Геохимия стабильных изотопов РОВ и нефти Изотопы углерода в нефтегазовой

номер, но разные массовые числа
одинаковое число протонов и различное число

нейтронов
радиоактивных изотопов более 1200, стабильных около 300

Правило симметрии:
в стабильных нуклидах с низким атомным номером число протонов приблизительно равно числу нейтронов. С ростом числа протонов отношение нейтрон/протон становится больше единицы. Это связано с тем, что чем больше протонов в ядре, тем сильнее кулоновское электростатическое отталкивание между ними. Чтобы преодолеть его, ядро должно содержать больше нейтронов, чем протонов.

Правило Оддо-Гаркинса:
нуклиды с четким порядковым номером более распространены, чем нуклиды с нечетными номерами.

активации в химических реакциях.
Изотопное фракционирование – разделение изотопноразных атомов

в процессе миграции

Факторы, влияющие на глубину разделения изотопов:
Кинетический - обусловлен различием скоростей реакций изотопных соединений
Термодинамический - обусловлен различиями в энергетическом состоянии изотопов.

Особо чувствительны к процессу природного фракционирования:
водород, углерод, азот, кислород и сера

Изотопный состав азота:

0,02%.
Вариации изотопного состава серы вызваны двумя типами процессов:

восстановление

ионов сульфата до сероводорода некоторыми анаэробными бактериями, приводящее к обогащению сероводорода 32S.

различными реакциями изотопного обмена, в результате которых 34S концентрируется в соединениях с наибольшей степенью окисления.

SMOW - стандартная среднеокеаническая вода
Кислородный метод определения палеотемператур древних морей

водорода:
При фотосинтезе происходит обеднение растений дейтерием относительно воды. Различия в

изотопном составе водорода составляют около 30%о для наземных и около 70%о для морских организмов.
Липиды обычно содержат меньше дейтерия, чем протеины и углеводы.

По данным К.Реддунга бD в керогене РОВ изменяется от -60 до -112%о.
Нефти имеют среднее значение бD -89%о.

Отмечается тенденция к увеличению содержания легкого изотопа с ростом температуры кипения фракции.

Изотопный состав водорода нефтей наследуется от материнского ОВ и зависит от гидрохимических особенностей бассейна.

Водород

стандарт SMOW - стандартная среднеокеаническая вода

Изотопный состав углерода:
стандарт – PDB, углерод карбоната кальция окаменелого белемнита

из позднемеловой формации Пи-Ди.

накоплению в карбонате тяжелого изотопа 13С
Фотосинтез

13С (б13С -23,5%о) по сравнению с сапропелевым ОВ (б13С -25,3%о).

Сапропелево-гумусовое вещество занимает промежуточное положение -24,5 до -24,8%о.

изотопом 12С,
а аминокислот – изотопом 13С

- карбонатам и СО2, минимальные - веществам, в которых развиты

углерод-водородные связи (нефти).

изотопного состава наземных растений -2,5%, морских -1,4%.
С возрастанием молекулярного

веса фракций от метано-нафтеновых к ароматическим и смолистым увеличивается содержание тяжелого изотопа 13С так, что б13С возрастает на 1-2%о.

Вариации б13С, вероятно, вызваны в первую очередь различием изотопного состава в исходном (захороненном) ОВ, то есть отличием условий обитания живых организмов и диагенетических изменений. Вторичные факторы (гипергенные и миграционные процессы) вряд ли изменяют б13С более чем на 1%о

(КZ) – повышение содержания тяжелого изотопа углерода и легких изотопов

серы и водорода
Резкое изменение изотопного состава элементов на границе отложений кембрия и ордовика, силура и девона, перми и триаса, триаса и и юры.

и нафтеновых кислот УВ изотопом 12С, а ароматических соединений –

изотопом 13С, а также закономерное изменение величины ,13C в смолах и асфальтенах может интерпретироваться как следствие проявления характера процесса нефтеобразования и приблизительной общности исходного биогенного материала.

Изучение изотопного состава водорода нефтей позволяет судить об исходном для нефти органическом материале, накопившемся в водоемах с разной гидрогеологической и палеогидрохимической обстановкой, так как содержание дейтерия в нефти отражает содержание дейтерия в той водной среде, в которой происходило накопление ОВ

Знание изотопного состава азота в отдельных фракциях нефти, в частности в смолах, позволяет решать вопрос об их первичности или вторичности.

Связь серы нефтей с первыми, ранними стадиями преобразования ОВ, однотипность изменения б34S нефтей по разрезу осадочной толщи, гомогенность изотопного состава серы серосодержащих компонентов нефтей и отсутствие заметного влияния на величину б34S нефтей различных вторичных факторов позволил, с одной стороны теоретически обосновать возможность использования изотопного состава серы в качестве критерия для установления генетических типов нефтей, а следовательно выделения циклов нефтеобразования. С другой стороны, эти данные можно использовать для оценки роли латеральной и вертикальной миграции нефти в формировании месторождений.