C⽐值。

例如，四川进⾏碳同位素研究时，采⽤福⼀井的CH

4

为⼯作标准(即A际准)，它

的13C/12C的104.4×10；测得纳16井P

11-3A层的天然⽓(CH

4

)的δ13C值为4‰(对

福⼀井标准)，代⼊上式求对周⼝店标准(B标准)的δ13C值，计算得-31.03‰；求PDB标准时，则为-31.13‰。