News Release 

高-过成熟海相页岩成熟度确定的新方法

Science China Press

{CATEGORYLINE}

IMAGE

IMAGE: 页岩中矿物-有机质复合体(MOA)与固体沥青, 及其激光拉曼参数(RBS、ID/IG) 与沥青反射率(BRo)的关系 view more 

Credit: ©《中国科学》杂志社

沉积岩中纯固体有机质(如:镜质组, 固体沥青)的激光拉曼光谱参数应用于成熟度评价已有大量的报道,但缺乏直接基于页岩全岩样品的矿物-有机质复合体(MOA)的相关研究。最近一项研究揭示了高-过成熟海相页岩MOA激光拉曼光谱参数与成熟度具有良好的相关性,为解决成熟度评价提供了新的思路。

研究相关的论文题为 “高-过成熟海相页岩中矿物-有机质复合体(MOA)的显微激光拉曼光谱特征作为成熟度指标的意义”,近期发表于《中国科学:地球科学》中英文版,由中国地质大学(北京)肖贤明教授担任第一与通讯作者撰写。研究者通过对取自中国南方不同有机质含量与不同成熟度的海相页岩样品中MOA激光拉曼光谱与参数的研究,揭示了MOA的激光拉曼参数同样可以指示页岩的成熟度水平。

页岩中的固体有机质存在两个拉曼一级峰:D峰(代表无序结构)与G峰(代表有序结构)。随着成熟度的增加,其峰位、峰形、峰强度出现有规律的变化,相关参数与成熟度显示出明确的相关性。大量研究表明,激光拉曼参数是继镜质组反射率之后另一项可广泛应用于页岩中有机质的成熟度快速且无损伤测定技术。目前,应用激光拉曼技术确定页岩的成熟度所选择的测试对象均是纯有机质,如镜质组或者固体沥青。但是在早古生代及时代更古老的海相页岩中,缺乏镜质组,固体沥青一般也很少,有机质主要以细分散状(<1μm)赋存于微细矿物(如黏土矿物、石英等)颗粒间,构成矿物-有机质复合体(mineral-organic aggregation,简称为MOA )。对这类页岩的成熟度评价,一直缺乏有效的解决方案。

该项研究采用显微激光拉曼技术,对取自中国南方地区的高-过成熟度海相页岩样品,首次系统的测试了MOA激光拉曼图谱特征,计算了其相关参数。研究发现,激光拉曼可检测到页岩MOA中的微量有机质(样品总有机碳含量可低至0.1%)反映的特征吸收峰(D与G 峰),且随着总有机碳(TOC)的增加,D与G峰的强度增加,矿物峰及矿物背景的强度减弱,当TOC达到0.60%, 可获得完美的MOA激光拉曼图谱。页岩中MOA与其共生固体沥青的激光拉曼参数具有很好的可比性(图1),同样可以指示页岩的成熟度水平。

这一研究结果不仅丰富与发展了成熟度评价的理论与方法,而且对于缺乏固体沥青的高演化下古生界或者前寒武系海相页岩的成熟度评价具有广泛的实际应用价值。

###

该项研究得到国家自然科学基金项目(No: U19B6003, U1810201) 的支持。

更多详情请阅原文:

中文版:肖贤明, 周秦, 程鹏, 孙键, 刘德汉, 田辉. 2020. 高-过成熟海相页岩中矿物-有机质复合体(MOA)的显微激光拉曼光谱特征作为成熟度指标的意义. 中国科学: 地球科学, 50(9): 1228~1241

https://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SSTe/50/9/10.1360/N072020-0028?slug=fulltext

英文版: Xiao X, Zhou Q, Cheng P, Sun J, Liu D, Tian H. 2020. Thermal maturation as revealed by micro-Raman spectroscopy of mineral-organic aggregation (MOA) in marine shales with high and over maturities. Science China Earth Sciences, 63: 1540–1552, https://doi.org/10.1007/s11430-020-9627-2

Disclaimer: AAAS and EurekAlert! are not responsible for the accuracy of news releases posted to EurekAlert! by contributing institutions or for the use of any information through the EurekAlert system.