有机岩石学第四讲2014

有机岩石学

（第四讲）汤达祯2014年2月类型名称代号类型指数变化范围腐泥型Ⅰ>80腐殖－腐泥型Ⅱ180~40腐泥－腐殖型Ⅱ240~0腐殖型1Ⅲ10~-50腐殖型2Ⅲ2<-50有机质类型划分方案

类型指数=腐泥组x1+藻类组x0.75+动物组x0.5+壳质组x0.5+镜质组x(-0.75)+惰质组x(-1)

(计算值为各类组分百分数)烃源岩有机成分的划分及其岩石学特征沉积岩中分散有机质分类概况全岩有机成分分类及岩石学特征干酪根有机成分分类全岩和干酪根有机质综合分类一、分散有机质分类概况1、概况

有机岩石学面临的第一个问题就是建立沉积岩中分散有机质的分类，其他一切均以此为基础。

※20世纪60年代初期，采用透光观察，Bitter(1963)对西欧一些产地的沥青岩中有机质特征进行描述。

※20世纪70年代后期，煤岩学方法普遍应用于烃源岩，加上荧光技术引入对沉积岩中分散有机质光性、特征及成因有了较深入的认识。如Burgess(1974)、Teichmüller(1977)、Bostick(1979)、Timofeev(1978)、Hutton(1980)、Robert(1981)、Alpern(1980)。

※一般将沉积岩中有机质分为四大类：A、来源于高等植物陆生有机质；B、来源于低等生物的水生有机质；C、来源于动物的壳屑；D、强烈分解、破坏的无定形有机质。2、分类体系根据有机岩石学研究方法发展了三套分类系统：☆以全岩为基础的有机成分分类：Teichmüller(1977)、Alpern(1980)、Robert(1981)。☆以干酪根为基础的有机成分分类：Burgess(1974)、Senftle(1984)。☆以二者综合为基础的有机成分分类：Mukhopadhyay(1985)、肖贤明(1992)、金奎励(1997)。二、全岩有机成分分类及其岩石学特征1、Teichmüller-Ottenjann(1977)分类认为沉积岩中有机质无论成因还是类型基本能与煤显微组分相比，只是富集程度与保存方式的差别。在分类术语和形式上与国际煤岩学会分类基本一致，只是增加了几个新名词：如动物遗体、矿物沥青基质。镜质组(Vitrinite)：是腐植煤中占绝对优势的显微组分，亦是生油岩中重要的形态有机质。以富氢镜质体（又称腐泥镜质体或荧光镜质体）为例说明。惰质组(Inertinite)：是生油岩中常见显微组分，尤其是III型干酪根中有时丰度很大，基本可与煤中惰质组相比对。壳质组或类脂组(Liptinite)：是主要的生油组分，除藻类体和沥青质体外，均来自高等植物繁殖器官或分泌物。（一）全岩有机成分分类2、Robert(1980)分类分类特点：a、注重研究方法对观察结果的影响，对壳质组划分细；b、分类术语基本沿用国际煤岩学术语，并据烃源岩有机质特点，提出了不少新组分、术语，如荧光下观察到的腐泥基质、腐殖基质、油滴、沥青，以及透射光下观察到的无定形物质；c、利用反射光划分大类，利用荧光区分亚类；d、分类中无动物遗体，不合适。腐泥基质：有机质主要或仅来源于浮游类，除此之外为矿物质，具有荧光，大体与Teichmüller沥青矿物基质相似。腐殖基质：主要为壳质组降解无定形物，结合部分矿物杂质，具有荧光，富集于泥岩和碳酸岩中。1、镜质组——以富氢镜质体为例富氢镜质体特征：a、反射光下黑灰色-灰黑色，呈细条带状或不规则的透镜状；b、蓝光激发下呈暗褐色荧光，正荧光变化；c、主要赋存在腐泥煤中或油页岩中；d、反射率受抑制（0~0.2%Ro）。（二）有机成分岩石学特征富氢镜质体富氢镜质体富氢镜质体成因：a、Teichmüller(1974)将荧光镜质体分为原生荧光：与木质纤维素发荧光有关；次生荧光：壳质组沥青化，镜质组吸附沥青化产物。b、EdisonHatler

认为泥炭沼泽演化中，类脂物或沥青物浸染扩散到V中。c、Valks认为藻类体、无定形物质较共生镜质体成熟早，生成烃类充填于镜质组孔隙中。d、Price(1992)认为是成岩过程中由于厌氧细菌改造，使壳质组进入镜质组中。e、Taylor(1992)和Teichmüller：认为是超微类脂体存在造成。

f、赵师庆等研究认为，受海水影响的强还原煤中亦有荧光产生，同时反射率受抑制，因此成煤环境对煤是否富氢具重要影响。生油岩镜质组反射率典型频率呈三众数分布，分别代表三种不同成因类型的镜质组。大量研究表明，腐泥镜质体或富氢镜质体在蓝光激发下呈暗褐色荧光，正荧光变化。强还原镜质组（I）荧光强度>还原镜质组（II）>弱还原镜质组。且随煤级增高差异变小。强还原镜质组（I）最大荧光强度波长λax<还原镜质组（II）<弱还原镜质组。且随煤级增高差异变小。用荧光参数可以将镜质组划分为强荧光镜质组或富氢镜质组（I型）和弱非荧光镜质组（II型）。在Ro0.5~0.9%范围内，两种类型镜质组差别明显，Ro>1.0%后，两种类型逐渐趋于一致。强还原镜质组、还原镜质组及非还原镜质组的H/C原子比和O/C原子比演化趋势与I、II、III型干酪根类似其生油潜量随Ro,max增加呈规律性变化。2、惰质组形态：大多具有植物结构，胞腔中往往充填粘土矿物。颜色：反射光下灰白—灰黄色，透射光下呈褐黑色。反射率：大于V。种类：丝质体、半丝质体、微粒体、菌类体、粗粒体及碎屑惰性体。成因：泥炭沼泽暴露地表，氧化作用形成氧化丝质体；或由于泥炭森林沼泽经历过森林火灾形成火焚丝质体。惰性组含量高低与沉积环境有关。特例：Diessel(1985)发现前南斯拉夫煤中惰质组存在荧光，Taylor(1990)在研究Australia煤惰质组时，也发现丝质体胞腔中充填了超微类脂体碎屑，导致荧光，且惰质组具有粘结性。惰质组岩石学特征微粒体：A、特征——个体小，本身无惰性，反射率较E高，白色-灰色反射色，条带状，与粘土伴生，可充填在胞腔中。B、成因

ⅰ、壳质组成烃时遗留下来的物质，也可在泥岩和褐煤中发现，一般认为是成烃标志。

ⅱ、Spackman、Cohen提出其成因是原生植物体中半透明物质遗留在煤中所致。

ⅲ、部分可能是结晶高岭石（Taylor&Liu,1991）。3、类脂组或壳质组(1)荧光质体(Fluorinite)：特征——反射率低，呈透镜状产出，象粘土呈集合体分布，通常5~15μm，荧光强，亮黄色，正荧光变化，常与V、cutinite共生，在低熟/长焰煤-气煤（CY-QM）阶段常形成渗出沥青体。成因——ⅰ、植物分泌油类，是原生的组分或植物叶子分泌物，与角质体共生，常呈颗粒状。ⅱ、次生组分，煤化过程中新形成的组分（与叶有关）。（2）树脂体（Resinite）：A、萜烯树脂体(Terpenite)——是叶的分泌物，无反射力，呈圆球形，具荧光，良好的成烃母质，成分为萜烯，主要为树脂、橡胶。B、类脂树脂体(LipidResinite)：来源于植物蜡质、脂肪，荧光强，成烃早，结束也早。(3)沥青质体(Bituminite)：A、特征——ⅰ、无定形，可作为基质出现（为其他组分基质）；ⅱ、荧光暗褐色-红褐色，具弱的负荧光变化；ⅲ、呈线理、线纹状、条带状，垂直层理，在剖面上呈粒状；ⅳ、内部结构均一，也可以是粒状；ⅴ、透光下呈桔-红褐色，反光下暗褐，有内反射，常暗褐色。

B、成因——ⅰ、藻类、低等水生动物、植物、细菌，甚至鱼类的贡献，原生的；ⅱ、制备干酪根时成为无定形体，也就是说是人为因素造成的。(4)藻类体(Alginite)：来源于藻类的形态有机质，按形态可分为：A、结构藻类体(Telalginite)——来源于群体藻或厚壁单胞藻类有机质；B、层状藻类体(Lamalginite)——来源于小的单胞藻或薄壁群体浮游藻。(5)渗出沥青体(Exsudatinite)：Teichmüller(1974)首次识别出，是热成熟过程中形成的次生产物，是煤成油的良好佐证。亦是烃类发生初次运移的重要的显微岩石学证据。特征——ⅰ、反射光下暗黑色-黑色，透射光下金黄色-橙黄色；ⅱ、荧光下亮黄色，辐照30min后，荧光强度及λmax不变；ⅲ、脉状、楔状侵入，或呈细胞腔孔壁的充填物；ⅳ、暗褐煤中少见，在焦煤阶段变成变渗出体（荧光消失、反射率增高）。成因——是类脂物和部分镜质体沥青化产物，一种能流动的类石油物，产生后由于V中微孔隙对产生物质有吸附性，轻的被吸附，重的留下成为渗出体。(6)木栓质体(Suberinite)：

ⅰ、保存在生油岩中的木栓质体绝大多数呈类角质体的细条带状，主要出现在III型烃源岩中，一般数量少。但在煤中常见，尤其是南方晚二叠世龙潭组煤中木栓质体（又称树皮体Barkinite或Lopinite）异常丰富，一般10-25%，高者达70%；ⅱ、木栓质体以清晰的木栓结构与其他组分相区别；

ⅲ、具有早期生油的特点，是未熟油-低熟油的主要母质。(7)油状排出物(Oil-likeExpulsion)：(a)油滴——具绿或黄色荧光，在刚磨好的光片裂隙中有油滴涌（渗）出；(b)油膜——油滴干后留下的痕迹；(c)牛顿环——浸渍了的油膜呈环状物。动物遗体(Zooclasts/FaunaRelics)包括多种动物如几丁虫、虫牙、鱼、笔石、有孔虫、介形虫、牙形石等。动物遗体目前在显微镜下观察到的都低估了他们的贡献，早在成烃过程中大部分被强烈分解，变为无定形体或沥青质体，少部分得以保留原有外形。因此动物遗体部分是油源物。另外，据Teichmüller(1974)研究认为动物遗体也可以成为源岩惰质体。Alpern称之为假惰性体Pseudo-Inertinite。矿物沥青基质(MineralBituminousGroundmass)是无机矿物与细微有机质甚至分子级有机质混合体，呈分散状、浸染状，在未熟-成熟阶段有荧光显示，往往占全部有机质10-70%，在成因上与低等水生生物有关，其荧光强度可估计成熟度，判别有机质类型，但其不是有机组分。制备干酪根时进入无定形体。三、干酪根有机质分类以干酪根为基础的有机成分划分相对简单。影响最大的是Burgess(1974)提出的分类。另外，Combaz,Senftle(1984)也提出了相应的分类方案。1、Burgess(1974)的分类

Algal藻质的——藻类体在镜下能看到藻类

Herbaceous草质的——壳质组有植物形态

Woody木质的——镜质组由木质纤维素所形成

Coaly煤质的——惰质组透射光下呈黑色

Amorphous无定形的——无定形体2、Combaz的分类：

形态组分无定形组分再沉积（循环）组分可溶组分（1）形态组分：(A)陆生植物微体化石和碎片：包括孢子、花粉、树皮、角质层、输导组织、碎片。(B)藻类微体化石和碎片：

a、疑源类——部分为藻类，部分成因不明，是成油的重要物质，有开口，海相，几μm–几百μm，寒武—中生代，在早古生代最多。一般C78.8%、H7.84%、O+S18.12%、N2.16%；b、沟鞭藻类——属甲藻，有色素、金黄色、金褐色、单细胞海相浮游植物，主要出现在侏罗纪以后，大约225-520

μm，近代亦有，是造成红潮的藻类；c、底栖藻——褐藻如海带、红藻如紫菜。生油主要是浮游藻，也不能忽视底栖藻，底栖藻也是重要油源物质。Combaz在非洲大陆发育的海相泥炭就是底栖藻成因。(C)微体动物遗迹：

a、海蝎子——节肢动物，有几丁质，壳成碎片；b、笔石——O-S，群体，海生无脊椎动物，主要为胶原状物质（蛋白），是油源物，可以测定Ro。（2）无定形组分：(A)成因——a、生物本身色素、脂肪及生物新陈代谢产物可以进入；b、上述物质形成新生物质；c、源岩中的沥青质体在处理干酪根时产生；d、沥青化次生产物；e、也可以来自凝胶化。(B)类型——a、凝块状有机质（藻类分解，腐泥性质）；b、颗粒状有机质（微米级颗粒或小球组成）；c、薄膜状有机质（常见于碳酸岩干酪根中，与傅家馍提出的晶胞有机质相似）；d、凝胶化有机质（III型干酪根）；e、亚胶体有机质（有机质少，很分散，可能源于钻探时岩屑淤泥）。(3)再循环组分：外来的、经过搬运的、经过风化-氧化作用。(4)可溶组分：作者主要对比低成熟源岩干酪根与腐殖酸。四、全岩和干酪根综合分类优点：干酪根方法的最大优点是富集了存在于矿物沥青基质中的那部分有机质，使其能够直接研究；明显的缺点是破坏了有机组分的原始产状与结构，难以确定某些组分的成因，使研究结果的可靠性与代表性受到限制。合理的方法就是将全岩与干酪根结合起来进行研究，既能研究赋存状态、形貌与成因，又能研究细分散有机质。1、Mukohopadhyay分类（1985）(A)特点：将干酪根透射光观察与全岩光片反射光观察相结合，采用同一分类术语，同时还考虑了显微组分在成熟过程中的演变规律，提出了富氢显微组分所形成的次生产物。(B)部分组分岩石学特征：a—藻质体：有独立形态，大小（>30μm），可以是群体，也可以是单细胞的，没有细分；b—藻屑体：<10μm；c—腐泥质体：原生组分，在油页岩中高达90%。腐泥质体I：是藻、细菌等混合的无定形产物，产烃能力700m