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1、第二章第二章 沉积有机质沉积有机质n教学目的教学目的教学目的教学目的了解生物演化特征，掌握沉积有机质的演化及其控制地质体中有机质丰了解生物演化特征，掌握沉积有机质的演化及其控制地质体中有机质丰了解生物演化特征，掌握沉积有机质的演化及其控制地质体中有机质丰了解生物演化特征，掌握沉积有机质的演化及其控制地质体中有机质丰度的主要因素度的主要因素度的主要因素度的主要因素n主要内容主要内容主要内容主要内容生物的演化特征生物的演化特征生物的演化特征生物的演化特征有机碳的地球化学循环有机碳的地球化学循环有机碳的地球化学循环有机碳的地球化学循环生物有机质的主要化学组成生物有机质的主要化学组成生物有机质的主要化
2、学组成生物有机质的主要化学组成沉积有机质及其控制丰度的主要因素沉积有机质及其控制丰度的主要因素沉积有机质及其控制丰度的主要因素沉积有机质及其控制丰度的主要因素沉积有机质的演化特征沉积有机质的演化特征沉积有机质的演化特征沉积有机质的演化特征n重点及难点重点及难点重点及难点重点及难点有机碳的地球化学循环有机碳的地球化学循环有机碳的地球化学循环有机碳的地球化学循环沉积有机质丰度的控制因素及其演化特征沉积有机质丰度的控制因素及其演化特征沉积有机质丰度的控制因素及其演化特征沉积有机质丰度的控制因素及其演化特征n n生物圈的演变生物圈的演变生物圈的演变生物圈的演变概念：概念：概念：概念：生物的活动范围，包
3、括接生物的活动范围，包括接生物的活动范围，包括接生物的活动范围，包括接近地表的大气圈、地壳表层和水圈，近地表的大气圈、地壳表层和水圈，近地表的大气圈、地壳表层和水圈，近地表的大气圈、地壳表层和水圈，合称生物圈，其上限尚无确切资料，合称生物圈，其上限尚无确切资料，合称生物圈，其上限尚无确切资料，合称生物圈，其上限尚无确切资料，其下限在海洋可达深海，陆地可达其下限在海洋可达深海，陆地可达其下限在海洋可达深海，陆地可达其下限在海洋可达深海，陆地可达有水分而温度不超过有水分而温度不超过有水分而温度不超过有水分而温度不超过100100的地方的地方的地方的地方生物圈的演变特征生物圈的演变特征生物圈的演变特
4、征生物圈的演变特征在地球发展过程中，生物圈经历了在地球发展过程中，生物圈经历了在地球发展过程中，生物圈经历了在地球发展过程中，生物圈经历了由低级到高级、由简单到复杂、由由低级到高级、由简单到复杂、由由低级到高级、由简单到复杂、由由低级到高级、由简单到复杂、由单一到多样的演化过程单一到多样的演化过程单一到多样的演化过程单一到多样的演化过程地球发展历史中经历了地球发展历史中经历了地球发展历史中经历了地球发展历史中经历了5 5个重大的个重大的个重大的个重大的生物变革期生物变革期生物变革期生物变革期主要生物类型对沉积有机质主要生物类型对沉积有机质主要生物类型对沉积有机质主要生物类型对沉积有机质的贡献的
5、贡献的贡献的贡献主要的生物类型包括：浮游植物、主要的生物类型包括：浮游植物、主要的生物类型包括：浮游植物、主要的生物类型包括：浮游植物、浮游动物、高等植物和细菌浮游动物、高等植物和细菌浮游动物、高等植物和细菌浮游动物、高等植物和细菌浮游植物：有机碳的主要来源之浮游植物：有机碳的主要来源之浮游植物：有机碳的主要来源之浮游植物：有机碳的主要来源之一。在地史中，浮游植物出现三一。在地史中，浮游植物出现三一。在地史中，浮游植物出现三一。在地史中，浮游植物出现三个高峰期，其一是前寒武纪到早个高峰期，其一是前寒武纪到早个高峰期，其一是前寒武纪到早个高峰期，其一是前寒武纪到早古生代，主要为具有机壁特征的古生
6、代，主要为具有机壁特征的古生代，主要为具有机壁特征的古生代，主要为具有机壁特征的浮游植物，如蓝浮游植物，如蓝浮游植物，如蓝浮游植物，如蓝绿藻、绿藻等；绿藻、绿藻等；绿藻、绿藻等；绿藻、绿藻等；其二是晚侏罗世到白垩纪，主要其二是晚侏罗世到白垩纪，主要其二是晚侏罗世到白垩纪，主要其二是晚侏罗世到白垩纪，主要是具有钙质的浮游植物，如颗石是具有钙质的浮游植物，如颗石是具有钙质的浮游植物，如颗石是具有钙质的浮游植物，如颗石藻类和甲藻等；第三个高峰期是藻类和甲藻等；第三个高峰期是藻类和甲藻等；第三个高峰期是藻类和甲藻等；第三个高峰期是晚古新世和始新世，主要为一些晚古新世和始新世，主要为一些晚古新世和始新世
7、，主要为一些晚古新世和始新世，主要为一些硅质的浮游植物硅质的浮游植物硅质的浮游植物硅质的浮游植物细菌：与藻类一样，是生物界的先驱者，是在地球上分细菌：与藻类一样，是生物界的先驱者，是在地球上分布最广、繁殖最快的一种生物，其生活适应能力很强，可布最广、繁殖最快的一种生物，其生活适应能力很强，可在咸水、淡水、近代沉积物和古代沉积物中大量繁殖，它在咸水、淡水、近代沉积物和古代沉积物中大量繁殖，它是仅次于浮游植物的有机碳的第二大来源是仅次于浮游植物的有机碳的第二大来源浮游动物：异氧浮游动物的存在和分布与自氧的浮游植浮游动物：异氧浮游动物的存在和分布与自氧的浮游植物密切相关，在浮游植物高产地区，浮游动物
8、也相当发育；物密切相关，在浮游植物高产地区，浮游动物也相当发育；从寒武纪开始，大多数浮游动物提供了相当数量的有机质，从寒武纪开始，大多数浮游动物提供了相当数量的有机质，但高等浮游动物由于繁殖率，数量较少，对有机质的贡献但高等浮游动物由于繁殖率，数量较少，对有机质的贡献较低较低高等植物：地史中，志留高等植物：地史中，志留纪以前，陆地只有少量的纪以前，陆地只有少量的低等植物，志留纪沉积物低等植物，志留纪沉积物中才出现高等植物残体，中才出现高等植物残体，但直到志留纪晚期，裸蕨但直到志留纪晚期，裸蕨类植物才控制了陆地；到类植物才控制了陆地；到中泥盆世，多数类型的维中泥盆世，多数类型的维管植物相继出现，
9、在晚石管植物相继出现，在晚石炭世时，以蕨类植物为主炭世时，以蕨类植物为主的陆地植物群达到高峰，的陆地植物群达到高峰，成为世界上第一大成煤期；成为世界上第一大成煤期；到早白垩世时，随着植物到早白垩世时，随着植物进一步演化，适应性更强进一步演化，适应性更强的被子植物出现，并在植的被子植物出现，并在植物群中占优势和广泛繁殖，物群中占优势和广泛繁殖，成为地史上广泛成煤期成为地史上广泛成煤期n生物有机质的化学组成生物有机质的化学组成生物有机质的化学组成主要包括：碳水化合物、脂类、蛋白质和木质生物有机质的化学组成主要包括：碳水化合物、脂类、蛋白质和木质素素碳水化合物：碳水化合物：又称糖类化合物，是光合作用
10、的产物，为生物的生命活又称糖类化合物，是光合作用的产物，为生物的生命活动提供基本能量；其基本组成单元是葡萄糖动提供基本能量；其基本组成单元是葡萄糖脂类：脂类：又称类脂化合物，是维持生命不可或缺的物质；主要有脂肪酸、又称类脂化合物，是维持生命不可或缺的物质；主要有脂肪酸、蜡、甾类及萜类化合物，其中甾类和萜类化合物是以异戊二烯为单元蜡、甾类及萜类化合物，其中甾类和萜类化合物是以异戊二烯为单元形成的一系列化合物，萜类化合物根据异戊二烯单元数目，可分为单形成的一系列化合物，萜类化合物根据异戊二烯单元数目，可分为单萜（萜（2个）、倍半萜（个）、倍半萜（3个）、双萜（个）、双萜（4个）、三萜（个）、三萜（
11、6个）、四萜（个）、四萜（8个）和多萜类化合物；异戊二烯单元可以以头个）和多萜类化合物；异戊二烯单元可以以头头或头头或头尾或尾尾或尾尾尾方式相连接方式相连接蛋白质：蛋白质：是生命的基础和生物体中一切组织的基本组成部分，主要为是生命的基础和生物体中一切组织的基本组成部分，主要为含氮的天然高聚物含氮的天然高聚物木质素：木质素：是植物细胞壁的主要成分，是酚是植物细胞壁的主要成分，是酚丙烷基结构的化合物丙烷基结构的化合物生物的平均化学组成生物的平均化学组成浮游植物：浮游植物：水体中有机质重要的生产者，其中以藻类为主，类脂化合物水体中有机质重要的生产者，其中以藻类为主，类脂化合物占有相当高的比例，在藻类
12、中类脂化合物含量可高达占有相当高的比例，在藻类中类脂化合物含量可高达20%30%，是生油，是生油母质最主要的生物来源母质最主要的生物来源浮游动物：浮游动物：在水生生物中占大多数，类脂物的平均含量在水生生物中占大多数，类脂物的平均含量18%，由于浮游，由于浮游动物的生活环境较难得以保存，对生油仅有一定的贡献动物的生活环境较难得以保存，对生油仅有一定的贡献细菌：细菌：细菌的活动范围十分广泛，是有机质的重要来源之一，其生化组细菌的活动范围十分广泛，是有机质的重要来源之一，其生化组成中以蛋白质为主，类脂物含量可达成中以蛋白质为主，类脂物含量可达10%，脂肪酸碳数多为，脂肪酸碳数多为10 20，它，它可
13、通过脱羧作用形成烃类，生成的烃类物质以可通过脱羧作用形成烃类，生成的烃类物质以C16、C18等低偶碳数烃类为等低偶碳数烃类为主主高等植物：高等植物：以纤维素和木质素为主，在木本植物中，纤维素和木质素占以纤维素和木质素为主，在木本植物中，纤维素和木质素占其总组成的其总组成的60%80%，但其孢子、种子、果实、树脂、角质、木栓质等，但其孢子、种子、果实、树脂、角质、木栓质等却含有较丰富的类脂物却含有较丰富的类脂物 元素组成元素组成元素组成元素组成生物组分生物组分生物组分生物组分C C，%HH，%OO，%N N，%H/CH/CO/CO/C蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质纤维素纤维素纤维素纤维素木质素木质素木
14、质素木质素脂肪脂肪脂肪脂肪蜡质蜡质蜡质蜡质角质角质角质角质树脂树脂树脂树脂孢粉孢粉孢粉孢粉色素色素色素色素535344.444.4626277.577.5818161.561.5808059.359.376767 76.26.26.16.1121213.513.59.19.111.511.58.28.28.48.4232349.449.431.931.910.510.55.55.529.429.49 932.532.59.19.116161.581.581.681.681.181.181.861.862 21.781.781.731.731.661.661.331.330.330.330.83
15、0.830.390.390.10.10.050.050.360.360.080.080.410.410.090.09藻类、浮游植物藻类、浮游植物藻类、浮游植物藻类、浮游植物细菌细菌细菌细菌浮游动物浮游动物浮游动物浮游动物陆生植物陆生植物陆生植物陆生植物68685050575754549.89.86.76.78.58.56 6202012.430.512.430.5333337372.22.212.412.42.752.751.731.731.611.611.791.791.331.330.220.220.190.460.190.460.430.430.510.51泥炭泥炭泥炭泥炭褐煤褐煤褐煤褐
16、煤烟煤烟煤烟煤烟煤石油石油石油石油油页岩油页岩油页岩油页岩5555686888888484678567856.56.56 64.54.51313713713363624246.56.52 22172172.52.52 21 10.50.503031.411.411.051.050.610.611.841.841.251.751.251.750.490.490.260.260.060.060.0040.0040.020.20.020.2n有机碳的地球化学循环有机碳的地球化学循环有机圈：有机圈：指生物及其产生的有机质分布的空间，包括生物圈、沉积岩指生物及其产生的有机质分布的空间，包括生物圈、沉积岩
17、石圈石圈有机碳的地球化学循环有机碳的地球化学循环岩石圈中有机碳的循环岩石圈中有机碳的循环生物圈中有机碳的循环途径生物圈中有机碳的循环途径CO2光合作用光合作用植物和自养细菌植物和自养细菌动物动物CO2呼吸呼吸CO2光合作用光合作用植物和自养细菌植物和自养细菌动物动物CO2菌解、氧化菌解、氧化死亡有机体死亡有机体CO2光合作用光合作用植物和自养细菌植物和自养细菌动物动物CO2菌解、氧化菌解、氧化死亡有机体死亡有机体水中分散有机质水中分散有机质岩石圈中有机碳循环途径岩石圈中有机碳循环途径水体中分水体中分散有机质散有机质沉积物中沉积物中有机质有机质沉积岩中有沉积岩中有机质（煤、机质（煤、干酪根）干酪
18、根）沉积沉积埋藏埋藏成岩成岩CO2上升氧化上升氧化开采燃烧开采燃烧石油和天然气、中牌号煤石油和天然气、中牌号煤上上升升氧氧化化开开采采燃燃烧烧CO2石油和天然气、煤石油和天然气、煤及变质岩中有机质及变质岩中有机质上上升升氧氧化化开开采采燃燃烧烧CO2n沉积有机质沉积有机质概念：概念：活体生物的遗体及其分泌物和排泄物直接或间接进入活体生物的遗体及其分泌物和排泄物直接或间接进入沉积物、或经过生物降解作用和沉积埋藏作用被掩埋在沉积沉积物、或经过生物降解作用和沉积埋藏作用被掩埋在沉积物中、或经过缩聚作用演化生成新的有机化合物及其衍生物物中、或经过缩聚作用演化生成新的有机化合物及其衍生物的那部分有机质称
19、为沉积有机质的那部分有机质称为沉积有机质在这一概念中包含了三个层次：其一是活体生物活动所产生在这一概念中包含了三个层次：其一是活体生物活动所产生的有机质以及生物死亡后的尸体被保存在沉积物中的有机质；的有机质以及生物死亡后的尸体被保存在沉积物中的有机质；其二是活体生物活动所产生的有机质以及生物死亡后的尸体其二是活体生物活动所产生的有机质以及生物死亡后的尸体经过生物作用而产生的新的有机质以及经过生物作用而残存经过生物作用而产生的新的有机质以及经过生物作用而残存的有机质被保存在沉积物中；其三是有机质在埋藏演化过程的有机质被保存在沉积物中；其三是有机质在埋藏演化过程中所新生成的有机质，如石油、天然气、
20、煤、沥青等中所新生成的有机质，如石油、天然气、煤、沥青等沉积有机质沉积有机质分散有机质分散有机质油页岩油页岩富集有机质富集有机质干酪根干酪根可抽提有机质可抽提有机质沥青沥青非烃类非烃类烃类烃类石油石油煤（泥炭、褐煤）煤（泥炭、褐煤）沉积有机质的分类沉积有机质的分类沉积有机质的来源沉积有机质的来源原地沉积有机质：指原地生成并沉积埋藏于该地的有机质原地沉积有机质：指原地生成并沉积埋藏于该地的有机质异地沉积有机质：指通过各种地质营力搬运后而沉积埋藏的有机质异地沉积有机质：指通过各种地质营力搬运后而沉积埋藏的有机质按地域进行划分，大致可分为来自沉积盆地的有机质、来自沉积盆地按地域进行划分，大致可分为来
21、自沉积盆地的有机质、来自沉积盆地以外的有机质和混合来源的有机质三种以外的有机质和混合来源的有机质三种影响沉积有机质丰度的主要控制因素影响沉积有机质丰度的主要控制因素沉积有机质的聚集受多种因素的控制，但最重要的控制因素是沉积环沉积有机质的聚集受多种因素的控制，但最重要的控制因素是沉积环境条件，主要包括物理因素、化学因素和生物因素三类境条件，主要包括物理因素、化学因素和生物因素三类水体环境物理参数对沉积有机质丰度的控制作用水体环境物理参数对沉积有机质丰度的控制作用水体环境的物理参数是指沉积物和有机质沉积过程中沉积介质的动态水体环境的物理参数是指沉积物和有机质沉积过程中沉积介质的动态和静态物理性质，
22、包括水流速度、粘土矿物与有机质的絮凝作用、水和静态物理性质，包括水流速度、粘土矿物与有机质的絮凝作用、水体深度与浪基面的深度、沉积速度与沉降速度体深度与浪基面的深度、沉积速度与沉降速度水体环境的化学参数对沉积有机质丰度的控制作用水体环境的化学参数对沉积有机质丰度的控制作用水体环境的化学参数包括氧化还原电位（水体环境的化学参数包括氧化还原电位（Eh值）、酸碱度（值）、酸碱度（PH值）、值）、盐度和温度，对沉积有机质最重要的是氧化盐度和温度，对沉积有机质最重要的是氧化还原条件还原条件水体环境的生物参数对沉积有机质丰度的控制作用水体环境的生物参数对沉积有机质丰度的控制作用主要表现在：提供有机质和沉积
23、物来源；改变沉积环境；加速沉积过主要表现在：提供有机质和沉积物来源；改变沉积环境；加速沉积过程；消耗、改造有机质程；消耗、改造有机质不同环境中有机质的沉积特征不同环境中有机质的沉积特征海洋环境：海洋环境：沉积场所巨大；远洋水域有机质来源单一，而近陆水域有沉积场所巨大；远洋水域有机质来源单一，而近陆水域有机质具有混合来源特征；表层生物高产、下层的缺氧环境以及持续较机质具有混合来源特征；表层生物高产、下层的缺氧环境以及持续较快的沉积、絮凝作用使有机质保存丰度较高；高能滨岸地带不利于有快的沉积、絮凝作用使有机质保存丰度较高；高能滨岸地带不利于有机质的保存；大陆架地区是有机质的主要沉积区；远洋盆地是生
24、物钙机质的保存；大陆架地区是有机质的主要沉积区；远洋盆地是生物钙质、硅质丰富沉积区和有机质贫乏区质、硅质丰富沉积区和有机质贫乏区过渡环境：过渡环境：有机质来源具有二元性或多重性；低能缓流的还原环境有机质来源具有二元性或多重性；低能缓流的还原环境有利于有机质沉积；干旱泻湖环境，富含有机质的泥岩常与蒸发岩有利于有机质沉积；干旱泻湖环境，富含有机质的泥岩常与蒸发岩组成旋回组成旋回湖泊环境：湖泊环境：有机质来源具有二元和多方向性；营养型湖的浪基面以有机质来源具有二元和多方向性；营养型湖的浪基面以下的还原环境是有机质的富集区；湖泊环境差异大，沉积有机质也下的还原环境是有机质的富集区；湖泊环境差异大，沉积
25、有机质也有较大差异；营养型淡水湖泊的较深有较大差异；营养型淡水湖泊的较深深湖及前三角洲亚环境沉积深湖及前三角洲亚环境沉积富有机质泥岩，可形成碎屑富有机质泥岩，可形成碎屑粘土岩旋回；盐湖中富含有机质的油粘土岩旋回；盐湖中富含有机质的油页岩、泥岩可与蒸发岩形成旋回；单断式页岩、泥岩可与蒸发岩形成旋回；单断式“箕状箕状”断陷不对称盆地，断陷不对称盆地，有机质的分布亦呈不对称展布有机质的分布亦呈不对称展布沼泽环境：沼泽环境：有机质来源具有原地单一性；温和潮湿气候和长期停滞有机质来源具有原地单一性；温和潮湿气候和长期停滞的水体有利于沼泽发育和沼泽泥炭沉积；沼泽沉积的有机质丰度高，的水体有利于沼泽发育和沼
26、泽泥炭沉积；沼泽沉积的有机质丰度高，但类型单一；沼泽煤系可与湖泊、泻湖生油层系在剖面上交替出现但类型单一；沼泽煤系可与湖泊、泻湖生油层系在剖面上交替出现n沉积有机质的演化沉积有机质的演化思考题思考题1.名词解释：生物圈名词解释：生物圈 有机圈有机圈 沉积有机质沉积有机质2.简答题简答题 简述有机碳的地球化学循环；简述沉积简述有机碳的地球化学循环；简述沉积环境对有机质丰度的控制作用；简述不同沉积环环境对有机质丰度的控制作用；简述不同沉积环境有机质的沉积特征；简述沉积有机质的演化特境有机质的沉积特征；简述沉积有机质的演化特征征3.论述题论述题 试论述生物演化与烃源岩及高蜡油分布试论述生物演化与烃源岩及高蜡油分布的关系的关系第二章第二章 沉积有机质沉积有机质
