混煤镜质体反射率测定的影响因素及类型判别探讨

商品煤混煤是炼焦配煤过程中不同煤阶煤种混合而成的煤炭产品,其镜质体反射率的准确测定对混煤原始煤种的鉴别、焦炭质量预测及优化配煤技术均至关重要。结合我国现行煤岩检测标准中镜质体反射率测定概况,探讨煤岩样品制备、测定点数等因素对混煤镜质体反射率测定的影响。基于目前混煤反射率测定和类型判定过程中出现的现象,提出粉煤光片磨抛质量对组分鉴别和测定结果影响较大,测定点数对反射率分布统计直方图和混煤类型判定起决定作用。反射率测值标准差是判断混煤的关键指标,混煤类型判定主要依据测值标准差和凹口数,测值平均值对工业应用不具实际意义,反射率分布图的优势体现在可以直观地反映混煤的原始煤种及其混合程度。混煤镜质体反射率测定结果的准确性评价可通过反射率分布图进行定性判定,准确测定混煤镜质体反射率需要煤质检测人员具有足够的煤岩学相关知识,建议将煤岩学基础理论纳入煤检人员的技能培训体系,从而提升混煤镜质体反射率的测试准确度及降低混煤类型的判别误差。

台湾海岸山脉同造山盆地古热流值的估算:基于镜质体反射率约束下的一维盆地模拟

台湾东部海岸山脉上新世‒更新世同造山盆地记录了北吕宋岛弧与欧亚板块之间的斜向碰撞过程。目前关于该盆地的构造属性存在着两种绝然不同的认识,即“热”的弧前盆地和“冷”的碰撞盆地。本文采集了海岸山脉南部泰源向斜西翼更新统八里湾组泥岩样品,测量了其有机质的镜质体反射率(Ro)。Ro测量值的最小值、最大值和平均值与相对埋深之间的相关系数分别是0.76、0.43和0.67,反映出样品中同生镜质体在数量上远超过原生镜质体。由于同生镜质体和原生镜质体无法简单区分,本文将最小值和平均值分别作为原生镜质体平均镜质体反射率的下界和上界,采用一维盆地模拟技术计算出在给定剥蚀厚度和热流值的范围下的理论镜质体反射率。通过对比理论和实测镜质体反射率,我们发现:①八里湾组所有地层段与中段、上段在镜质体反射率(Ro)的偏差上具有不同的特征,意味着在中段开始沉积时下段卷入到褶皱冲断带中;②对于上段获得盆地剥蚀厚度解的下限是3.2~4.8 km,对应的热流值小于0.68~1.00 HFU(36.84~41.87 mW/m^(2)),表明同造山盆地是一个“冷盆”。

煤的镜质体反射率分布图在配煤中的实践应用

配煤炼焦是把几种牌号不同的单种煤按规定的比例配合起来炼焦。采用配煤炼焦有很大意义,已被我国焦化厂普遍使用。煤的镜质体反射率分布图是描述煤中镜质体反射率分布情况的一种工具,它可以为煤的品质评价提供快速的定量化分析。煤的镜质体反射率分布图可以通过显微镜和计算机等设备进行获取,并用于煤的品质评价和燃烧性能分析。因此,研究了煤的镜质体反射率分布图在实际配煤中的应用。

镜质体、海相镜质体和镜质体反射率及其研究实例

镜质体是一种由高等植物木质素经过生物化学降解作用和凝胶化作用形成的胶状体,在煤和炭质泥页岩中含量高,仅出现在志留纪及其以后的地层中。此外,还有一种海相镜质体,主要由海洋低等生物(藻类、菌类及某些海洋低等动物)经腐殖化作用而形成,主要存在于早古生代及晚古生代页岩和碳酸盐岩地层中。研究表明,海相镜质体反射率(R^o_m)可作为成熟度指标加以应用。海相镜质体成熟作用轨迹不同于镜质体,二者存在一定的相关关系,使用时需把海相镜质体反射率换算为镜质体反射率(R_o)。镜质体反射率是一个寻找隐伏岩体的好方法,作者采用镜质体反射率方法对铜陵地区开展了研究,初步结果表明,铜陵地区全部数值均超过地热增温率理论曲线,说明铜陵地区深部可能有较大的隐伏岩体,深度大约在4~5 km左右。此外,在ZK113号钻孔深度200~260 m处R_o很高(>2%~3%),可能预示钻孔旁侧有规模较小的隐伏侵入体,推测距钻孔距离不超过100 m,但具体方位不详。上述研究表明采用镜质体反射率方法寻找隐伏岩体是可行的,它的最大优点是解释的唯一性,R_o数值仅与温度有关,不受其他因素的干扰。

利用镜质体反射率恢复地层剥蚀厚度的新方法

Dow在1977年提出的利用上下构造层镜质体反射率(Ro)差值来估算不整合面地层剥蚀厚度的方法,在国内仍有广泛的应用。但国内有些学者已认识到了该方法的不合理性并提出了一些改进方法,其中最高古地温法因其思想合理而具有代表性。为了能更合理和更简便地利用Ro数据来估算不整合面地层剥蚀厚度,对最高古地温法作了改进,得到了一种利用Ro数据恢复剥蚀厚度的新方法。新方法不仅继承了最高古地温法的合理思想,而且大大简化了具体操作过程。对某一构造层恢复其顶面剥蚀厚度时,在使用Ro数据恢复剥蚀厚度的前提条件得到满足的情况下,直接将该构造层的ln(Ro)-H线性回归关系外推至ln(0.2)处而得到近似的古地表位置,古地表位置和不整合面位置的差值即为剥蚀厚度。用最高古地温法和新方法对Dow(1977)的实例数据进行了重新计算,分别得到2735m和2537m的剥蚀厚度,相近的结果说明了新方法是实际可行的,且操作起来更加简便。但Dow(1977)得出的剥蚀厚度只有500m,从多个方面分析Dow(1977)的结果和原理不太合理。新方法将广泛应用于多个地质分支学科中。

天山北缘侏罗系地层热历史演化及其地质意义:磷灰石裂变径迹和镜质体反射率证据

对天山北缘石场-玛纳斯、安集海河和四棵树河地区18个样品进行了磷灰石裂变径迹年龄测定,同时测定了中生界地层10件裂变径迹样品相应煤层的镜质体反射率。结果表明地层由老到新镜质体反射率逐渐增加,磷灰石裂变径迹中值年龄逐渐降低。石场-玛纳斯地区,下部三叠系煤层镜质体反射率 R_o 值较低,为O.56%,磷灰石裂变径迹中值年龄较大,为125.3±9.1Ma;八道湾组煤层 R_o 为0.53%～0.64%,磷灰石裂变径迹中值年龄介于81.3±4.7～87.8±5.9Ma;上部西山窑组煤层 R_o 最高,达到0.81%,磷灰石裂变径迹中年龄较低,为44.0±5.4～11.8±1.8Ma;相同层位,东部石场-玛纳斯一带 R_o比西部四棵树地区高,磷灰石裂变径迹年龄刚好相反。磷灰石裂变径迹模拟结果表明中生界三叠系、下侏罗统地层的埋藏深度相对较浅,上覆沉积持续的时间到晚侏罗世到早白垩世基本上已经结束,然后保持在基本不变的深度,直至中新世,不整合在三叠系之下的花岗岩的模拟结果也支持这样的认识。晚侏罗世—早白垩世的冷却降温事件可能是地温梯度变化和隆升作用的共同结果;中侏罗统地层埋藏增温过程持续时间较长,在玛纳斯地区直至渐新世末期。所有样品中磷灰石裂变径迹模拟都记录了10Ma 左右的快速冷却过程,近4～5km 的地壳表层物质被剥蚀,平均剥蚀速率400～500m/Ma。这一剥蚀过程应该与天山地区的快速隆升,以及向北的冲断推覆作用相对应。天山地区山前带的变形应不早于10Ma,这一认识与野外地质证据一致。

镜质体反射率抑制与烃源岩质量关系--以渤海湾盆地东营凹陷烃源岩为例

FAMM（fluorescence alteration of multiple macerals）技术是目前解决烃源岩镜质体反射率抑制问题的唯一有效方法。该文对渤海湾盆地东营凹陷不同类型烃源岩进行FAMM分析的同时,也进行了镜质体反射率测定。在此基础上,综合前人研究成果分析了镜质体反射率抑制与烃源岩质量的关系。研究结果揭示,东营凹陷烃源岩镜质体反射率抑制程度与烃源岩质量关系密切,烃源岩质量越好,其镜质体反射率抑制程度越大。Ⅰ型烃源岩镜质体反射率一般抑制0.20%~0.35%,平均为0.30%;Ⅱ1型烃源岩镜质体反射率一般抑制0.15%~0.30%,平均为0.22%;Ⅱ2型烃源岩镜质体反射率一般抑制0.10%~0.18%,平均为0.15%;而Ⅲ型烃源岩的镜质体反射率一般不抑制或抑制程度很低,为0.0%~0.05%。镜质体反射率受抑制的影响因素复杂,东营凹陷烃源岩镜质体反射率抑制程度与氢指数间具有显著的正相关性,表明东营凹陷烃源岩镜质体反射率受抑制主要与烃源岩富氢密切相关,这与烃源岩质量越好,镜质体反射率抑制程度越高相吻合。

内蒙古锡林郭勒地区上古生界极低级变质作用:伊利石和镜质体反射率的证据

本文使用D/max-2500X射线衍射仪研究了内蒙古锡林郭勒地区上古生界泥质岩石伊利石的成因标志,讨论了有机质镜质体反射率对变质温度的表征。研究区上古生界泥质岩石伊利石的标型特征为:伊利石结晶度分布于0.28～>0.77之间,平均值0.40;伊利石(白云母)多型以2M1型为主,2M1+1Md多型和1Md多型相对较少;伊利石(白云母)b0值变化于8.983～9.046之间,平均值9.019,指示其形成于成岩-极低级变质作用。有机质镜质体反射率具有示踪变质温度的作用,应用Barker and Pawlewiez(1986,1994)、Barker and Goldsteinl(1990)和Mullis et al.(2001)建立的镜质体反射率地质温度计,对研究区上古生界泥质岩石变质温度进行了估算,揭示古地温处于136～321℃之间,温度估算值主要分布在180～260℃之间,平均值为245℃,这表明研究区上古生界遭受了成岩-极低级变质作用,变质程度属近变质带。研究区上古生界泥质岩石的Ro值主要分布在1.01%～3.67%之间,表明有机质演化处于成熟-过成熟阶段,泥质岩石具有生烃的能力,部分层位可能具有形成油气资源的潜力。

四川盆地东部构造-热演化:来自镜质体反射率和磷灰石裂变径迹的约束

利用镜质体反射率(Ro)和磷灰石裂变径迹(AFT)数据,对四川盆地东部不同地区的古地温梯度、古热流、剥蚀量进行了研究。AFT模拟结果表明,四川盆地东部在晚白垩世早期(100~80 Ma)开始抬升,抬升剥蚀过程具有一定的阶段性且不同地区存在差异:以约30 Ma为界,重庆北碚地区表现为两期冷却,先期冷却缓慢,后期冷却迅速;川东北持续的冷却过程虽有波动但冷却速率差别较小。依据重建的最高古地温剖面恢复了侏罗系顶部不整合面的剥蚀量,川东北普光地区剥蚀量在2.45~2.85km,鄂西渝东地区齐岳山复背斜北部剥蚀量较大,达3.65km,齐岳山复背斜南部剥蚀量2.67km,川东南地区剥蚀量2.05km。研究区的构造热演化表现为既存在抬升剥蚀又存在盆地冷却效应的双重作用:由三叠纪至今,研究区地温梯度和热流持续降低,地温梯度由30~38℃/km降低至20~23℃/km;热流由70~85mW/m2降低至50~55mW/m2。

有机质热解模拟实验残留物镜质体反射率校正研究

通过有机质热解模拟实验建立的残留物镜质体反射率值与产烃率之间的关系图与自然演化剖面获得的产烃率曲线存在一定差异,即相同的镜质体反射率值代表的成熟度存在差异。根据镜质体反射率的分阶段演化规律,利用Easy%Ro模型和干酪根H/C原子比与Ro值的对应关系,提出了热解模拟实验的Easy%Ro校正图版以及H/C原子比的分段校正思路和校正公式。利用校正的Ro值所作的热解模拟实验产烃率曲线与现今认可的生油演化模式较为接近。

用镜质体反射率和包裹体研究鄂尔多斯盆地气藏中气水界面的迁移

利用动力学实验 ,恢复了鄂尔多斯盆地上古生界煤系镜质体反射率Ro 热演化史 ,并将其与相邻层位砂岩中包裹体的均一温度进行了对比。结果显示 ,Ro 所反映的最大古地温高于地层中包裹体的均一温度。即在地层达到最大古地温之前 ,地层中的水—岩相互作用已经停止 ,即气、水界面已经迁移 ,天然气已经成藏。由此可知 ,鄂尔多斯盆地上古生界煤成气在早白垩纪末达到最大生烃量以前已经完成了气、液的完全置换 ,煤成气的气源条件充足。

镜质体反射率的热史反演

利用地层剖面中系统测定的镜质体反射率，依据各构造演化阶段热流变化的不均一性，分阶段模拟热流在地史演化中的变化。充分利用了最为流行的成熟度计算模型（ＬｏｐａｔｉｎＷａｐｌｅｓ模型，Ｒｏｙｄｅｎ模型，ＭｉｄｄｌｅｔｏｎＦａｌｒｅｙ模型，ＥＡＳＹ模型）进行古热流反演，其基本原理是调整热流值及模型中待调参数，达到最佳拟合时的热流值即为古热流值。改进了Ｌｅｒｃｈｅ的简单热流变化模型。通过上述模型的计算可以模拟出复杂条件下的热史变化过程。在此模拟方法中还考虑了剥蚀作用以及由于压实作用引起的岩石热导率变化。对鄂尔多斯盆地某区块进行了实际计算，应用效果较好。图２表１参５（梁大新摘）

利用镜质体反射率方法寻找隐伏岩体--岩浆热场应用的一个实例

寻找隐伏岩体是热液矿床找矿中一项重要的任务。识别隐伏岩体的方法很多,如磁法、电法、重力法等,很多很有效。但是,缺少了一个既直接又简便的方法:镜质体反射率方法。岩浆侵位必然在周围形成一个热场,且随着距离岩浆的远近形成一个温度梯度场,叠加在地热场之上。因此,依据岩浆热场的变化即可发现隐伏岩体。如果我们能够知道隐伏岩浆的性质、围岩的热传导参数,甚至可以定量地查明隐伏岩体的深度、位置和规模。本文介绍煤田和石油地质部门最常用的镜质体反射率(vitrinite reflectance,以Ro表示)方法,具有简单、经济、有效、实用、快捷的优点。利用该方法识别隐伏岩体的有效距离根据岩体规模、成分、深度不同大约在几米至几公里范围。无论新老矿区,只要有志留纪以后的含泥质的岩石,都可以尝试采用这种方法。该方法既适用于地表也适用于钻孔。对于老矿区,有条件开展三维立体层面上的研究;新矿区钻孔少,应注意了解钻孔不同深度Ro变化的情况,尤其注意钻孔中某些深度Ro突变的情况以及随钻进深度增加Ro变化的情况,以便及时指导找矿。笔者认为,在矿区和非矿区,隐伏岩体的意义是不一样的。在矿区(无论新矿区老矿区),岩体与流体有相伴出现的可能性。如果在矿区发现Ro出现异常(Ro>2%),则应注意考察是否有与隐伏岩体相伴的矿化的可能性。笔者希望将该方法引入到矿床学研究中来,并结合热液金属矿床成矿作用的特征,开拓出新的应用前景,推进深部找矿取得新的进展。

准噶尔南缘前陆盆地白垩纪—新近纪构造挤压作用与储层关系的新表征:镜质体反射率与颗粒填集密度

镜质体反射率Ro是构造挤压作用对砂砾岩储集体产生热效应的重要反映,颗粒填集密度则是二者关系的具体体现。通过对准噶尔南缘白垩系—古近系样品镜质体反射率Ro的分析,结合白垩系—新近系霍001井等14口井76块样品统计颗粒填集密度分布规律与储层微观镜下研究,认为构造挤压作用对砂砾岩储集性的影响具有如下演化特征:白垩纪Ro值具有东部高、中西部低的特点,颗粒填集密度平面分布规律与其相近,表明位于前陆冲断带东部呼图壁地区储集层受构造侧向挤压影响较为强烈,西段的西湖—独山子地区储集层受构造影响弱,晚侏罗世—早白垩世博格达山隆升造成了这一结果。古近纪镜质体反射率Ro与颗粒填集密度展布与白垩纪显著不同,具有由冲断带中远端(第二、三排构造)安集海—玛纳斯—吐谷鲁背斜区向冲断带近端(第一排构造)与前渊带南北两方向降低趋势,表明古近纪储集层受构造侧向挤压影响弱,转变为主要受地层埋藏热效应影响。由于中新世以来的北天山强烈隆升,颗粒填集密度与古地温展布特点反映了储集层由古近纪主要受埋藏热效应影响,转变为受构造侧向挤压的影响。白垩系砂砾岩孔隙度与镜质体反射率Ro、颗粒填集密度呈明显负相关关系,也与成岩作用强度呈负相关关系;古近系镜质体反射率Ro、颗粒填集密度与砂砾岩孔隙度呈正相关关系,由此预测了准噶尔南缘较有利储层的分布。

利用镜质体反射率数据估算地层剥蚀厚度

认为依照Ｄｏｗ（１９７７ ） 提出的直接利用镜质体反射率数据估算不整合面地层抬升与剥蚀厚度的方法所获得的计算结果并非不整合面地层剥蚀厚度，其物理意义相当于正断层错动造成的地层缺失厚度。强调了古地热梯度随时间的变化及其在剥蚀厚度估算中的意义；阐明利用镜质体反射率数据计算古地热梯度、进而估算剥蚀厚度的方法；通过对Ｄｏｗ（１９７７） 的井下数据进行的再评估， 演示了此方法的实际操作过程；为使此方法简便易用，给出了用于镜质体反射率与最高古地温换算的ＲｏＴｔ 曲线图解。

镜质体反射率与最高温度及其附近温度变化率的关系——几种镜质体反射率计算模型的比较

对常用的Waples、Middleton及Easy%Ro模型,通过蒙特卡罗方法,得到了相应的简化模型.所有简化模型均表明镜质体反射率(Ro)主要受控于最高温度(Tmax),并且与最高温度附近的温度变化率(Hr)有关.通过对简化模型的比较发现:(1)相对于Easy%Ro模型而言,Waples、Middleton模型对Hr的变化更为敏感;(2)总的来讲,达到相同的Ro值Middleton模型需要的温度最高,Easy%Ro模型其次,Waples模型需要的温度最低.在一定条件下,根据简化模型,利用实测的lnRo-H数据可以求取地层经历的最高温度及相应的地温梯度、热流和时间.实例分析表明岩石热导率等数据的准确性直接影响Ro解释的结果,但这种影响容易分析,而Hr的不确定性则导致多解性.

用镜质体反射率重建沉积盆地构造演化特征

本文以渤海湾盆地为例 ,讨论通过定量研究镜质体反射率剖面资料来重建沉积盆地构造演化特征。结果表明渤海湾盆地曾经历过与印支运动和燕山运动相对应的两次重要的构造抬升、剥蚀事件。估算的这两次构造抬升作用剥蚀的地层厚度分别平均约为 1 1 1 0m和 90 0m ,剥蚀速率分别为 35～82m/Ma和 8～ 1 7m/Ma。研究表明渤海湾盆地不同地史时期古地温梯度不同 ,中生代古地温梯度 ( 4 .33～ 4 .6 7℃ / 1 0 0m)明显高于晚古生代 ( 3.4 9～3.92℃ / 1 0 0m)和新生代 ( 3.75～ 3.76℃ / 1 0 0m)以及现代地温梯度 ( 3.5～3.7℃ / 1 0 0m) ,这表明本区在中生代时曾出现过高热异常。镜质体反射率剖面回归参数 (热响应因子b)反映出渤海湾盆地在新生代沉降速度明显加大 ,此时控制盆地沉降作用的构造背景发生了重大的变化 ,强烈的坳陷和断裂作用取代了晚古生代地台和中生代的断陷而成为本区最重要的构造特征。

松辽盆地北部石炭-二叠系古镜质体反射率恢复

松辽盆地基底发育的石炭-二叠系具有有机质丰度高、热演化程度高的特点,其是否可以作为松辽盆地深层的有效气源岩,一直被人们所关注。由于石炭-二叠系在松辽盆地形成之前长期暴露于地表,因此上覆地层沉积之前该地层热演化程度的恢复是回答上述问题的重要依据。采用基于Ro—TTI关系得到的镜质体反射率计算公式对松辽盆地石炭-二叠系在上覆地层沉积之前的热演化程度进行了恢复。上覆地层开始沉积至今,盆地东部Ro增加幅度较大,二次生气量会对深层天然气有所贡献。盆地西部和北部石炭-二叠系源岩原始热演化程度较高,现今埋藏较浅,Ro增加幅度很小,其二次生气量较小,因此不能成为有效气源岩。松辽盆地北部石炭-二叠系在上覆地层沉积后的二次生烃量为35.65×1012m3,对深层天然气资源的贡献不能忽视。

用镜质体反射率法确定吐鲁番-哈密盆地的古地温梯度和估算地层剥蚀厚度

使用镜质体反射率法，首次系统地对吐鲁番－哈密盆地进行了古地温梯度的求取和剥蚀厚度的恢复。在此方法使用中应注意：①选择各地区标准Ｒｏ－深度曲线；②建立本区的镜煤反射率与最大埋藏温度的回归方程；③判断地层补偿和温度补偿状况；④与包体测温等其他热指标相对比。计算出在侏罗纪末期燕山运动期间，台北凹陷西部和托克逊凹陷古地温梯度平均为２．９℃／１００ｍ，台北凹陷中部为３．３℃／１００ｍ，台北凹陷东部和哈密凹陷介于４．５～４．９℃／１００ｍ。盆地中部广大地区地层为补偿和超补偿状态，盆地两边山前带现仍处在欠补偿状态。

镜质体反射率测定结果的影响因素

简要回顾了镜质体反射率测定的发展过程 ,概括了镜质体反射率在石油地质中的应用及存在的问题 ,重点探讨影响镜质体反射率测定的因素。这些因素既有地质的 ,也有人为的 ,包括 :镜质体本身的局限 ,烃源岩有机质类型、岩性 ,样品采集与处理过程以及测定环节 4个方面。镜质体反射率测定结果正是这些因素相互作用的体现。针对上述影响因素 ,提出几点建议 。