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1、石油与天然气地质学-教材-word 版 1.4第四节稳定碳同位素同位素：指元素周期表中原子序数相同， 原子量不同的元素。稳定同位素：指原子核的结构不会自发 的发生改变的同位素。稳定同位素有两个最显著的属性：1.稳 定性：即经过复杂的化学反应之后，原子核结构 不发生变化。2.分馏作用：指同位素在两种同位 素比值不同的物质之间进行分配。一、稳定同位素分馏机理分馏作用是稳定同位素的属性之一，碳 稳定同位素的分馏机理有：1. 同位素的交换反应：是化学物质间， 不同相或单个分子发生的同位素重新分配。12CG+13CH=13CG+12Chl13cg+H2co=12cg+H3co2. 光合作用的动力效应：植
2、物在光合作 用过程中，富集12c,而使13C进一步减小。3. 热力和化学反应的动力效应：-C-C-键的稳定性顺序：在低温条件下，形成的烃类，富集12c； 在高温条件下形成的烃类，富集13co4. 同位素的物理化学效应：蒸发：气相富集轻同位素12c,夜相富集 13c；扩散：先扩散12c残余13c。二、稳定同位素在自然界的分布、 比值符号和标 准白然界中碳、氮稳定同位索的符号、丰度、比值及标准见下表葉原子序数同位索丰度（%）同位素比比值标准及符号比任199.98520.015L 5X 10 4标准平均大洋水缩写号SLK瑞6D(%o,6l2C 9& «92KlC L 10«
3、;nC/l2C1. 12X 10 2南卡罗*纳州白3E系皮狄组美洲拟箭石缩写号卩DH6 i叱（热同位素比值的测量和对比单位一般是用 千分数（o）表示。xlOOO%xl000%i式中：Rs :为样品的同位素比值；Rr : 为标准的稳定同位素的比值。各国用各自的标准计算 Rr，再换算 成PDB标准。标准之间的换算公式：（泸xiooo%式中：8 13CB为求取对B标准的5值;5 13CA为测得对A标准的8值；RAr、RBr：为 A B标准的13C/12C比值。三、油气中碳同位素的组成特征1、原油8 13C 一般为-22%。-33%。，平均值为-25%o-26%。海相原油8 13C值较高，为-27%。
4、-22%;陆相原油8 13C值偏低，为-29%o-33%。随组分分子量的增大，急剧增大烷烃 芳烃 胶质 沥青质，烷烃 环 烷烃，正构烷烃 异构烷烃，芳烃随环数增加3 13C值增大，可 溶沥青 干酪根。2、天然气3 13C随天然气成熟度的增大而增大，生物成因气：-60%。-95%。低热解成因气：-50%。-20%高以上两种气的混合气：-50%。-60%天然气成份中：33七 3 13C3 3 %,分子量增加，增大。OOO5齐地应时代右汕的碳同位索分布0H莺夕井Z 湾空井E ®9#Pz邯井Z-3029-2*-27 -as -25-24-43-22G 叱（<>原汕碳同位索癸型曲线四、油气中碳同位素和氢同位素之间的关系石油的8 D与3 13C值没有明显的相关关系天然气的8 D与8 13C存在不很明显的关系50-8060-40-20«Jg天然气中甲烷的6D(SMO)与泸(PDB)关系图 1区为冰渍沼气：2.1区为阿尔卑斯盆地上 第三系生物成因气；2.2区为混合成因气； 3. 4. 5区为热降解和热裂解成因气90- 1第三系砂岩A 2第三系砂岩A 3三費系油贮 4笫三系油贮o O1 31 1 10 «-27-1503129西德南部两个亚阿尔卑斯盆地原油的6DG1叱关系图