高演化页岩有机质成熟度测试方法综述 有机质演化曲线和成熟度分区
时间：2019-04-11 03:30:56 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
中国地质大学（北京），北京 100083 摘要 高演化条件下，页岩有机质成熟度的确定成为一大难题，一些传统的成熟度测试方法可能不再适用。因此，本文在前人研究的基础上，归纳总结了针对高演化页岩的各种不同的有机质成熟度测试方法的原理、计算方法和应用范围，并探讨了不同方法的影响因素，对更好选择高演化页岩有机质成熟度的测试方法具有重要的现实意义。
关键词 高演化页岩；成熟度；测试方法
中图分类号P62 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）70-0031-02
0 引言
目前，对于古生界页岩的成熟度判别方法是在业界还没有得到较好解决的重要现实问题，基于前人的研究，发现可能用来测定其成熟度的方法主要有以下几类，即有机显微组分法，岩石热解法，埋藏史和热史分析法，有机地球化学法。它们被用来作为测定页岩成熟度方法的时间长短不同，而且适用范围也不完全相同。
1 有机显微组分法
1.1 固体沥青反射率
1.1.1 原理
固体沥青是由富氢有机质形成的烃类流体经过一系列的复杂的地质作用转变而来的。在烃源岩中形成的沥青往往具有数量多、分布广、变化大的光性及复杂的地质成因等特征，因此引起了广大石油地质学家和有机岩石学家的具大兴趣，他们对沥青的这些特征以及作为成熟度判别指标的有效性等进行了不同程度的积极探索。
1.1.2 计算方法
反射率可以用来评价烃源岩的成熟度，具有代表性的转换公式包括以下几种：
RO=0.618×Rb+0.4 Jacob 1985
RO=0.6569×Rb+0.3364（自然演化系列） 丰国秀等 1988
RO=0.6790×Rb+0.3195（热模拟系列）
RO=0.688×Rb+0.346 刘德汉等 1994
表1 沥青反射率转换成烃源岩成熟度公式总结
1.1.3 应用范围
事实上，以上关系基本一致，计算出来的结果非常接近。但固体沥青反射率仍然只能作为确定有机质成熟度的辅助手段，主要原因是：1）沥青的成因复杂；2）前油沥青虽然是原地生成的，但后油沥青则经过了一定距离的运移，除了受到热解作用的影响外，还要不同程度的气洗、水洗、氧化和生物降解作用等的影响，测定时反射率往往会发生一定的改变；3）沥青反射率被用来确定成熟度有一定的局限性，这是因为在早期低成熟阶段沥青还没有形成，而形成于高成熟阶段的沥青的反射率变化又很明显，导致不能够与镜质体反射率形成良好的线性关系。
因此，目前把沥青反射率作为判别有机质成熟度的一个指标存在的最大难题是沥青的形成原因较为复杂以及在镜下的正确识别。
1.2 镜状体反射率
1.2.1 原理
镜状体，又称海相镜质体，由B．Buchardt等（1986）在研究斯堪的纳维亚半岛寒武、奥陶系海相泥岩时发现的一种显微组分。随后，Buchardt等（1990）对其形态特征、有机质组成、热演化规律及其成因来源等作了深入地探讨。
镜状体在透射光下为褐色，反射光下为灰色、灰白色，边缘清晰、呈棱角状，均质，无内部结构，反射率单一，非常近似于镜质体。然后通过建立其反射率和H/C原子比之间的关系，发现二者的关系和受抑制的镜质体反射率与H/C原子比之间的关系大体一致，因而可以把镜状体反射率当作测定早古生代地层的成熟度的一种有效指标。
1.2.2 计算方法
程顶胜等（1995）通过对具有相似成熟度的褐煤和Kukersite 油页岩进行同步热模拟实验，得到了镜状体和镜质体反射率的相关关系，可以表示为：RO=0.75+0.461RV-L，式中RV-L-镜状体反射率，%。
1.2.3 应用范围
镜状体反射率作为烃源岩成熟度评价的指标具有一定的局限性：一是适用范围相对较窄，主要适用于0.7%
1.3.1 原理
根据笔石、虫牙等动物有机碎屑的光性演化特征及其反射率演化规律表明，这些动物有机碎屑的反射率可以作为早古生代海相烃源岩有机质成熟度的评价指标。然而，他们在地层中分布多少不同。此外，在缺少高等植物输入的早古生代含有笔石等的地层中，这些动物有机碎屑反射率还没有办法与国际上公认的成熟度指标——镜质体反射率进行直接的对比，所以目前只能采用间接的办法，即通过同层或邻层的牙形刺色变指数或沥青反射率作为中间媒介与镜质体反射率进行比较，这样牙形刺色变指数或沥青反射率等指标是否准确就成为了一个关键问题。
1.3.2 计算方法
Bertrand（1990）以加拿大Gaspe地区泥盆系中几丁虫与结构镜质体同存的事实，直接建立了几丁虫油浸反射率与结构镜质体油浸反射率之间的关系，并推导出虫牙反射率与结构镜质体反射率之间的关系：logRS=-0.19+1.29logRT。其中RT为结构镜质体的油浸反射率%；RS为虫牙的油浸反射率，%。
2 岩石热解法
热解峰温（Tmax）：
1）原理
Tmax指的是岩石热解最大生烃率对应的温度，曾经被认为是一项非常有效的成熟度参数，甚至有报道认为其有效性要强于镜质体反射率Ro。在烃源岩随埋藏深度加深的过程中，有机质会发生一定的降解，一般热稳定性较差的干酪根首先会发生降解，有机质热稳定性强的就会保留下来，因此岩石热解峰温是随热演化程度的升高而增大的。据统计，烃源岩达到生烃门限的值约为435℃，低成熟度阶段的分布范围为435℃~445℃ ；成熟阶段为445℃~485℃；Tmax大于485℃时进入高成熟阶段。
2）应用范围
热解峰温通常是随着深度的加深而逐渐变大的，但是很多因素都会对它产生影响，如:可溶有机质等的侵入可能会导致Tmax的变小，烃源岩中含有树脂体的显微组分也会导致Tmax的降低，烃源岩中的烃类被矿物吸附也会导致Tmax变大，火成岩的侵入也会导致Tmax变大，岩石热解分析的称样量也对Tmax有影响。因此Tmax比较适合于相似地区相似烃源岩的成熟度测定。
