硫离子降低热液作用下甾烷和萜烷活化能的地球化学机制及其油气成藏意义

针对塔里木盆地超深层油气藏中甾烷和萜烷分子地球化学特征畸变问题，研究人员通过"联苯-二苯并噻吩-菲"系列化合物转化指标，揭示了热液活动中硫离子通过降低活化能而非改变降解途径影响生物标志物稳定性的机制。该研究为超深层油气-热液有机-无机相互作用提供了新认识，对复杂构造区油气勘探具有指导意义。

　　

在塔里木盆地超深层油气勘探中，甾烷（Steranes）和萜烷（Terpanes）作为关键生物标志物，其分布特征常出现难以用常规成藏理论解释的异常现象。早前研究多归因于多套烃源岩混合或高成熟度作用，但硫同位素证据显示这些油气主要源自寒武系烃源岩，与传统生物标志物指示存在矛盾。更值得注意的是，该区域广泛发育的二叠纪大火成岩省（PTLIP）为热液系统提供了持续热源，基底断裂网络则为热液上涌提供了通道，在奥陶系储层中发现的硅化、燧石等热液蚀变产物进一步证实了热液活动的普遍性。这些地质背景暗示热液改造可能是导致分子地球化学畸变的关键因素，但此前缺乏系统性研究。

为阐明这一科学问题，中国某研究机构团队在《Organic Geochemistry》发表论文，通过对33个塔里木盆地顺托果勒低隆起奥陶系油样进行系统分析，创新性地采用"联苯(Bp)-二苯并噻吩(DBT)-菲(Phen)"系列化合物转化指标评估热液强度，结合生物标志物定量检测与吉布斯自由能计算，首次揭示了硫离子在热液环境中对甾烷和萜烷稳定性的调控机制。

关键技术包括：1）基于GC-MS的m/z 191和m/z 217质量色谱分析甾烷/萜烷分布；2）"Bp-DBT-Phen"热液活动强度评价体系；3）C₃₀重排藿烷与C₃₀藿烷相对吉布斯自由能计算；4）针对三环萜烷(TT)、胆甾烷、C_31-35升藿烷等12类生物标志物的半定量分析。

【地质背景】
研究区位于塔里木盆地顺托果勒低隆起，该区域二叠纪大火成岩省活动持续37Ma以上，放射性测年证实热液活动主要发生在300-262Ma期间。F5、F12和F4断裂带南段显示强烈热液活动特征，为理想的研究靶区。

【饱和烃组成】
质谱分析揭示油样中生物标志物分布存在显著差异：部分样品保留完整甾烷/萜烷系列（如C₁₉三环萜烷至C₃₅升藿烷），而SHB42X等样品仅检出微量C₁₉三环萜烷和C₂₁孕甾烷。定量数据显示热液活动导致甾烷和萜烷总浓度降低40-75%，其中C₃₀藿烷、C₂₉重排藿烷和孕甾烷的稳定性最低。

【分子地球化学畸变】
与传统认识不同，尽管三环萜烷、胆甾烷和孕甾烷稳定性较低，但未表现优先耗损特征。关键发现是硫离子并非通过改变降解途径促进热解，而是将甾烷/萜烷的活化能降低15-30%，这种"催化效应"使得生物标志物在相对温和的热液条件下即可发生转化，同时保持其原始分布模式的相对稳定性。

该研究突破性地阐释了超深层油气中生物标志物异常分布的热液改造机制，建立了两项重要认知：1）硫离子作为"能量调节器"而非"路径转换器"的作用机制；2）F5/F1/F4断裂带南段是硫离子-热液耦合作用的敏感区。这些发现不仅为塔里木盆地油气源对比提供了新的解释框架，更深化了对地质流体-有机质相互作用的理论认识，对全球复杂构造区油气勘探具有重要指导价值。