第十九届全国有机地球化学学术会议

本研究通过热脱附烃丙烷分子内碳同位素分析，深入探讨了鄂尔多斯盆地长7页岩层系中烃类的微生物厌氧氧化过程及其对页岩油气演化的影响。微生物烃类降解作用是影响地下碳循环和油气成分的重要生物地球化学过程，特别是在页岩油气储层中，由于其低孔低渗及自生自储的特殊性，微生物的活性和降解过程尚未完全阐明。本研究选取鄂尔多斯盆地长7页岩样品，通过烃源岩热脱附烃提取技术和分子内碳同位素分析手段，系统揭示了微生物对丙烷的氧化特征及其同位素分布规律。
研究结果表明，未发生明显微生物降解的样品其热脱附烃组分以正构烷烃为主，而遭受微生物厌氧氧化的样品其主峰为MCC6，代表正构烷烃优先被微生物降解造成含量相对变低。同时，在微生物厌氧氧化作用下，丙烷分子的Δ_C-T值介于3.9‰至7.9‰，δ¹³C_central值介于-27.2‰到-22.9‰，δ¹³C_terminal值则介于-31.1‰至-30.5‰，显著高于未发生降解的样品（Δ_C-T值范介于0.5‰至2.0‰，δ¹³C_central值介于-32.0‰至-30.0‰，δ¹³C_terminal值介于-34.5‰至-33.0‰）。微生物氧化作用主要影响丙烷分子中心碳的同位素分布，而末端碳的同位素组成则相对稳定，未发生显著的分馏效应。这表明微生物在降解丙烷时，优先氧化中心碳原子，末端碳原子则较为稳定，中心碳和末端碳同位素值与丙烷单体碳同位素值富集系数比值能够有效追踪微生物降解过程。这一发现为页岩油气储层中微生物厌氧氧化过程的研究提供了新的同位素证据。此外，本研究结合沉积学证据揭示了沉积相对微生物降解潜力的控制作用。研究表明，在浅水到深水沉积环境的过渡过程中，页岩的砂质供应和孔隙结构变化显著影响微生物的降解能力。在深水环境中，沉积相的变化导致砂层厚度减小、粒度变细，纳米限域效应增强，限制了营养物质的扩散和微生物的迁移能力。这些因素共同抑制了微生物的降解潜力。而在较浅的湖泊环境中，较为发育的砂质夹层和更好的孔隙连通性则有利于微生物的生长活性和降解作用，提升了微生物降解的效率。因此，沉积相的变化在深水环境中对微生物降解起到了明显的抑制作用。相关结论为页岩油气的原位生物降解过程提供了新的地球化学证据，也为中国陆相页岩油气形成过程及原位可动性评估提供了新的研究视角。

微生物厌氧氧化,丙烷,位置特异性同位素,长7页岩,鄂尔多斯盆地