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本节主要介绍研究中针对烃源岩、干酪根、固体沥青及热模拟实验残渣所开展的仪器检测及分子模拟软件方法。
Rock-Eval是评价岩石及相关有机物地球化学性质的重要方法，在以往研究中被广泛地应用于评价烃源岩的生烃能力（Vandenbroucke et al.，2007）。本研究中使用的仪器选用法国万齐公司Rock-Eval Ⅵ型设备。使用时称取少量的样品粉末置于坩埚中，一般情况下，烃源岩样品称取60～100 mg，有机碳含量越高，样品需求越少。将坩埚放入样品盘中，仪器自动完成检测并显示数据。实验过程中，炉内温度从室温升至300℃用时3 min，使样品充分释放残留的烃类物质，而后以25℃/min升温速率升至650℃，使样品中有机物充分裂解，这一过程在氮气保护下完成，样品不会发生氧化。2个阶段的产物均用火焰离子化检测器（FID）进行检测，第一升温阶段产物在结果中记作S 1 ，代表样品中残留的烃类物质；第二升温阶段产物在结果中记为S 2 ，为样品中有机质发生裂解所产生的烃类物质。T max 代表S 2 峰最高点的温度，即生烃高峰温度。之后，样品进入氧化炉，在空气中由400℃加热到850℃，由在线红外检测器检测释放的CO与CO 2 气体，在结果中记为S 3 （Behar et al.，2001；Duan et al.，2018）。
元素分析用Elementar Vario EL CUBE元素检测仪检测样品的碳（C）、氢（H）、氮（N）、硫（S）元素的相对含量。称取少量的样品放入锡舟内包紧，放入样品盘中，再放入炉内，并在有氧条件下加热到950℃，此时C、H、N、S分别被氧化为CO 2 、H 2 O、N 2 和SO 2 ，产物由热导检测器（TCD）进行检测并计算每种元素的含量。氧（O）元素由Elementar Vario EL Ⅲ元素分析仪进行测试，样品在炉内被加热到1 150℃后，生成CO，再由TCD检测CO产量并计算O元素含量。
X射线光电子能谱（XPS）检测是检测电子材料及复杂化合物元素组成和含量、化学状态、分子结构、化学键方面的重要方法，被广泛应用在有机质中元素及相关官能团含量的检测中（Given et al.，1984；Kelemen et al.，1990；Kelemen et al.，2002；Pietrzak et al.，2006）。XPS技术具有高精度、相邻元素影响低及定量分析等优势，但受困于原理，无法对H、He 2种元素进行检测。本研究中引入XPS技术作为检测大分子有机质元素含量及官能团比例的手段，与传统方法进行对比，寻找更适合该研究目的的实验流程。
XPS分析在英国Thermo Fisher Scientific公司K-Alpha X射线光电子能谱仪（K-Alpha X-ray photoelectron spectrometer）上完成，搭载AI Kα X-ray（1 468.6 eV）射线源。将样品粉末均匀贴在样品板上并放入分析室，测试开始时将分析室内抽至真空（＜5×10 -8 mbar）。分析光谱保持在0～1 350 eV，使用400 μm的X射线光斑尺寸，宽扫描的通过能量为100 eV，单个元素的通过能量为30 eV（Liu et al.，2016）。研究中检测C、N、O、S 4种元素的相对含量及官能团占比。
13 C固体核磁共振波谱（ 13 C Solid-NMR）检测是检测复杂有机质化学结构的重要方法，也是本次研究中占比最高的检测分析手段。NMR在近十几年来被极广泛地应用到干酪根、固体沥青、沉积物等天然有机质的化学结构研究中（Dennis et al.，1982；Solum et al.，2001；Clough et al.，2015；Duan et al.，2018），传统检测方法 13 C交叉极化/魔角旋转（CP/MAS）在检测中占有很高的比重，但由于干酪根等大分子地质体的结构复杂性、旋转边带效应、基线扭曲，以及对于非质子碳和甲基及移动亚甲基中的碳极化效率较低等问题的影响，使得仅通过该方法难以完整地定量检测出结构中所有的碳原子组成形式（Mao et al.，2010）。直接极化/魔角旋转（DP/MAS）技术被引入该研究领域，这一方法可以有效避免CP/MAS 技术的缺陷，并利用交叉极化/自旋晶格弛豫-总边带抑制（CP/T 1 -TOSS）技术测定 13 C 的自旋-晶格纵向弛豫时间（T 1 C），每2次扫描间隔循环延迟5 T 1 C，以确保≥95%的碳原子核站点放宽。
固体核磁共振检测在布鲁克公司AVANGE Ⅲ 400 MHz仪器完成，应用DP/MAS程序，3.2 mm固体探头，旋转速度为14 000 Hz，延迟时间为50 s。之后对核磁共振谱图进行分峰处理，计算每个官能团的相对含量，建立碳-氢骨架的分子模型。
基质辅助激光解析电离飞行时间质谱（MALDI-TOF MS）检测是近些年发展起来的新型软电离有机质谱，其在基质辅助电离的基础上，依据质荷比（m/z）的不同来区分化合物，并测得样品分子的分子量，被广泛应用于化学、生物医学、材料科学、环境科学等研究领域（Christ et al.，2017；Ashfaq et al.，2019；Parashar et al.，2022；Tang et al.，2022）。MALDI-TOF MS技术能够对10 000 Da分子量以下的化合物实现较为准确的识别，最大检测质量范围可达500 000 Da。目前该检测技术在石油及化石能源领域应用较少，存在较多研究空白。
本次研究使用AB SCIEX公司TOF/TOF 5800型号设备开展相关检测，测试在正离子模式下分析胶质分子量分布，MALDI载物台在连续运动模式下操作，本次研究质量范围为100～4 000 Da。
傅里叶变换红外光谱（FT-IR）检测是分析化合物化学结构信息的重要手段，通过检测不同结构单元对红外光的吸收率实现官能团的定性研究，被广泛应用于地质样品的检测中（Lis et al.，2005；Alstadt et al.，2012）。红外光谱的检测范围被分为3个区域，即近红外区（128 000～4 000 cm -1 ）、中红外区（4 000～400 cm -1 ）和远红外区（400～10 cm -1 ），可根据官能团在不同信号区的吸收位置，判断官能团类型。
本次研究中对琥珀固体采用岛津公司的SHIMADZU IR Affinity-1型傅里叶变换红外光谱仪进行实验，光谱范围为4 000～400 cm -1 ，分辨率为0.24 cm -1 。对胶质组分采用布鲁克公司Vertex-70V型傅里叶变换红外光谱仪进行实验，采用溴化钾压片方式进行测量，光谱范围为4 000～400 cm -1 ，扫描次数为64，分辨率为4 cm -1 。
有机大分子建模是个细致而又复杂、烦琐的过程，需要多个软件相互配合使用。经过几年的研究，探索了有机大分子建模及其相互作用的分子模拟方法。
根据元素分析和NMR检测结果，用ACD（ACD/Labs，2016）建立有机大分子的2D分子模型，后使用软件gNMR（IvorySoft）计算2D分子模型的化学位移，模拟其核磁共振图谱。通过对比模拟与检测核磁共振图谱的差异，不断修改分子模型，逐渐提高模拟图谱与检测图谱的一致性，从而提高分子模型的准确程度（Gao et al.，2017；Huang et al.，2018）。
建立2D分子模型后，利用Gaussian和GaussianView软件对模型进行3D优化，计算三维空间内分子模型势能最低状态。3D模型优化完成后，利用AutoDock软件计算有机大分子地质体分子与烃类物质等小分子的相互作用关系（Liang et al.，2021）。