不同种类岩石的太赫兹光谱特征研究

准确认识不同种类的岩石特征对地质构造、结构与年代的判断至关重要。常规光学显微手段虽然可以对岩石的颜色与表面形貌进行直接观测,但是对岩石种类的判断往往凭靠经验,一些颜色相近的矿物容易混淆,所得结果并不准确。光谱方法能够在不同频段给出样品的多个光学参数信息,通过建立光学参数与样品自身物性的联系,可以从多个维度确定样品的性质,从而有望实现对不同矿物成分与含量定性、定量评价。太赫兹光谱具备一定的穿透能力,能够透过一定厚度的岩石,是研究岩石物理性质的合理手段。基于太赫兹光谱技术,对取自不同地区的花岗岩、灰岩、砂岩和油页岩样品进行测试,分别计算得到每个样品的等效折射率n、衰减系数a,并以a为横坐标、n为纵坐标作图,结果表明,相同岩性岩石的n与a基本呈线性相关关系,而对于不同类型的岩石,其n随a的线性变化趋势存在明显区别。进而研究了岩石中的组成、结构等信息与其太赫兹光谱响应的联系,分析了不同岩性岩石的光谱响应机制,结果表明:花岗岩与灰岩的结构较为致密,其矿物组成是影响太赫兹光谱响应的主要因素,利用太赫兹参数能够估算岩石中铁、镁元素的相对含量;砂岩的成分较为单一,太赫兹光谱响应受孔隙度的影响;而对于油页岩来说,由于有机质具有强吸收、低折射率的特点,其有机质含量越高,折射率越低,对太赫兹吸收越强。结果表明,太赫兹光谱技术有望成为岩石物理性质现有研究手段的合理补充,为其评价、分析提供新技术、新指标,有着极其光明的应用前景。

基于太赫兹光谱的页岩有机质定量分析

页岩是油气储层的主要类型之一,其微量有机质的准确表征是油气资源勘探中的一大热点和难点。利用太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)对不同原油含量(ppm级)的页岩进行测试与分析,结果表明,太赫兹光谱响应与页岩有机质含量存在单调关系:随着原油浓度增加,单位厚度太赫兹时域光谱幅值衰减系数线性增加。结合有效介质理论,确定了太赫兹介电常数与200 ppm以下原油含量之间的线性关系。研究表明,太赫兹时域光谱技术可作为页岩中微量原油表征的有效方法,对提高油气资源勘探效率具有重要意义。

激光诱导等离子体在岩石表面的分布

利用激光照射砂岩表面,测得在其表面及周围产生的电压信号,研究等离子体在岩石表面上的分布.根据电压信号在三维空间的分布,可知光照点附近的电压较大,说明其等离子体密度较大.同时,随着探测点与表面距离的增加,信号峰值逐渐减小后趋于稳定.页岩表面的光致等离子体具有相似的分布规律.