近日，国际地球科学著名期刊《Earth-Science Reviews》在线刊发了资源学院刘贝教授在泥页岩中分散有机质方面研究的综述性论文“SEM Petrography of Dispersed Organic Matter in Black Shales: A Review”。该论文系统总结了泥页岩中分散有机质的类型、热演化特征、扫描电镜下的岩石学特征以及有机孔隙发育与保存的控制因素，为扫描电镜下鉴定泥页岩中有机质类型提供了重要依据，对常规烃源岩评价和非常规油气储层表征具有重大的指导意义。

泥页岩中的分散有机质包含5个显微组分组：镜质体、惰质体、类脂体、动物碎屑和次生有机质，每个显微组分组包含多种显微组分（表1）。不同显微组分的成因不同，生烃潜力也存在差异：类脂体生烃能力最高，镜质体和动物碎屑次之，惰质体基本无生烃能力。热演化过程中，镜质体、惰质体和动物碎屑的形貌特征未表现出明显变化，在过成熟泥页岩中仍可识别出这三种显微组分组（图1）。而类脂体在热演化过程中形貌特征变化较为显著。生油型显微组分在生油窗内通过沥青化过程转化为前油沥青，随着成熟度的增加，前油沥青逐渐转化为油气和后油沥青，后油沥青在干气窗内转化为焦沥青，同时油也会在干气窗内二次裂解为焦沥青（图2）。

页岩中的有机孔隙是页岩储层孔隙系统的重要组成部分，控制着页岩的含气量、甲烷吸附能力和孔隙度。有机孔隙的描述一般是利用扫描电镜对Ar离子抛光的页岩表面进行观察，但扫描电镜下无法有效地区分有机质类型，造成有机孔隙赋存状态及成因机制仍存在争议。中国地质大学（武汉）资源学院刘贝教授利用显微镜-扫描电镜联合显微方法（correlative light and electron microscopy）研究了页岩中不同显微组分的形态结构特征以及孔隙发育特征，建立了扫描电镜下区分有机质类型的标准，阐明了有机孔隙在热成熟过程中的演化特征和成因机制。

页岩中的有机孔隙包括原生孔隙和次生孔隙。原生孔隙主要来自生物的细胞结构，且多被成岩矿物充填；次生孔隙是在有机质生烃、排烃过程中形成的，主要赋存在固体沥青或焦沥青中。次生有机孔隙的发育程度取决于热成熟度和有机质类型，其保存程度受控于热成熟度、有机质含量和页岩矿物组成。页岩中有机质的比表面积和孔容随成熟度的增加呈现抛物线的演化规律，在镜质体反射率Ro2.5−3.5%时达到最大值（图3）。

表1页岩中显微组分分类方法

图1页岩中显微组分在热成熟过程中的演化特征

图2生油型显微组分在热成熟过程中的演化路径

图3页岩中有机质孔隙结构随成熟度增加的演化特征。（A）BET比表面积；（B）BJH中孔孔容；（C）D-R微孔比表面积；（D）D-A微孔孔容。

论文第一作者兼通讯作者是中国地质大学（武汉）资源学院的刘贝教授。刘贝教授长期从事富有机质泥页岩的沉积过程、层序特征、成岩作用和储层非均质性方面的研究工作，在泥页岩中有机质富集与热演化等方面取得了一系列原创性研究成果。目前以第一作者或（共同）通讯作者在国际知名期刊《Earth-Science Reviews》、《International Journal of Coal Geology》、《Sedimentary Geology》、《Marine and Petroleum Geology》、《地学前缘》等期刊发表论文20余篇和英文专著（AAPG Memoir 120《Mudstone Diagenesis》）一章，主持国家重点实验室开放基金1项。刘贝教授目前担任AAPG致密油气委员会（Tight Oil and Gas Committee）委员和International Journal of Coal Geology、Marine and Petroleum Geology、Journal of Petroleum Science and Engineering等十余个SCI期刊审稿人。

该研究得到美国印第安那大学页岩研究联盟（Indiana University Shale Research Consortium）、美国国家自然科学基金项目（EAR-0318769）、美国能源部项目（DE-SC0006978）和国家自然科学基金项目（41690131）资助。



论文信息:

Title:SEM petrography of dispersed organic matter in black shales: A review

Authors:Bei Liu*, Maria Mastalerz, Juergen Schieber

Source:Earth-Science Reviews

Available online:26 November 2021

DOI:https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2021.103874

论文连接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012825221003755