Nouveaux stéroïdes aromatiques fossiles
Novel fossil aromatic steroids
Résumé
Three novel series of triaromatic steroids have been identified in Paris basin rocks and oils by comparison with synthetic compounds. Those steroids have been used to define a novel maturity index that was used for oil-source rock correlations. Triaromatic steroids bearing methyl groups at position 2 (C21), 3 (C21, C27, C29) or 6 (C21) have been synthesized from pregnenolone, cholesterol or stigmasterol. Molecular structures were confirmed by 200 MHz NMR decoupling or spatial correlation using the nuclear Overhauser effect.
2-Methyl, 3-methyl and 6-methyl triaromatic steroids have been identified in rocks and oils by comparison of their gas chromatography (GC) and mass spectrometry (MS) data with synthetic compounds. They are formed in sedimentary rocks at a late stage of maturity from triaromatic or monoaromatic precursors. 2-Methyl and 3-methyl triaromatic steroids are probably formed from 4-methyl precursors by acid-catalysed methyl migration. Though precursors bearing a carbon function at position 2 or 3 are not excluded.
3 Oils (Dogger, Domerian, Trias) and 13 sedimentary rocks (Toarcian, Hettangian) from the Paris basin have been fractionated by chromatography (CC, TLC, GC, HPLC). Alkanes, Branched/cyclic alkanes, Alkenes, and Aromatic fractions were analysed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-SM). Selective detection of steranes have been achieved using metastable transitions. The study of biomarkers in rocks and oils has given insights on palaeoenvironment, thermal maturity and oil migration. Here, a novel maturity index, the methyltriaromatic steroid index (MTSI) has been found useful for rock-rock and rock-oil correlations.
2-Methyl, 3-methyl and 6-methyl triaromatic steroids have been identified in rocks and oils by comparison of their gas chromatography (GC) and mass spectrometry (MS) data with synthetic compounds. They are formed in sedimentary rocks at a late stage of maturity from triaromatic or monoaromatic precursors. 2-Methyl and 3-methyl triaromatic steroids are probably formed from 4-methyl precursors by acid-catalysed methyl migration. Though precursors bearing a carbon function at position 2 or 3 are not excluded.
3 Oils (Dogger, Domerian, Trias) and 13 sedimentary rocks (Toarcian, Hettangian) from the Paris basin have been fractionated by chromatography (CC, TLC, GC, HPLC). Alkanes, Branched/cyclic alkanes, Alkenes, and Aromatic fractions were analysed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-SM). Selective detection of steranes have been achieved using metastable transitions. The study of biomarkers in rocks and oils has given insights on palaeoenvironment, thermal maturity and oil migration. Here, a novel maturity index, the methyltriaromatic steroid index (MTSI) has been found useful for rock-rock and rock-oil correlations.
Trois nouvelles classes de stéroïdes triaromatiques ont été identifiés dans les roches et les pétroles du bassin de Paris par comparaison avec des substances synthétiques. Ces composés sont à la base du développement d'un nouvel indice de maturité dont l'application a été utile pour des problèmes de corrélation pétrole-roche mère.
La synthèse de stéroïdes triaromatiques méthylés en position 2 (C21), 3 (C21, C27, C29) ou 6 (C21) a été effectué en plusieurs étapes à partir de la prégnénolone, du cholestérol ou du stigmastérol. Les structures des stéroïdes triaromatiques ont été confirmées par des expériences de découplage ou de corrélations spatiales par effet nucléaire Overhauser en RMN-1H à 200 MHz.
Les stéroïdes triaromatiques méthylés en position 2, 3 ou 6 ont été identifiés dans les roches et les pétroles du bassin de Paris par comparaison de leurs données chromatographiques (CG) et spectrales (SM) avec les substances de synthèse. Leur formation dans le sous-sol à partir de précurseur stéroïdes triaromatiques (ou monoaromatique dans le cas du 6-méthyl) ne devient effective qu'à partir d'un certain degré de maturité. Elle est vraisemblablement due pour les composés 2-méthyl et 3-méthyl à une migration du groupement méthyle opérant sur l'isomère 4-méthyl et catalysée par les sites acides de la matrice minérale (argiles notamment). Toutefois une origine à partir de précurseurs comportant une fonction carbonée en position 2 ou 3 n'est pas exclue.
Trois pétroles (Dogger, Domérien, Trias) et les extraits organiques de treize roches (Toarcien, Hettangien) du bassin de Paris ont été fractionnés par chromatographie (CC, CCM, CG, CLHP). Les fractions "alcanes", "alcanes ramifiés et/ou cycliques", "alcènes" et "aromatiques" ont été analysées par chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (CG-SM). La détection sélective de stéranes de même masse et de fragmentation analogue a été conduite par fragmentométrie de masse des transitions métastables. L'étude de la distribution des marqueurs biologiques présents dans les fractions organiques a donné plusieurs indications sur la nature de l'environnement de dépôt, la maturité des sédiments et la migration du pétrole de la roche-mère vers le réservoir. A cet égard un nouveau paramètre de maturité, l'indice des méthylstéroïdes triaromatiques (IMST), s'est avéré très utile pour établir des corrélations roches-roches ou roches-pétroles.
La synthèse de stéroïdes triaromatiques méthylés en position 2 (C21), 3 (C21, C27, C29) ou 6 (C21) a été effectué en plusieurs étapes à partir de la prégnénolone, du cholestérol ou du stigmastérol. Les structures des stéroïdes triaromatiques ont été confirmées par des expériences de découplage ou de corrélations spatiales par effet nucléaire Overhauser en RMN-1H à 200 MHz.
Les stéroïdes triaromatiques méthylés en position 2, 3 ou 6 ont été identifiés dans les roches et les pétroles du bassin de Paris par comparaison de leurs données chromatographiques (CG) et spectrales (SM) avec les substances de synthèse. Leur formation dans le sous-sol à partir de précurseur stéroïdes triaromatiques (ou monoaromatique dans le cas du 6-méthyl) ne devient effective qu'à partir d'un certain degré de maturité. Elle est vraisemblablement due pour les composés 2-méthyl et 3-méthyl à une migration du groupement méthyle opérant sur l'isomère 4-méthyl et catalysée par les sites acides de la matrice minérale (argiles notamment). Toutefois une origine à partir de précurseurs comportant une fonction carbonée en position 2 ou 3 n'est pas exclue.
Trois pétroles (Dogger, Domérien, Trias) et les extraits organiques de treize roches (Toarcien, Hettangien) du bassin de Paris ont été fractionnés par chromatographie (CC, CCM, CG, CLHP). Les fractions "alcanes", "alcanes ramifiés et/ou cycliques", "alcènes" et "aromatiques" ont été analysées par chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (CG-SM). La détection sélective de stéranes de même masse et de fragmentation analogue a été conduite par fragmentométrie de masse des transitions métastables. L'étude de la distribution des marqueurs biologiques présents dans les fractions organiques a donné plusieurs indications sur la nature de l'environnement de dépôt, la maturité des sédiments et la migration du pétrole de la roche-mère vers le réservoir. A cet égard un nouveau paramètre de maturité, l'indice des méthylstéroïdes triaromatiques (IMST), s'est avéré très utile pour établir des corrélations roches-roches ou roches-pétroles.