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本文聚焦于恢复受后生作用影响岩石中埋藏的总有机碳（TOC）。提出了新的质量平衡框架和代数方案，通过敏感性分析量化模型不确定性。研究成果有助于更精准评估烃源岩、模拟石油系统，为古环境重建等提供参考。
引言
总有机碳（TOC）含量是衡量沉积岩有机丰度的重要指标，在古环境演变、生物地球化学循环以及石油系统建模等多个领域应用广泛。它常与多种地球化学和沉积学指标相结合，用以探究有机组分的来源、传输路径，以及评估初级生产力、底栖氧化还原条件等。在石油勘探中，TOC 含量的时空分布更是烃源岩评价、资源潜力评估和石油开采设计的关键依据。
然而，有机物在沉积岩形成过程中会经历一系列变化和质量损失。沉积时，只有不到 10% 的颗粒有机物能最终埋藏为沉积有机碳（OC）。埋藏后，有机物又会依次经历成岩作用（镜质体反射率Ro < 0.5%）、后生作用（0.5% < Ro < 2.0%）和变质作用（2.0% < Ro < 4.0%）。后生作用阶段是烃类生成的主要时期，烃源岩作为开放系统，生成的部分烃类会排出，导致现今 TOC 含量（TOCpd）远低于原始输入的有机碳（TOCo）。例如，以 II 型干酪根为主的海相烃源岩，可能因热转化和烃类排出损失 50% - 65% 的初始 OC 含量。
TOC 原始值与当前值的差异会严重影响石油系统分析和古环境解释。因此，恢复受烃类生成和排出影响岩石的埋藏 TOC 十分必要。目前已有多种恢复方法，如正向建模法，需深入分析古岩石生物栖息地和量化地质生物学因素，但相关理论仍在发展；基于动力学的反演法，通过人工成熟实验评估干酪根热转化，但实验样本难以代表整个烃源岩；还有整合多种模型确定干酪根转化比的方法，不过该方法对数据要求高，在数据稀缺地区应用受限。
质量平衡计算因操作简便且有热分析工具支持而常用。它通过确定关键参数，如可转化 OC 分数（Cc）、转化比（TR）和烃类排出效率（f）来恢复埋藏 TOC。但该模型存在未充分检验的隐含假设，参数计算也有问题，比如Cc的估算基于特定假设，现有方法在计算TR和HI关系时忽略了烃类排出导致的 OC 质量减少，矿物基质效应引起的S1“残留” 也会影响结果，且目前缺乏对 TOC 恢复的系统不确定性分析。
本研究旨在回顾质量平衡模型参数确定方法，提出改进的代数方案以更准确地量化后生作用阶段 OC 损失，恢复埋藏 TOC。研究目标包括明确质量平衡模型假设及影响、量化 TOC 恢复的不确定性、绘制基于干酪根动力学和热成熟度的敏感性分析图，从而提升对后生作用损失的认识，助力更精确的烃源岩评价和石油系统建模，为古环境重建和生物地球化学建模提供支持。
有机碳在沉积岩中的分类
准确恢复埋藏 TOC 的关键在于了解不同的 OC 成分。目前已提出多种描述性模型，基于 OC 的来源、化学成分、分子结构和生烃潜力等因素对其进行分类。通常，TOC 可根据转化为油气的潜力分为三类。
质量平衡模型的三个假设
利用程序热分析数据恢复 TOC 的质量平衡模型基于以下假设：
- 假设 A：热解过程中，S2峰相当于未转化 OC 热裂解生成的总烃量。通过应用化学计量系数α，可从S2计算未转化 OC 的量。
- 假设 B：S1峰相当于已可提取的总 OC 量。
结论
本研究引入质量平衡模型和改进的代数方案，用于恢复后生作用前的埋藏 TOC 含量。该模型将总有机碳分为四类（未转化、惰性、可提取和排出 OC），并通过两个假设与程序热分析指标相联系。利用化学计量系数β，可从S1和S2产率计算可提取和未转化 OC 的质量。
