烃源岩和原油中含氮、含硫、含氧化合物（简称含NSO化合物）非常重要，因为其蕴含有丰富的与石油地质和环境科学研究有关的地球化学信息。例如，现代有机地球化学的开始可以追溯到20世纪30年代含氮化合物（卟啉）的发现和其运用于追踪生物体前驱物。含氧化合物咔唑类、酚类和羧酸类常被用于研究原油从源岩向储层的运移。地质体中常见的NSO化合物有咔唑、二苯并呋喃和二苯并噻吩。与氮和硫相比，氧是极性化合物官能团中最突出的杂原子，存在于酚类、酮类、醇类、醛类和羧酸中。然而，对含氧化合物二苯并呋喃的研究程度远远低于对含氮化合物咔唑和含硫化合物二苯并噻吩的研究。二苯并呋喃（DBF）是一种杂环有机化合物，具有两个苯环与中心呋喃环融合。DBF的衍生物包括烷基化同系物（即C1-C4 DBF）、苯并[b]萘呋喃（BN12F，BN21F，BN23F）和苯基二苯并呋喃(1-，2-， 3-，4-PhDBF)（图1）。DBF及其衍生物已在煤、凝析油、原油、固体沥青、湖相页岩和海相碳酸盐中均有发现。DBF及其烷基同系物首次于1966年发现，随后逐渐被运用于石油地质中有机质成熟度和有机质沉积环境的判别 （Yew and Mair, 1966）。然而，目前已有报道大多集中在DBF，BNF及衍生物作为成熟度指标、指示沉积环境和油气运移方面的研究 （Armstroff, 2004; Li and Ellis, et al., 2015; Yang et al., 2017），对于其有机质前生物研究和生源意义探讨尚不清楚。
图1 地质体中常见二苯并呋喃（DBF）及其衍生物
近期，中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室王云鹏研究员团队的姜连博士后在澳大利亚吉普斯兰盆地中-新生代煤系烃源岩抽提物中发现了丰富的DBF及其衍生物，并深入探讨了其来源和地质意义，取得的一些重要的科研进展：
（1）与前人研究结果不同，在吉普斯兰盆地的岩石提取物中初步鉴定出17 种 C2二苯并呋喃异构体（包括 6 种新异构体）。此外，还发现了地质体中至少存在2种单甲基苯并[ b ]萘并呋喃异构体和1种二甲基苯并[ b ]萘并呋喃异构体 （图2）。
图2 澳大利亚吉普斯兰盆地烃源岩抽提物色谱图（GC-MS/MS结果）。
注：A1-A17为C 2二苯并呋喃异构体（其中A1-A6是新发现的C 2二苯并呋喃异构体）；B1-B11为C 3二苯并呋喃异构体；C1-C3为C 4二苯并呋喃异构体；D1-D3对应苯并[ b ]萘并[ 2,1-d ]呋喃, 苯并[ b ]萘并[ 1,2-d ]呋喃, 苯并[ b ]萘并[ 2, 3 -d ]呋喃；E1-E2对应单甲基苯并[ b ]萘并呋喃异构体；F1为二单甲基苯并[ b ]萘并呋喃。
（2）二苯并呋喃及其衍生物来源多样，结合生物标志化合物和古生物化石等证据发现吉普斯兰盆地二苯并呋喃及其衍生物主要来自于高等植物、地衣和苔藓。根据对来源、环境和成熟度参数的综合对比发现有机质来源是控制吉普斯兰盆地二苯并呋喃、苯并[ b ]萘并呋喃及其烷基化异构体丰度和分布的主要因素。其中C1二苯并呋喃/二苯并呋喃和苯并[ b ]萘并[ 2,1-d ]呋喃/苯并[ b ]萘并[ 1,2-d ]呋喃比值随地质年代变化趋势与全球深海氧同位素和古环境参数（总被子植物/裸子植物比）的变化相耦合，可能反映了吉普斯兰盆地局部古气候的变化 （图3）。
图3 a）全球深海氧同位素变化趋势图（85-45 Ma）(根据Huber et al., 2008修订)；b）吉普斯兰盆地烃源岩抽提物中总被子植物/裸子植物古环境参数（根据Jiang et al., 2020修订）；c) C 1二苯并呋喃/二苯并呋喃（C1 DBFs/DBF）和苯并[ b ]萘并[ 2,1-d ]呋喃/苯并[ b ]萘并[ 1,2-d ]呋喃（BN21F/BN12F）随地质年代变化趋势图
（3）通过对吉普斯兰盆地同一岩芯柱不同地质年代的烃源岩分析发现始新统和古新统烃源岩抽提物中C0 -C4二苯并呋喃的分布和含量存在较大差异，可为烃源岩地质年代诊断提供相关依据（图4），可能成为潜在的油源对比的参数。
图4 （a）古新世L. Balmei生物带和（b）始新世M. diversus生物带烃源岩中C0-C4二苯并呋喃的折线图；马林A6井L. Balmei生物带（古新世）和M. diversus生物带（始新世）中BN21F/BN12F与C1 DBFs /DBF关系图（c）和BN21F/BN12与C27 重排甾烷/C27规则甾烷关系图（d）
该研究成果首次提出了二苯并呋喃及其衍生物在重建古环境方面的应用，并论证了其油-岩对比的可能性，丰富了二苯并呋喃及其衍生物在石油地质领域的应用。此研究成果近期发表于国际期刊《Organic Geochemistry》上，得到澳大利亚麦考大学（包括博士奖学金、麦考瑞大学高等学位研究预算金和麦考瑞大学研究生研究基金）和国家自然科学基金（42203029）的资助。
论文信息：Jiang, L. （姜连）, Nytoft, H.P., Kampoli, I., George, S.C., 2024. Distribution, occurrence and identification of dibenzofuran, benzo[b]naphthofurans and their alkyl derivatives in Gippsland Basin source rocks. Organic Geochemistry 187, 104708.
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2023.104708
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