霍帕诺伊德分解产物（HBPs）及其对四环和三环萜烷（唇兰烷）油源岩参数的影响

《Organic Letters》：Hopanoid breakdown products (HBPs) and their influence on tetracyclic and tricyclic terpane (cheilanthane) oil-source rock parameters

本研究通过热解实验发现三环和四环三萜降解产物（HBPs）与已知地质标志物共存在，并提出了新的比率以量化其对沉积环境重建和原油分类的影响。HBPs源自C30二萜醇的降解，与cheilanthane类化合物共流，显著影响传统三萜和四萜参数。分隔符

　　这项研究揭示了五环类藿烷（hopanoids）在地质样本中的降解产物——藿烷降解产物（HBPs）如何影响常见的三环类和四环类萜烷（terpanes）生物标志物的比值。研究通过封闭系统热解实验，对C30双环藿烷（diplopterol）进行了深入分析，发现这些产物在气相色谱图谱中与C19至C22的三环类萜烷和C24的四环类萜烷共流出，从而表明它们可能是这些生物标志物的来源之一。这些HBPs在从新元古代到新生代的岩芯提取的沥青和原油中普遍存在，跨越了广泛的热成熟度范围。这一发现挑战了传统上认为这些生物标志物来源于未知生物源的观点，并指出它们可能源于藿烷的降解过程。

在研究中，科学家们首先对C30双环藿烷进行了热解实验，以模拟自然条件下藿烷的降解过程。通过使用不同的气相色谱柱（DB-5 MS和DB-1 MS），研究人员观察到不同类型的HBPs与三环类和四环类萜烷共流出或接近共流出。例如，HBP-I与14α-C19三环类萜烷具有相同的保留时间和几乎相同的质谱特征，这表明HBP-I可能就是14α-C19三环类萜烷的来源。同样，HBP-III与βα-C20三环类萜烷共流出，而HBP-VIII与βα-C23三环类萜烷共流出，进一步支持了这些HBPs可能与传统上认为的三环类萜烷具有相同的结构。

这些HBPs在不同地质环境中的存在及其对生物标志物比值的影响，提供了新的视角来解释为什么某些生物标志物被用来指示沉积环境。例如，C24四环类萜烷通常被认为是碳酸盐岩和蒸发岩源岩的标志，而HBP-X则与C24四环类萜烷具有相同的保留时间和质谱特征，这表明HBP-X可能是C24四环类萜烷的来源。此外，研究还发现，在不同的热成熟度和沉积环境中，HBPs的相对丰度变化显著，这可能与沉积环境的氧化还原条件和热演化程度有关。

在分析地质样本时，研究团队检测到三环类和四环类萜烷的生物标志物在阿拉卡组（Aralka Formation）的样本中表现出E/I比值接近1，表明这些生物标志物是同源的。所有讨论的样本均来自清洁的岩芯内部，这有助于排除外部污染的影响。此外，研究人员还比较了HBPs与常见三环类和四环类萜烷参数之间的相关性，发现HBPs的丰度与这些参数之间存在显著的正相关关系，尤其是在新元古代阿拉卡组和澳大利亚原油样本中。这表明，HBPs在一定程度上可能主导或强烈影响基于萜烷的古环境参数。

研究还提出了新的比值来量化HBPs对生物标志物参数的影响。例如，C20 HBP-III/βα-C20三环类萜烷比值和C21 HBP-VIII/βα-C23三环类萜烷比值被用于评估HBPs的相对丰度。这些比值在两个数据集中均显示出统计学意义上的显著正相关，进一步确认了它们作为HBPs丰度指标的可行性。同时，研究还发现，HBPs的丰度与重组藿烷（如C30 diahopane和C30早期流出藿烷）之间存在显著的正相关关系，这可能表明相同的成岩条件促进了这些产物的形成。

此外，研究指出，C24四环类萜烷与三环类萜烷参数之间的关系可能部分由HBPs的输入主导。这为理解这些生物标志物在不同沉积环境中的分布提供了新的思路。例如，在具有高陆源输入的沉积岩中，三环类和四环类萜烷的相对丰度可能被HBPs的高含量所影响，而这些HBPs很可能来源于土壤中的藿烷和相关的萜烷。这一发现不仅有助于解释某些生物标志物的成因，还为更准确地使用这些参数进行古环境重建和油源岩相关性分析提供了新的依据。

研究还指出，传统上被用于指示陆源有机质的14α-C19和βα-C20三环类萜烷可能并非真正的三环类萜烷，而是由藿烷降解形成的HBPs。因此，建议将这些生物标志物重新命名为“C19 HBP-I”和“C20 HBP-III”，以更准确地反映它们的来源。这一命名变化有助于消除对这些生物标志物的误解，并为未来的研究提供更清晰的框架。

在分析中，研究团队还发现，C22/C21三环类萜烷比值在某些样本中异常升高，这可能与HBPs的共流出有关。例如，在阿拉卡组样本中，C22/C21比值与C20 HBP-III/βα-C20三环类萜烷比值之间存在显著的正相关关系，这表明HBPs可能是导致这一比值异常升高的原因。然而，在某些样本中，如来自澳大利亚原油集合的GA19999650样本，尽管C22/C21比值较高，但HBPs的丰度并未显著增加，这提示可能存在其他未被考虑的来源或成因。

综上所述，这项研究不仅揭示了HBPs的来源和形成机制，还为理解三环类和四环类萜烷生物标志物在沉积环境中的分布提供了新的视角。HBPs的广泛存在和其对生物标志物比值的影响，使得传统上用于古环境重建和油源岩相关性的参数需要重新评估。这一研究结果有助于更准确地解释这些生物标志物的成因，并为未来的地质研究提供新的工具和方法。