藿烷类化合物是指示细菌的生物标志物，普遍存在于各种沉积物和原油中。常见的藿烷包括常规藿烷、重排藿烷、异藿烷、降藿烷、断藿烷、甲基藿烷、芳基藿烷、单芳藿烷、二芳藿烷、三芳藿烷、苯并藿烷和降苯并藿烷等系列化合物。苯并藿烷在生物降解沥青、原油、碳酸盐、煤和湖泊沉积物较为常见。目前，已报道的苯并藿烷有三个系列（Hussler 等， 1984；Schaeffer等，1995，Nytoft 等， 2016），包括C-20位环化的常规苯并藿烷（本研究定义为a系列）、六环苯并藿烷（本研究定义为b系列）和C-16位环化的苯并藿烷（本研究定义为c系列）。苯并藿烷系列a和c广泛存在于沉积岩和原油中，但在蒸发岩和碳酸盐岩环境中尤其丰富。到目前为止，苯并藿烷b系列和c系列似乎只出现在未成熟的沉积物中，而苯并藿烷a系列则出现在不同成熟度梯度的地质样品中，这可能说明与苯并藿烷a系列相比，从藿烷类前驱物到苯并藿烷b系列和c系列的转变相对脆弱。

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博士后姜连与合作导师王云鹏研究员及国际合作者在中国东北地区朝阳盆地ZK1006井一套早白垩世未成熟-低熟沉积物中发现，除了已报道的三个苯并藿烷系列，地质体中可能还存在另外两个系列苯并藿烷，即新发现的d系列和e系列苯并藿烷（图1-2）。

通过进一步对其不同系列苯并藿烷化合物分子量、化学结构式、质谱信息、色谱-质谱出峰顺序和保留时间分析，并结合其母质来源和沉积环境，探讨了苯并藿烷系列化合物的地球化学意义与潜在的地质应用前景，该研究取得的重要进展包括:

(1)   苯并藿烷a系列（C₃₁-C₃₅）、b系列（C₃₃-C₃₅）和c系列（C₃₁-C₃₅）的形成途径不同，而新发现的d系列（C₃₁-C₃₄，可能到C₃₅?）和e系列（C₃₁-C₃₂，可能到C₃₅?）苯并藿烷的形成机制相似 （图3-4a）。

图1 朝阳盆地ZK-1006井3个代表性样品中苯并藿烷系列a和b的分布。

TIC =总离子色谱图。BH =未知苯并藿烷。8β-和8α-表示C₃₁二芳型8,14-断藿烷（分子量414 Da）。

图2 朝阳盆地ZK-1006井3个代表性样品中苯并藿烷系列c、d和e的分布。

(2)   一般而言，地质体中a系列通常是主要的苯并藿烷系列，但偶尔样品以系列c苯并藿烷为主。b系列苯并藿烷可能与陆源有机质有关 (图4b)。

(3)   a系和b系苯并藿烷可能受氧化还原性质的影响，而c系苯并藿烷的形成和富集更可能受古盐度的控制。与升藿烷指数类似，本项研究提出了两个新的参数（苯并藿烷指数和C₃₅/C₃₄苯并藿烷比值）可作为研究区有用的古环境指标。一般而言，较高的苯并藿烷指数和C₃₅/C₃₄苯并藿烷比值可能提示缺氧环境 （图5）。

图3 地质体中5个系列苯并藿烷化合物的形成机制示意图

图 4 苯并藿烷相关比值散点图

图5 朝阳盆地ZK-1006井苯并藿烷等生物标志物及无机地球化学参数深度剖面图。苯并藿烷指数由苯并藿烷系列a和c (BHI-a和BHI-c)计算，苯并藿烷比率由苯并藿烷系列a、b、c计算。BHI-a = C₃₁ a/(C₃₁ a- C₃₅ a) × 100%；BHI-c = C₃₁ c/(C₃₁ c- C₃₅ c) × 100%。GI =伽马蜡烷指数。注：Sr/Ba、(Cu+Mo)/Zn和2U(/U+Th/3)比值见附表。

该研究成果在朝阳盆地早白垩世沉积物中发现2个新系列苯并藿烷类化合物，也是首次在地质体中同时鉴定和识别了五个系列的苯并藿烷类化合物，并提出苯并藿烷指数和苯并藿烷比值两个参数。这些参数可与升藿烷指数相类比，并且可作为新的古环境参数指标，进一步丰富了生物标志化合物在古环境研究方面的应用。此研究成果近期发表于国际期刊《Organic Geochemistry》上，得到中国国家自然科学基金（42203029）、广东省自然科学基金（2024A1515012436）和中国科学院PIFI项目（2024PVA0106）的资助。

论文信息：Jiang, L. (姜连), Li, Li., Nytoft, H. P., Wang, Y. (王云鹏), George, S.C., 2024. Five series of benzohopanes in early Cretaceous sediments from the Chaoyang Basin, NE China. Organic Geochemistry 195, 104843.

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2024.104843