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煤以外岩石中藻类体和沥青质体的鉴别

发布时间: 2020-04-03 15:53:07 来源:培科创新


清明时节 · 雨纷纷



过去几年,国际煤炭与有机岩石学委员会 (ICCP)建立了标准的显微组分命名法和相应的定义,以及基于光学显微镜的分类方法。ICCP还实施了几种显微镜技术,这些技术应用于实验室间的研究以及在研究机构、大学、国内和国际公司中进行的循环实验。建立显微组分命名和定义的ICCP体系的目的是为了提高研究和生产之间的可比性、再现性和一致性,它主要 包括:(1)在显微组分组成和显微岩类型水平上评价和评价显微岩组成;(2)表征煤和除煤以外的沉积岩的有机相和沉积环境;(3)评价烃源岩中亲油显微岩的比例。ICCP的术语和定义是被例如ISO的国际组织、德国DIN、美国ASTM和澳洲ASI这些国家标准组织所公认的。

沥青质体对海洋烃源岩和湖泊烃源岩有着特殊的重要性,特别是在油页岩中,在入射光镜下观察到,油页岩中大部分分散有机物是无定形的(即非晶态的)。为了表示它的无定形特征,Teichmuller引入了“沥青质体”这个名称来描述石油烃源岩中存在的非晶态分散的有机质。“沥青质体”一词也被Teichmuller和Teichmuller和Ottenjann用来描述煤烃源岩中无定形有机物。随后,ICCP采用了“沥青质体”一词。不同类型的沥青质体并不是由于有机岩石学家对术语的偏好不同,而是表明了沥青质体在个别烃源岩和粘土岩中的非均质性存在明显的差异。

沥青质微区成像及反射率数值(测试设备:Hilgers Fossil)


煤以外的岩石中的藻类体细分为结构藻类体和层状藻类体。结构藻类体被定义为一种以独特的透镜或椭圆形、球形或圆形的扁平圆盘状出现的藻类体。主要属有葡萄球菌型藻类(Reinschia和Pila种)、塔斯马尼亚藻类、粘球型藻藻类、棘突藻类和鞭毛藻。层状藻类体用于描述细带状、丝状、层状的藻类体,与矿物密切互层,常形成网状结构。层状藻类体代表板层底栖或远洋藻类,以孤立薄膜的形式出现,通常厚度<0.005mm,横向范围通常<0.08mm(厚度与长度之比<0.5);这些薄膜板可以结合形成较厚的条纹。有时,根据剖面的不同,层状藻类体可在种属水平上进行区分,层状藻类体中含有的成分有尖晶石、鞭毛藻、蓝藻、扁球藻和须藻等,但也有部分在层状藻类体和结构藻类体之间具有过渡性质。

从2000年到2015年,除煤外的岩石中最常引用的沥青质体定义是Teichmuller和Ottenjann以及Taylor等人的定义,其次是Teichmuller的定义,不考虑层位和岩性。这三人研究中使用的沥青质体术语包括各种描述:(1)小透镜或不规则条纹、细粒叠层结构、细长链、细球状颗粒、离散、细长、分散、絮凝状、片状团块、不规则片状;(2)孤立球体;和(3)多孔、层状、粒状或斑片状的人口和粒状非结构的脂质团块。“无结构”一词用在沥青质体微粒上实际上是不正确的,因为沥青质体微粒具有内部结构或特定的内部结构,如颗粒状外观或流态特征。

除了煤之外其他岩石中的沥青质体的起源并没有定论,但一般认为它是一种降解产物。这种降解剂从细菌到生化的都有。在以海洋和湖泊为主的缺氧环境中,沥青质体可能来自于死去的藻类、植物和浮游植物、底栖动物、细菌生物量、球粒石生物、高级动物(鱼、小龙虾等)的身体或海藻垫。在陆地环境中,沥青质体可能来源于腐殖质(植物腐殖质)的降解。沥青质体的光学性质(反射率、荧光、长时间照射后的荧光变化)局限于平均镜质体反射率为0.7%的低成熟阶段。在较高的热成熟度下,不再发生荧光变化。

煤和除煤以外的岩石中已确定的沥青质体和藻类体的定义试图调和先前已存在的不同藻类和沥青质体的命名。但是,根据ICCP分离工作组(1988-1998)以前的实验室间工作,其已认识到有必要修改ICCP确定的藻类体和沥青质体的定义。因此,在2005年于希腊佩特雷举行的ICCP会议上,ICCP第二委员会煤炭和有机岩石地质应用委员会(ICCP)内成立了一个新的ICCP分散有机质鉴定工作组(IDOM WG)。工作组的目标是(1)检查现有ICCP显微组分定义(例如:按TSOP-ICCP分类:沉积岩中分散的有机质和孤立的有机质)的适用性,在Stach等人和Taylor等人现有ICCP沥青质体定义的基础上进一步限制其定义。迄今为止,IDOM工作组内的研究活动包括三次仅以干酪根提取和岩石颗粒制成的显微照片为基础的轮调活动。

三次循环实验分析了129张在入射白光或蓝光照射下的显微照片;部分显微照片在长时间(15min)蓝光照射下处于荧光状态。富脂质烃源岩的分析显微照片覆盖了未成熟到热成熟阶段。2006年循环实验样品来自以下5个地点的11张显微照片(表2)被16名参与者分析;2009年的来自以下5个地点的46张显微照片(表3)被13名参与者分析;2011年的来自8个不同地点的72张显微照片被9名参与者分析。所有三个循环实验的目的是根据每个实验中包含的说明来确定脂质体组的显微组分。2006年、2009年和2011年循环实验的问卷调查中的任务定义不同,因为每次使用的准备方法不同。2006年使用干酪根提取物,2009年和2011年使用岩石光片。

在2006年的循环实验中使用的显微照片是在非偏振光下拍摄的,在不同的入射光下显微镜放大250X到400 X倍。在分析蓝色荧光和紫外荧光激发滤光片(365至420nm)时,使用了双色镜(400-420nm)和抑制滤光片(420-470)。在2009和2011年循环实验的显微照片是用非偏振光在500X和1000X的放大倍数和室温23 ±1℃下、卤素灯、HBO灯和徕卡50X/0.85油镜的徕卡DMRX入射光显微镜拍摄的。在2011年的循环实验中,获得了长时间蓝光照射(15分钟)的显微照片。在2006年、2009年和2011年的循环测实验中使用的不同放大倍数反映了岩石学实验室中不同的光学显微镜设置。但不一致的放大倍数并不影响显微鉴别。在2006年的实验室间实验中提供的显微照片用一个方框标出显微组分以供识别,而在最近的2009和2011年的循环实验中使用的是没有标记的显微照片。

研究发现,沥青质体鉴别不良的主要原因如下:(1)难以识别的光学特性导致了识别错误(在白色入射光下观察时,用浅灰色到近乎透明的颜色而不是深褐色、深灰色或近乎黑色的颜色来识别未成熟到成熟生油窗的岩石样品中的沥青质体质);(2)“典型的细粒状外观”被认为是识别沥青质体的必要条件,可能是因为“典型”一词出现在沥青质体的ICCP定义中;(3)形状确定的颗粒(如一种硫化铁,一种碎屑镜质体,甚至一种层状藻类体被鉴定为沥青质体(即,对“沥青质体”的定义很混乱,没有明确的形式);(4)由于层状藻类体正向沥青质体渐变过渡而导致蚀变的层状藻类体被误认为是沥青质体。通常使用的定义为具有非定形(无定形)或无结构成分的沥青质体似乎特别令人困惑。非确定形态的组成部分呈现出它所持有的任何东西的形状,这显然与ICCP推导出的非确定形态的定义不同,在ICCP中,沥青质体被描述为细脉状、不规则的透镜、条纹状、脉状结构、薄层状、各种形状的等轴颗粒,或作为周围的介质(物质)。无结构的含义被理解为没有明确的结构、排列或组织;缺乏或完全没有结构,即,没有什么区别。这再次与ICCP对沥青质体形态的定义不一致,在ICCP中,沥青质体的结构范围从均质、条状、流状到细颗粒状。

ICCP的目的之一是在白光和和蓝色入射光照射下,不断修改和优化现有的对全岩光片显微组分的命名和定义。IDOM工作组成立于2005年,曾试图解决当前ICCP和非ICCP术语中关于藻类体和沥青质体的一些缺陷。

在2006年、2009年和2011年的三次循环实验工作中得出结论如下:

结果表明,虽然结构良好且外壁纹饰保存完好的结构藻类体很容易被识别,但在用ICCP建立的显微学术语和定义时,识别和区分层状藻类体和沥青质体时遇到了很大的困难。

结果最分散的是沥青质体。特别是在(1)识别层状藻类体到沥青质体和(2)沥青质体到矿沥青质体基质的过渡过程中出现了主要的识别问题。因此,需要重新考虑ICCP已建立的沥青质体显微组分定义。

1. 对“无结构”一词的澄清,指缺乏明确的形状或形式,而不是缺乏内部结构。

       2. 沥青质体的定义需要澄清其已建立的描述的形态特征,并应附带有适当的显微照片的例子。应避免使用“典型的”一词。

       3. 需要说明如何区分沥青质体与其他藻类体或矿物沥青质体基质是有必要的。

       层状藻类体在丝状和层状方面的描述特征不足以用来与结构藻类体进行鉴别和系统区分。因此,以结构藻类体和层状藻类体为基础建立的藻类体的ICCP定义,需要明确区分以下四种形态的外观:片状的、丝状的、通常具有细条带的层状藻类体和结构较为复杂的结构藻类体。

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