[口头报告]基于时间门控拉曼和表面增强拉曼方法的中-低演化阶段沥青质和干酪根的成熟度分析

基于时间门控拉曼和表面增强拉曼方法的中-低演化阶段沥青质和干酪根的成熟度分析
编号:97 稿件编号:58 访问权限:仅限参会人 更新:2025-11-13 20:42:45 浏览:57次 口头报告

报告开始:2025年11月16日 10:55 (Asia/Shanghai)

报告时间:15min

所在会议:[s11] 会议专题11:地球化学实验技术与方法 » [s11-1] 会议专题11-1

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摘要

镜质体反射率至今仍是评价沉积盆地热成熟度的高度可靠指标。然而,由于镜质体组分差异、不同的温压条件以及部分样品中镜质体的缺失所带来的不确定性,其应用受到了限制。因此,拉曼光谱已成为一种指示热成熟度的有前景的替代方法(刘德汉等,2013)。但是,由于中低演化阶段有机质的荧光较强,导致拉曼光谱在中-低演化阶段泥页岩成熟度判断方面应用受限。前人曾采用基于514-532nm光源的普通和便携式拉曼光谱仪测试中-低演化阶段Ⅱ-Ⅲ型干酪根的成熟度,主要是改善了拉曼光谱的处理方法(Sauerer et al., 2017; Schito et al., 2017; Stokes et al., 2023)。拉曼光谱处理方法对成熟度判断影响较大(Henry et al., 2019)。页岩油产层中有I型有机质类型的样品,例如松辽盆地白垩系青山口组。低演化阶段I型有机质的荧光强度明显高于Ⅱ型和Ⅲ型,可能导致采集不到可用的拉曼光谱数据。时间门控拉曼光谱(TGR)和表面拉曼增强拉曼(SERS)两种方法可明显降低物质的荧光强度,采集到可用的拉曼光谱数据,已被广泛应用到环境监测、食品安全和生物医药等行业。本次工作采用TGR和SERS两种方法分别表征中-低演化阶段I型干酪根及其热模拟得到沥青质的成熟度。研究采用来自白垩纪青山口组的含I型有机质的低熟页岩样品,通过高压金管热解实验,生成了一系列不同热成熟度的干酪根和沥青质。研究结果表明:
(1)与常规拉曼光谱相比,SERS技术显著抑制了I型干酪根热解得到沥青质的荧光背景(图1)。从沥青质中获取的SERS参数与烃源岩的EasyRo值(0.65–1.54%)建立了良好的相关性。研究发现,G峰的半峰宽(FWHM-G)随着热成熟度的增加而系统性减小(图3d),这表明在高度无序的结构中,sp2位点的键角无序度降低且sp3含量减少。此外,随着成熟度的升高,沥青质的FWHM-D/FWHM-G比值增大(图3e)、芳香层片尺寸减小,这些变化与前人研究报道的干酪根演化趋势一致。这些SERS测量结果证明,沥青质分析在降低烃源岩和原油热成熟度评价的不确定性方面具有巨大潜力。

(2)时间门控拉曼光谱可显著降低中低演化阶段I型干酪根的荧光背景(图2)。当EasyRo值在0.5-1.0%时,G峰和D峰的峰间距(RBS)随着EasyRo值的升高而显著升高,1.0%之后变化较小,进入平台期(图4)。这与前人得到的Ⅱ型干酪根的二者之间关系变化趋势相似。I型干酪根RBS值变化范围与Ⅱ型干酪根相似,变化范围较大,用该指标判断中-低演化阶段I型干酪根的成熟度较为可靠。

关键字
成熟度,干酪根,沥青质,表明增强拉曼光谱,时间门控拉曼光谱
报告人
郭慧娟
副研究员 中国地质调查局沈阳地质调查中心

稿件作者
郭慧娟 中国地质调查局沈阳地质调查中心
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