生物标志物是石油地质样品中的分子化石,是石油地质地球化学研究的重要内容,在油气勘探开发应用研究和地球化学基础研究中具有重要地位。然而,随着科学家们碰到的地质条件越来越复杂,其中的生物标志物应该如何去分析并应用,成为了领域研究的前缘与热点。本文展开了5方面的探索研究,具体包括对低成熟烃源岩中的可溶有机质、干酪根、高成熟的固体沥青、烃源岩,以及储层油气包裹体中的生物标志物进行分析。研究方法采用了一系列新技术手段,包括分子筛、单体烃碳同位素、热解气相色谱-质谱、激光微裂解-色谱-质谱以及激光剥蚀单体油气包裹体分析等。(1)低成熟的油页岩是进行生物标志物地球化学研究的良好对象,桦甸油页岩具有成熟度低、有机质含量高等特点,适合于进行湖相藻类烃源的深入研究。生物标志物分析结果表明,含有L属葡萄球藻以及湖相浮游鞭毛藻的重要贡献;高含量的藿烯具有明显偏负的碳同位素,可能直接来源于甲烷氧化菌,有机质主要来自于分层明显的较深湖体中的微藻,而正构烷烃分布显示其可能来源于水生植物。(2)根据两个桦甸油页岩干酪根的热解-色谱-质谱分析,结合对有机显微组分组成的研究,发现生烃能力主要来自于微藻。而HD-20样品中相对更高含量的芳烃化合物可能来自于其中低丰度的高等植物镜质体以及底栖宏观藻。首次从油页岩干酪根热解产物中直接检测到了 C40单芳环番茄红素衍生特殊生物标志化合物,可以直接明确指示其中的葡萄球藻为L属。根据正构双烯烃以及1-烯烃的相对分布,也可能反映有另外一种无法用常规有机岩石学方法鉴定的微藻存在。(3)通过对塔里木盆地下古生界寒武、系奥陶系两套烃源岩的地球化学以及加氢热解分析,发现饱和烃产物中以低分子量的正构烷烃为主,同时具有明显的烷基环己烷产出,两者分子量分布范围具有很高的可比性,反映其具有相同的物质来源。芳烃化合物分析发现,寒武系烃源岩与奥陶系烃源岩均处于高-过成熟阶段,而前者的成熟度相对后者更高。塔里木盆地下古生界寒武系烃源岩为库克型,具有以粘球形藻占主导的有机质组成;而奥陶系烃源岩为稀释的库克型,粘球形藻对有机质具有较大贡献。此外,粘球形藻对寒武系烃源岩的贡献更大。(4)应用两种基于色谱-质谱分析的热解技术(Pyroprobe和激光微裂解)对四川盆地寒武系的固体沥青样品进行了对比研究。发现Pyroprobe的分析产物中以芳烃化合物为主,而激光微热解产物中以脂肪烃类为主。两种热解方式的脂肪烃类物质组成具有一定的可比性,均显示出具有藻类来源的母质以及类似的饱和烃/烯烃比值。对于固体沥青样品,激光微裂解的分析手段更为有效。(5)在总结油气包裹体分析技术现状的基础之上,应用自主设计和制造的样品池,以及对传输系统的不断改进,开拓探索了单体油气包裹体的分析技术及其生物标志物地球化学分析技术。目前已经能够获取单(个)体油气的成分范围为i-C4-n-C33,突破了此前此项技术C20左右的技限制。通过对塔里木盆地下古生界单体包裹体分析,结果显示塔河油田至少存在两期油气充注过程,早期捕获的黄色荧光包裹体油源可能来自于∈1-O1优质烃源岩,运移距离较长;晚期蓝色荧光包裹体油源应主要来自03碳酸盐烃源岩。