第35卷，第3期 2015年3月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 35,No. 3.pp603-608
March, 2015
热解和生物降解对木本泥炭生烃与结构演化的红外光谱响应
鲍园1.2，琚宜文"，韦重韬“，王超勇"，李小诗1
1.中国科学院计算地球动力学重点实验室，中国科学院大学地球科学学院，北京100049
2.煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室，中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏徐州
1221008
摘要傅里叶变换红外光谱分析物质分子结构具有独特的优势，为认识成煤有机质在微生物降解和热解阶段的生烃演化特征及物质结构变化特征，采用密封体系生烃热解和厌氧微生物降解岩样生烃物理模拟实验及傅里叶变换红外光谱分析等技术手段，研究了成煤母质(本本泥炭)的生烃演化特征(包括热解作用生成
构变化特征及其机理。结果表明随模拟温度的升高，热解气经类气体（主要为CH）需计产率逐渐增加，非经
类气体（如CO,）分别在250和375C出现两个产
高峰；随煤岩镜质组反射率的升高，微生钩对其降解能力
逐渐减弱；镜质组反射率介于1.6%～1.8%的泥炭热解样没有气体产出；泥炭经热解作用后，羟基含量随热解温度的升高先减少后增多，醛联基、业甲基和磷酸根的含量降低，芳香酸酯呈不单一减少趋势，伸缩振动S一O键在350C之后的样品中出现且含量逐渐增加，说明其对微生物降解具抑制作用；泥炭经微生物降解作用后，酚、醇羟基、醛羰基、芳香酸酯、亚甲基和磷酸根的相对含量都大幅下降，且这些基团的分子间作用力相对减弱。
关键词本本泥炭；热解作用；生物降解作用；分子结构；红外光谱
中图分类号：P511.5
引言
文献标识码：A
D0I: 10, 3964/j. issn, 10000593(2015 )03-0603-06
此，选择木本泥炭作为初始实验样品，在实验室条件下，通过生物成固气模拟产出实验和常规热压生烃热模拟实验来还原成煤有机质在地质历史时期经历的生物降解和热解作用过
泥炭在地质条件下经生物化学和物理化学作用向煤岩转
化过程中会产生甲烧气体，又称煤层甲烧或煤层气，而煤层气作为一种重要的清净天然气能源，已广泛地引起相关学者的关注"。在泥炭向煤岩转化过程中，还包括有机质分子结构的演化。傅里叶变换红外光谱作为分析物质分子结构具有独特的优势，在煤及煤层气地质领域已取得广泛应用，也取得较多新的认识3.4)，但是对于成煤母质（泥炭)在热解和微生物降解共同作用下的结构变化特征与生烃机理认识不足。众所周知，热解作用生成的热成因气与微生物降解作用生成的生物成因气是煤层气的主要成因类型，面煤层气的勘探开发结果也已表明在较多含煤盆地的煤层内赋存着生物与热混合成固煤层气[.7]
泥炭的形成过程是有机质缓聚集且大分子有机组成部分不发生降解的作用过程"，对泥炭样品进行生物降解与热解生烃模拟实验可反映成煤有机质生烃作用全过程"。因
收稿日期：2014-02-20，修订日期：2014-05-2
程，实验结束后收集固体残清，并用红外光谱仪对这些固体样晶及实验前原始样晶进行化学结构变化测试，收集实验过程中产出的气体，并对这些气体组分进行分析测试，以期实现对成煤母质(泥炭)在生物降解和热解作用过程中生烃演化特征及泥炭经热解和微生物降解作用后分子结构演化特征的认识，研究成果可为生物成因气、热成因气的生成演化特征
及生烃机理认识提供理论依据。 1实验部分
实验原始样品于2012年5月采自黑龙江省哈尔滨尚志市鱼池乡机械化村，为现代沼泽剖面下的黑褐色木本泥炭样品，采样深度为0.20.4m，有机碳含量为31.25%，有机硫含量为0.13%，样品有机质类型为血型=，泥炭样（NT）与热解样（设定热解温度分别为150，250，300，350，375和
基金项目：博士后科学基金项目（2014M550809），国家自科学基金项目（41372213）和国家科技重大专项项目（2011ZX05034-005；
2011ZX05060005)资助
作者简介：鲍园，1983年生，中国科学院大学地球科学学院博士后
e-mail; baoyuan@ ucas, ac, ct