中国南方高成熟泥页岩有机质微观特征研究

页岩有机质孔隙对页岩气勘探开发有着重要的指示作用,对页岩气生成及运移机理的认知有着重要意义,是研究人员关注的焦点问题。本文采用自然断面制样方法,利用扫描电镜对中国南方高成熟泥页岩进行观察研究发现,有机质主要以三种形态存在于页岩中,一种是细微的颗粒状,微粒尺寸约10~100 nm,与周围矿物界限不明显;一种是呈块状,尺寸多超过10μm,断口表面光滑;一种是部分保留生物形态的有机质,从数量而言以前两种为主。结合有机质成因及特征,作者对其进行分类:第一种为干酪根,第二种为沥青,第三种为生物碎屑。干酪根和沥青中都可能生成孔隙,干酪根内孔隙尺寸较小,形态不规则,沥青中的孔隙尺寸较大,呈气泡状,孔壁较圆滑。因为在泥页岩中干酪根占比比固体沥青多,而且高成熟度的页岩中干酪根中普遍发育孔隙,沥青中较少发育孔隙,所以干酪根孔隙是有机质孔隙的主体。

江汉盆地陈沱口凹陷始新统盐湖古环境对富有机质岩相发育的控制

江汉盆地新沟嘴组下段Ⅱ油组广泛发育页岩与白云岩互层的烃源岩,近期该层系页岩油勘探获得了重大突破,但盐湖沉积背景下沉积的膏盐对于孔隙的影响制约了页岩油的勘探开发,明确低膏盐富有机质岩相发育的控制因素对页岩油勘探具有重要意义。选取陈沱口凹陷的C1系统取心井作为研究对象,通过岩心及岩石薄片的观察鉴定,全岩矿物组成质量分数、有机碳及地球化学元素含量测定,对C1井新沟嘴组下段Ⅱ油组的岩相类型、沉积环境和有机质富集主控因素进行了系统研究,建立了适合江汉盆地新沟嘴组盐湖相岩相划分方案和沉积模式。结果表明:C1井新沟嘴组下段Ⅱ油组共发育4类7种岩相,分别为富碳细纹层状白云岩、富碳粗纹层状白云岩、含碳块状白云岩;富碳细纹层状混合质页岩、富碳粗纹层状混合质页岩;含碳粗纹层状粉砂岩;贫碳块状膏盐岩。古气候、古盐度与古氧化还原协同演化控制了岩相发育的多样性,有机质富集的主控因素为还原性古水介质环境。页岩油勘探有利岩相为富碳(含碳)粗纹层(细纹层)状白云岩(混合质页岩),有利岩相的沉积环境为咸水、还原的半深湖环境。陈沱口凹陷新沟嘴组下段Ⅱ油组富有机质岩相发育控制因素及其沉积环境的揭露,可为江汉盆地相关凹陷新沟嘴组页岩油勘探提供借鉴和参考。

陆相拗陷湖盆细粒沉积有机质富集机制研究:以松辽盆地长岭凹陷青山口组为例

松辽盆地作为白垩纪形成的大型陆相拗陷含油气盆地,沉积了巨厚的湖相细粒沉积,近年来在非常规油气方面展现了巨大的勘探潜力,其中青山口组是松辽盆地页岩油的重点攻关层系,细粒沉积有机质富集机制对于非常规油气勘探至关重要。在松辽盆地南部长岭凹陷分别选取位于不同沉积区的3口井,针对其青一段水进体系域的细粒沉积岩,借助岩心观察、有机地球化学和生物标志化合物等技术手段,讨论在不同沉积环境和水进过程中,有机质来源和有机质保存条件的变化,分析有机质富集的关键控制因素,并建立相关的有机质富集模式。结果表明:研究区青一段细粒沉积岩有机质丰度较高,有机质类型以Ⅱ型干酪根为主,整体呈现有机质丰度南低北高、下低上高的特征;饱和烃中正构烷烃主要表现为单峰、前峰型,具有微弱奇数碳优势;萜类化合物中以三环萜烷和五环三萜烷为主;甾类化合物中C_(27-29)规则甾烷以C_(27)规则甾烷丰度最高;芳香烃中三芴系列化合物以二苯并噻吩为主。研究区青一段细粒沉积岩有机质来源以湖泊内源菌藻类为主,含有一定的陆源高等植物输入,古水体整体为弱还原的半咸水环境。其中,有机质来源和古盐度是控制有机质富集的关键因素。在平面上,半深湖—深湖沉积区相较三角洲外前缘沉积区,受河流影响较弱,陆源输入较弱,水体盐度较高,有机质类型较好,有机质更加富集。在垂向上,随着水体加深,河流影响减弱,水体盐度呈升高的趋势,有机质类型变好,有机质富集。

鄂尔多斯盆地西南部下白垩统铀矿化砂岩中有机质特征及其与铀成矿的关系

鄂尔多斯盆地西南部下白垩统铀矿找矿在近几年取得了重大突破,在镇原、彭阳等地区发现了新的铀矿产地,白垩系铀矿化主要赋存于洛河组与环河组,少部分赋存于泾川组和罗汉洞组,这些赋矿层位原生沉积均处在干旱环境条件下,其中缺乏肉眼可见的有机质。但在钻孔岩心中,铀矿化砂岩中往往富含浸染状的有机质,这类有机质的性质及其与铀成矿的关系目前还缺乏系统的研究。文章以鄂尔多斯盆地西南部镇原地区铀矿化砂岩为研究对象,通过岩心观察与室内研究,厘定了赋矿砂岩中的有机质类型,探讨了有机质的来源及其铀成矿的关系。研究结果表明:赋矿砂岩中的原生沉积炭屑有机质十分稀少,有机质主要为充填于砂岩微孔隙中、具有流动特征、低演化程度的大分子有机质,可能主要来源于“延7”段烃源岩。铀矿化与固体炭屑有机质关系不大,而主要与“可溶性”流动状有机质密切相关。研究区白垩系铀成矿特征具有“渗出”砂岩型铀矿成矿作用的特点。

琼东南盆地陆源海相烃源岩有机质富集机理

琼东南盆地渐新统陆源海相烃源岩是深水区的一套重要烃源岩。从盆地构造格局、古气候、沉积相和三角洲规模4个方面对琼东南盆地渐新统陆源海相烃源岩的形成机理进行了分析。结果表明:盆地构造格局整体上控制了烃源岩的发育类型,断陷期的崖城组陆源有机质主要以近岸堆积形式形成煤系烃源岩;而陵水组(E_(3)l)陆源有机质则以河流-三角洲搬运形式形成陆源海相烃源岩。崖城组三段(崖三段,E_(3)y^(3))和三亚组二段(三二段,N_(1)s^(2))沉积期陆源高等植物最繁盛;崖二段(E_(3)y^(2))-崖一段(E_(3)y^(1))和陵水组二段(陵二段,E_(3)l^(2))-陵一段(E_(3)l^(1))沉积期次之,陆源高等植物供给充足。沉积相带控制陆源有机质的差异,同时卸载的不同形成了明显差异的陆源海相烃源岩。陆源海相烃源岩有利的发育区域为三角洲前缘-内浅海以及海底扇。大规模的三角洲可以输送更高生物通量的陆源有机质,提高了烃源岩有机质丰度,从而形成海域最为重要的一类有特色的气源岩。

天然富有机质含铵伊利石高温高压稳定性研究

含铵伊利石等含铵黏土矿物是地壳中重要的储氮矿物,研究其高温高压稳定性对地球壳–幔圈层间氮循环具有重要意义。本研究通过高温高压(HTHP)模拟实验,初步探索了天然富有机质(具类石墨结构)的含铵伊利石矿物结构及其携带的C、N元素的稳定性。结果表明,在高温(600)℃常压环境下,含铵伊利石层状结构发生塌陷,结构羟基脱失,层间NH_(4)^(+)脱失,其表面类石墨的结构有序度下降,部分含C、N官能团脱失,但仍有近一半得以保存。伊利石层间NH_(4)^(+)的热稳定性受矿物层状结构的制约,当伊利石因高温发生层间塌陷时,NH_(4)^(+)失去伊利石片层保护后受热发生分解。而不同形态有机氮的热稳定性主要与其在类石墨有机质芳香结构中的位置有关。含铵伊利石结构在高温高压(600℃、2 GPa)下保持稳定,类石墨的有序度以及石墨化程度均增强,表明压力在一定程度上补偿了温度的影响。此外,伊利石表面具网状片层结构的类石墨有机质对矿物结构有物理保护作用。同时,有机质中的部分C、N元素在高温高压下与伊利石结构中的Al和O等元素形成稳定的化合键,亦可增强有机质的稳定性。含铵伊利石在高温高压下的稳定性表明,含铵黏土矿物很有可能是携带地壳中的氮经俯冲进入地球深部的载体矿物。有机质中C、N元素的高温高压稳定性表明,地层中含N类石墨有机质可成为地球深部C、N元素的潜在来源。

不同成土模式下黑土有机质热稳定性剖面分异特征

土壤有机质(soil organic matter,SOM)含量及其稳定性是评价土壤质量的重要指标,热重分析法在反映SOM含量与热稳定性方面显示出了较好的潜力而受到重视。探究不同成土模式下黑土SOM热稳定性在剖面尺度的分异规律及影响因素,可以为黑土资源保护与碳固定提供理论参考。本研究在东北典型黑土区采集了相对稳定地形条件下(平坦)自然发育的3个典型黑土剖面和非稳定地形条件下(有地表侵蚀和沉积)受侵蚀堆积过程影响的2个黑土剖面,采用热重分析法,基于不同温度区间的质量损失,分别以Exo1(200~350℃区间的质量损失)和Exo2(350~550℃区间质量损失)代表热易分解SOM和热稳定SOM,以微分热重曲线及热重参数指标(Exo1/Exo2和TG-T50)表征不同土壤剖面的SOM热稳定性分异特征,并结合傅里叶红外光谱讨论了SOM化学稳定性剖面分异特征。结果表明:稳定地形下自然发育的黑土,热易分解SOM(Exo1)含量相较于热稳定SOM(Exo2)含量随深度下降更快,Exo1/Exo2随深度减小,TG-T50随深度增加,脂肪族碳/芳香族碳减少,SOM稳定性随深度增加。非稳定地形条件下,黑土SOM热稳定性并未随深度表现出规律性下降趋势,存在深层SOM含量和Exo1/Exo2高于表层的现象,这主要是由于复杂的地表历史过程导致母质和SOM来源不同。本研究证实了热重分析法在反映SOM稳定性方面的适用性。黑土中SOM稳定性的剖面变化在很大程度上受成土模式的制约,而成土模式与地貌稳定性密切相关。侵蚀过程携带的大量热易分解SOM在坡面下部及流域沉积地形部位堆积,由于埋藏作用,这些热易分解SOM可以长期存在于深层土壤中。然而,非稳定地形区域一旦再遭侵蚀,这些埋藏的不稳定SOM很可能再次启动分解过程,同样可以导致大量埋藏的“老碳”被释放,成为黑土区碳排放的“热点”。

黔西北地区五峰组-龙马溪组页岩沉积环境与有机质富集关系

为研究黔西北地区五峰组—龙马溪组富有机质页岩的沉积环境演化特征及有机质主控因素,系统采集黔西北地区水箐沟剖面的页岩样品,进行总有机碳(TOC)、主量元素、微量元素分析,探讨了五峰组-龙马溪组古环境演化特征及有机质富集机制。结果表明:氧化还原条件是黔西北地区五峰组-龙马溪组有机质富集的主控因素;黔西北地区整体表现出氧化-次氧化的沉积环境且波动变化较大,这与同期其他地区整体缺氧的沉积环境相区别;在古生产力指标上,黔西北地区古生产力指标均低于其他地区。研究成果揭示了黔西北地区五峰组-龙马溪组富有机质富集机制,为该区域勘探和开发具有重要指导意义。

页岩有机质体积含量:概念、测试方法及意义

有机质含量是评价页岩生产油气能力的重要指标,对孔隙度及含气量均有影响,也是页岩储层地质甜点评价的关键参数,而有机质含量无法体现有机质的分布、连通性、空间占比及其对油气渗流、储层改造的影响。通过对资料的整理与分析,厘清了有机质体积含量的概念,给出并分析了公式法、扫描电镜估算法、CT扫描法、低场核磁共振测量法及岩石物理模型法等5种计算方法的优势与不足,并探讨了有机质体积含量对富有机质页岩油气开发的意义。有机质体积含量指单位体积页岩中有机质的体积,用百分数表示,强化了页岩气层评价与开发中有机孔的重要性,丰富了页岩气储层评价参数体系;有机质是页岩的弱结构点或弱结构面,有机质体积含量的特性为地质甜点与工程甜点指标搭建了桥梁;有机质的可溶性及空间占比为油气储层孔缝溶扩“物质净移除、减量增渗”新思路的提出奠定基础,将有机质作为溶蚀改造对象,少量有机质溶蚀将极大增加储层改造体积。

川东侏罗系凉高山组页岩沉积环境特征及有机质富集机理

四川盆地东部复兴地区泰页1井和兴页L1井均在侏罗系凉高山组页岩段测试获得高产油气流,试采效果好,实现了川东侏罗系陆相页岩油气勘探重大突破。为进一步明确川东侏罗系凉高山组页岩油气勘探潜力及有机质富集机理,选取复兴地区兴页X井、兴页Y井作为典型代表,综合测录井、岩心资料和全岩X衍射、有机碳、主微量元素等分析测试方法研究表明:凉二下亚段页岩沉积古气候处于暖湿型环境(中等风化条件),不同单元地层沉积的古气候之间无明显差异,处于淡水-微咸水沉积环境。通过镧-钴法计算古水深整体介于10.9~56.1 m之间,属于半深湖-深湖沉积环境,自下而上沉积水体深浅交替,整体古生产力呈现增大的趋势,页岩段总体上处于缺氧还原环境,发育砂质纹层,沉积速率相对砂岩段较小。通过不同沉积环境参数与w(TOC)相关性分析,凉二下亚段页岩有机质富集主要受古水深、古氧化还原环境、沉积速率和古生产力等多因素耦合控制作用,古盐度和古气候条件影响相对较小。沉积环境的差异控制了页岩纵向上非均质性特征,其中⑥号单元页岩相形成于深水缺氧沉积环境,具有低沉积速率、高古生产力及受陆源影响较小的特点,为有机质的富集提供了有力条件,为有利勘探目的层。

被动大陆边缘页岩沉积古环境及其对有机质富集的控制:以上扬子渝北地区下志留统龙马溪组为例

目前对于被动大陆边缘沉积古环境演化的研究相对较少,特别是对上升洋流活动变化规律认识不足,导致对有机质富集主控因素认识不清。据此,以渝北地区下志留统龙马溪组为例,基于岩心/露头、矿物岩石学、有机地球化学和元素分析等资料,探讨被动大陆边缘页岩沉积古环境及其对有机质富集的控制。研究表明,区内有机质富集受保存条件、陆源输入和古生产力水平等因素控制,但不同时期主控因素存在差异:鲁丹期(LM1-LM5沉积期),保存条件、陆源输入和古生产力水平共同控制有机质富集,TOC含量最高;埃隆早期(LM6沉积期),盆地进入挠曲—迁移期,构造活动增强,渝北地区障壁开口打开,上升洋流活动增强,保存条件变差是造成TOC含量降低的主因;埃隆中期(LM7沉积期),迁移作用增强,障壁开口进一步打开,上升洋流活动达到最强,保存条件变差和古生产力水平急剧升高是导致TOC含量与LM6沉积期差异不大的主因;埃隆晚期(LM8沉积期),障壁开口向西北方向迁移,TOC含量降低,有机质富集主控因素与LM1-LM5一致;特列奇早期(LM9沉积期),海平面降至最低,以富氧环境为主,TOC含量降至最低,保存条件是控制有机质富集的主要因素。总体而言,研究区不同时期有机质富集主控因素变化与构造活动和海平面变化引起的沉积古环境变化密切相关。

渤海湾盆地沧东凹陷古近系孔店组二段页岩高丰度有机质富集模式

渤海湾盆地沧东凹陷古近系孔店组二段(孔二段)页岩有机质丰度高,具有良好的页岩油勘探潜力,但由于缺乏精细的地球化学研究,有机质富集机理尚不清晰。通过开展全岩X射线衍射、全岩光片显微组分、岩石热解、总有机碳含量(TOC)、饱和烃色谱-质谱、单体烃碳同位素、主量元素与微量元素分析测试,研究了沧东凹陷孔二段页岩有机质富集的影响因素与模式。研究结果表明:孔二段页岩有机质富集受陆源碎屑输入、古生产力、古气候、古水深和古盐度多种因素影响,这些影响因素通过控制湖盆中菌藻类生物的生长、发育,在五级层序T-R旋回转换期形成高丰度有机质富集段。陆源碎屑输入为湖盆带来的丰富营养物质提高了湖盆生产力;古气候、古水深与古盐度主导了湖盆中水生/陆源有机质贡献比例的变化;细菌活动对有机质的改造提高了页岩H/C原子量比与“腐泥化”程度。以C3开发层系T-R旋回转换期为主的⑧号小层页岩形成于温湿气候、低盐度和水体较深的沉积古环境,TOC平均为2.7%,游离烃含量(S1)为3.7 mg/g,可动油指数(OSI)为215 mg/g,有机质丰度高、有机质类型较好,是页岩油有利靶窗。

含有机质土抗剪强度再认识——基于土壤有机质赋存形态的认知

有机质通常以结合态、自由态形式赋存于土中,不同赋存形态有机质物理、化学性质差异很大。一直以来,土力学领域主要关注有机质含量对土的宏观工程性质的影响,其赋存形态差异有何影响还鲜有报道。通过人工调配不同有机质含量土样,并基于傅积平法测试了土样中不同赋存形态有机质的含量;分别在排水、不排水条件下对土进行了抗剪强度试验,在明确其抗剪强度随有机质含量w_(u)变化规律的同时,也厘清了有机质赋存形态与抗剪强度之间的关联。试验结果表明:(1)不排水条件下,内摩擦角随着w_(u)增大发生大幅度下降,变化过程大致可以分为显著下降段、过渡段及平稳变化段3个阶段;显著下降段结束点对应的w_(u)和阈值w_(u,2)比较接近,即内摩擦角随w_(u)显著下降主要发生在结合态有机质为主的土中;平稳变化段大致发生在w_(u)>25%后。(2)在排水条件下,内摩擦角随着w_(u)增大有一定下降趋势,但与有机质赋存形态无关。(3)无论排水条件如何,黏聚力和有机质赋存形态间无明显的联系。机制分析表明:不排水条件下,结合态有机质的存在会起到润滑作用,减弱土颗粒间的摩擦性;而当自由态有机质含量达到一定量时,土体宏观性质由摩擦型材料向胶体材料转变;排水条件下,由于有机质极易被压缩,无论有机质含量及赋存形态如何,构成土体骨架的均为矿质土颗粒。

土壤有机质垂直分布特征及其对短期植被更替的响应

采集我国北京和云南地区约10a植被更替的0~110cm典型土壤剖面样品,分析土壤中有机碳稳定碳同位素比值(δ^(13)C_(org))、有机碳含量、有机碳碳密度、土壤有机质O/C和土壤有机质C/N等指标的垂向分布特征,探究了不同深度土壤对植被更替的响应,以揭示土壤有机质的垂直分布特征和稳定性规律.研究结果表明:土壤中δ^(13)C_(org)在不同地区和深度之间存在差异,北京和云南的深层土壤剖面中的土壤δ^(13)C_(org)随深度的变化规律相反,植被更替影响不同深度土壤的δ^(13)C_(org)改变率,北京地区土壤剖面在发生植被更替后,随着土壤深度增加,δ^(13)C_(org)改变率逐渐减小;土壤中有机碳含量、有机碳碳密度、土壤有机质极性和土壤有机质C/N的垂直分布的特征及其对植被更替的响应存在明显差异;部分典型剖面表现出植被更替可增加深层有机碳含量和土壤有机质极性的特征.表明在我国不同纬度、不同覆盖植被、不同土壤理化性质影响下,土壤有机质特性呈现出与分布深度和短期植被更替密切相关的规律性,或可为揭示植被更替与碳循环间的动态变化模型提供重要依据.

渤海湾盆地临清坳陷西部山西组—太原组海陆过渡相泥页岩沉积环境及有机质富集

海陆过渡相页岩气勘探开发处于初级阶段,而渤海湾盆地临清坳陷西部石炭—二叠系山西组—太原组泥页岩具有良好的生烃潜力,也是中国海陆过渡相页岩气开发的重要层位。为研究山西组—太原组泥页岩沉积环境与有机质富集关系,以XJ1井为研究对象,系统开展了岩石矿物、有机地球化学、元素地球化学以及数值分析等工作。研究表明:研究区山西组—太原组泥页岩脆性矿物含量低、黏土矿物含量高,压裂难度大,TOC含量平均值为4.03%,属于优质烃源岩,具备页岩气勘探开发潜力;太原组泥页岩沉积时期处于温暖湿润的气候条件,具有频繁变化的陆源碎屑输入、较低的沉积速率以及低—中等古生产力水平,沉积水体为海水沉积,处于缺氧还原和中等滞留环境;山西组泥页岩沉积时期,古气候条件复杂多变,具有稳定且较高的陆源碎屑输入、中等的沉积速率以及中—高等古生产力水平,沉积水体为微咸水—海水沉积,处于缺氧还原和中等—强滞留环境。根据古环境条件与TOC含量的线性相关性、灰色关联度以及稳健回归分析,认为太原组泥页岩有机质富集主要受控于古气候、古氧化还原以及古水体盐度条件,而山西组泥页岩有机质富集主要受控于古气候以及陆源碎屑输入条件。

利用CARS-CNN模型的土壤有机质含量高光谱预测

卷积神经网络(CNN)在数据特征提取方面具有巨大优势,能充分获取数据特征,相较于传统模型具有更好的泛化性。基于CNN开展了土壤有机质(SOM)含量高光谱预测方法及模型研究。以北京市昌平区上庄实验站的320个土壤样本为研究对象,提取可见光-近红外(VIS-NIR)350~1700 nm内的807个光谱波段,通过多元散射校正(MSC)和一阶微分变换进行光谱数据去噪和变换。分别使用连续投影算法(SPA)、竞争性自适应重加权算法(CARS)筛选敏感波长实现光谱数据降维。为解决传统手段泛化性差以及深层CNN网络复杂且负载过大的问题,基于CARS与SPA算法,提出一种基于6层卷积层的浅层CNN模型预测,并对比具有不同卷积尺寸和卷积数量的1D-CNN1、1D-CNN2以寻找最优网络参数。通过对比VGG16、支持向量回归(SVR)、最小二乘回归(PLSR)、随机森林(RF)建立预测模型在特征波长以及全波段的表现确定最佳模型。结果表明,相比于全谱波段和SPA筛选算法,基于CARS筛选特征波长建立的模型整体表现更好,波段数量被压缩至全波段的8%,有效实现了光谱数据的降维。对比全波段数据,基于CARS筛选波长的1D-CNN1、1D-CNN2的表现更好,模型预测R2分别提升了0.028,0.018;RMSE分别降低了0.150和0.107 g·kg^(-1)。整体上,基于CARS的1D-CNN1模型表现最好,预测R2=0.846,RMSE=3.145 g·kg^(-1),降低了网络负载的同时提高了模型精度,同时也证明了小尺寸卷积的表现优于更多数量的大尺寸卷积,能够更好的获取数据特征。通过CARS筛选特征波长结合浅层CNN建立SOM含量预测模型,为建立高精度的SOM含量预测模型提供了方法与参考。

鄱阳湖湿地溶解性有机质的光化学属性对水体光活性中间体(PPRIs)季节性变化的影响

湿地的水文和水化学在时空尺度上会呈现显著差异,进而会引发光化学反应的变化,光活性中间体(PPRIs)是水体间接光反应的产物,具有极强的氧化性,对水环境中有机物和污染物的归驱具有重要的影响,因此迫切需要探究湿地中PPRIs的产生过程。本研究通过捕获剂法监测了鄱阳湖湿地4个季节水体中3种PPRIs(^(1)O_(2)、·OH及^(3)CDOM^(*))的产生速率和稳态浓度的变化,并通过紫外吸收光谱、三维荧光光谱、以及傅立叶变换离子回旋共振质谱等技术对水体中可溶性有机质(DOM)组分的化学特征进行分析,揭示了鄱阳湖湿地不同季节水体中的DOM的光化学反应特性及与PPRIs产生的相关性。结果发现:鄱阳湖夏季和秋季水体的pH值、溶解有机碳(DOC)浓度较高,相反,硝酸盐、亚硝酸盐浓度在夏季和秋季较低。夏季和秋季的DOM中芳香族化合物丰度较高,并且木质素丰度明显高于冬季和春季。不同季节鄱阳湖水体有色可溶性有机物产生能力依次为秋季>夏季>冬季>春季。夏季和秋季水体中^(1)O_(2)和·OH产生速率和稳态浓度显著高于春季和冬季水体。pH、DOC、E2/E3、脂类、蛋白类及木质素类与PPRIs产生速率展现出了良好的正相关关系,尤其是其中的DOC与木质素类组分;另外在三维荧光指标结果中,荧光指数(FI)和新鲜度指数(β/α)与PPRIs呈现负相关关系,证明FI值越低即DOM陆源性越高、非新生DOM比例越高,则PPRIs产生速率越高。综上,PPRIs的光化学产生与植物源DOM密切相关。与春季和冬季相比,夏季和秋季鄱阳湖水体的有机质高,而其中DOM组分中芳香族化合物丰度较高,主要来自陆生植物和土壤有机质,其有机质的腐殖化水平较高,而在春季和冬季水体有机质主要来自湖泊本身和微生物产生的有机质,属于内源。淹水植物残体降解过程释放的有机组分,对夏、秋季DOM的来源和组成有着极易被忽视的影响和作用,而其中光化学活性较强的有机组分如木质素是造成其PPRIs产率更高的主要原因。

新疆难解吸煤可溶有机质对瓦斯吸附解吸特征的影响研究

新疆焦煤公司煤层瓦斯难解吸,导致抽采难度增大。而煤中可溶有机质对瓦斯的吸附解吸有重要影响。为了研究其影响,使用四氢呋喃对煤中的可溶有机质进行抽提,采用低温氮吸附测试抽提前后煤的孔隙结构,利用煤岩高压瓦斯吸附装置进行抽提前后煤样的吸附解吸实验。研究结果表明:经过四氢呋喃抽提后,发现所有煤样的平均孔径、孔体积和比表面积均有不同程度的增大,认为煤中的可溶有机质被溶解,形成了新的微孔,同时原孔隙被扩大;4^(#)煤、5^(#)煤和6^(#)煤的吸附常数a分别减小了2.73%、16.09%、14.57%,4^(#)煤和5^(#)煤吸附常数b分别增大了12.18%、2.58%,6^(#)煤的吸附常数b减小了8.59%,煤的吸附能力降低,解吸速度增大,可溶有机质促进了煤对瓦斯的吸附。

鄂尔多斯盆地北部下白垩统赋矿砂岩中有机质特征及其与铀成矿的关系

近几年,鄂尔多斯盆地北部下白垩统铀矿找矿取得重大突破,在特拉敖包及其外围发现了多个产于环河组下段的厚大铀矿孔。有机质是砂岩型铀矿化的重要因素之一,环河组下段赋矿砂岩中缺乏肉眼可见的有机质,在铀矿化过程中起主导作用的有机质类型目前还缺乏研究,铀成矿作用过程还不清楚。本文以特拉敖包铀矿产地赋矿砂岩为研究对象,通过岩心观察与室内研究,厘定了赋矿砂岩中的有机质类型,探讨了有机质的来源及其与铀成矿的关系。研究结果表明:赋矿砂岩中几乎不含炭屑有机质,有机质主要为顺层沿砂岩孔隙充填、具有流动特征的浸染状有机质,它是一种具有与沥青相似的复杂结构、低演化程度的大分子物质,具有高等植物和低等水生生物混合来源的特点。铀矿化与固体炭屑有机质关系不大,主要与浸染状有机质密切相关,特拉敖包铀矿产地的成矿特征契合“渗出”砂岩型铀矿成矿模式的特点,深灰色、灰褐色铀矿石的形成可能主要与深部渗出的有机流体有关。成矿元素可能主要以有机质络合物的胶体形式迁移,物理化学条件的变化可能是导致成矿流体发生分解并沉淀成矿的主要因素。

松辽盆地青山口组页岩有机质的源-汇过程与地质驱动因素

松辽盆地青山口组是盆地内巨量石油资源的最主要源岩。前人普遍认为青山口组有机质富集事件与藻类勃发和咸化缺氧水体环境的形成有关。本文从有机质的源-汇过程角度,综合古生物学、地球化学、岩石矿物学、旋回地层学和地质学等多方面证据,对青山口组页岩有机质的生物母源、矿化过程及地质驱动因素进行了分析,得出如下认识:以蓝细菌和疑源类等微生物为主的多元生物母源、异化铁还原菌和产甲烷菌主导的有机质矿化过程、海侵和火山等多地质因素驱动的古湖泊生态变革和物源供给变化,最终导致初级生产力勃发和水体环境分层,形成厚层富有机质沉积。未来应持续开展青山口组页岩有机质富集机制的精细化和系统化研究,以实现米级厚度富油层的层段识别和分布预测,满足盆地内页岩油勘探开发的需要。