泥页岩中有机质：类型、热演化与有机孔隙

Organic Matter in Shales: Types, Thermal Evolution, and Organic Pores

摘要

泥页岩中的有机质作为石油和天然气的来源，其有机岩石学分类方案仍不明确，传统的煤岩学分类方法并不完全适用于泥页岩中的分散有机质.页岩中有机孔隙是页岩孔隙系统的重要组成部分，在很大程度上控制了页岩的含气量和孔隙度，但其成因及与有机质类型和热成熟度的关系仍存在争议.系统地总结了泥页岩中分散有机质的类型、不同类型有机质的热演化特征以及有机孔隙发育与保存的控制机理，并指出了存在问题及今后研究方向.泥页岩中的分散有机质包含5个显微组分组：镜质体、惰质体、类脂体、动物碎屑和次生有机质，每个显微组分组可再划分为多个显微组分.不同显微组分的成因和生烃潜力不同，有机孔隙发育程度也存在差异.页岩中有机孔隙包括原生孔隙和次生孔隙，后者是主要的有机孔隙类型，其形成与生油型有机质生烃过程密切相关，主要赋存在固体沥青或焦沥青中.有机质类型和热成熟度决定了次生有机孔隙的发育程度，而热成熟度、有机质含量、矿物组成和孔隙压力控制了其保存程度.烃源岩评价中对有机质生烃潜力的研究应建立在对显微组分以及不同显微组分生烃能力充分了解的基础上.非常规油气储层表征中对有机孔隙的研究应充分考虑有机质数量、类型、热成熟度以及页岩矿物学组成，准确地评价有机孔隙对页岩孔隙系统的贡献.

关键词

泥页岩 / 分散有机质 / 显微组分 / 热演化 / 固体沥青 / 有机孔隙 / 石油地质

Key words

dispersed organic matter / shale / maceral / thermal evolution / solid bitumen / organic pores / petroleum geology

泥页岩中有机质是石油和天然气的物质来源，其丰度、类型和热成熟度是常规和非常规石油系统的关键参数（Tissot and Welte，1984；Peters and Cassa，1994；Passey et al.，2010；Jarvie，2012a， 2012b；Hackley and Cardott，2016；Mastalerz et al.，2018；Liu et al.，2022）.根据H/C和O/C原子比或岩石热解（rock-eval）的氢指数（HI）和氧指数（OI），可以将泥页岩中有机质划分为4种干酪根类型（Peters and Cassa，1994），而有机岩石学方法根据有机质的反射率、形态、结构以及荧光性，可将泥页岩中有机质划分为多种显微组分（Potter et al.，1998；Stasiuk et al.，2002；Hackley and Cardott，2016；Flores and Suárez-Ruiz，2017；Mastalerz et al.，2018；Liu et al.，2022）.根据元素分析划分的干酪根类型与根据岩石学特征划分的显微组分可建立对应关系：I型干酪根主要以藻类体或沥青质体为主，生烃能力最高；II型干酪根生烃能力中等，主要以沥青质体为主；III型干酪根生烃能力较差，主要以生气为主，对应显微组分为镜质体；IV型干酪根基本无生烃能力，主要以惰质体为主（Peters and Cassa，1994；Liu et al.，2019， 2022）.因此，分析泥页岩中有机质的类型以及不同类型有机质的生烃潜力和热演化特征对常规烃源岩评价和非常规油气储层表征具有重要的意义.

页岩中有机孔隙是页岩储层孔隙系统的重要组成部分（Loucks et al.，2009， 2012；Schieber，2010；Mastalerz et al.，2013；Katz and Arango，2018；腾格尔等，2021；Liu et al.，2022），控制着页岩的含气量、甲烷吸附能力和孔隙度（Ross and Bustin，2009；Hao et al.，2013；陈国辉等，2020；邱振等，2020；Liu et al.，2021）.有机孔隙的孔径一般小于1 000 nm（Loucks et al.，2012），位于有机质大分子结构中的孔隙小于1 nm（Bousige et al.，2016）.有机孔隙一般认为是在有机质生烃和排烃过程中产生的（Loucks et al.，2012；Liu et al.，2017， 2022）.不同类型有机质的生烃潜力不同，有机孔隙的发育程度也不同.有机孔隙的描述一般是利用扫描电镜对Ar离子抛光的页岩表面进行观察（Loucks et al.，2009， 2012；Schieber，2010， 2013），但扫描电镜下无法有效地区分有机质类型（Liu et al.，2017， 2022），造成有机孔隙赋存状态及成因机制仍存在争议.

我国页岩油气资源丰富（赵文智等，2020；邹才能等，2020；邹才能和邱振，2021），页岩中有机质生烃能力和有机孔隙发育程度是页岩油气勘探开发过程中的重要研究内容，目前对页岩中分散有机质类型以及热演化模式仍缺乏深入的研究.本文的目的是系统地总结泥页岩中有机质的类型、不同类型有机质在热成熟过程中的演化特征以及有机孔发育与保存的控制机理.本文有望提高对泥页岩中分散有机质以及有机孔隙的认识，并对常规烃源岩评价和非常规油气储层表征提供指导.

1 泥页岩中有机质类型

泥页岩中分散有机质类型的划分源自煤岩学，国内外不同学者建立了不同的分类方案（Teichmüller，1986；肖贤明和金奎励，1990；王飞宇等，1993；刘大锰等，1995；涂建琪等，1998，2012），然而目前并没有统一的分类体系.当前国际上常用的分类方案将泥页岩中有机质划分为5个显微组分组：镜质体、惰质体、类脂体、动物碎屑和次生有机质，每个显微组分组包含多种显微组分（Potter et al.，1998；Stasiuk et al.，2002；Hackley and Cardott，2016；Flores and Suárez-Ruiz，2017；Mastalerz et al.，2018；Liu et al.，2022）.其中，镜质体、惰质体和类脂体的划分与煤岩学显微组分的划分基本一致（ICCP，1998， 2001；Pickel et al.，2017；代世峰等，2021a，2021b，2021c），唯一的区别在于渗出沥青体（次生有机质）的归类.由于泥页岩中含有大量的生油型类脂体，这些组分在生烃之后生成大量的沥青，因此将次生有机质单独列为一个显微组分组.次生有机质包括固体沥青、焦沥青和油.动物碎屑主要包括笔石、几丁虫等动物碎屑.本文以国际分

类方案为准（表1）.

1.1　镜质体(Vitrinite)

煤和泥页岩中的镜质体来自陆源高等植物，由植物的木质纤维组织经凝胶化而形成（韩德馨，1996；Taylor et al.，1998）.镜质体反射率（Ro）介于惰质体和类脂体反射率之间，是最常用的热成熟度指标（Mukhopadhyay and Dow，1994）.泥页岩中的镜质体随陆源碎屑搬运而来，因此其通常以分散颗粒形式存在于页岩基质中（图1）.由于其粒径较小，

一般不具备细胞结构.油浸反射光下，镜质体呈深灰色至亮白色，颜色随成熟度增加而变浅.页岩中镜质体一般不显荧光.相对湖相页岩，海相页岩中镜质体含量较少.Mastalerz et al.（2018） 建议由于页岩中镜质体含量较少，且粒径较小，镜下鉴别不同的显微组分非常困难，因此不适合划分显微组分.但对于镜质体含量较高的页岩，如煤系地层中的页岩，仍可根据ICCP System 1994镜质体分类方案（ICCP，1998；代世峰等，2021a）划分出不同的显微组分.

1.2　惰质体(Inertinite)

同镜质体一样，煤和泥页岩中的惰质体来自陆源高等植物，不同的是惰质体在沉积之前通常经历火焚或氧化（韩德馨，1996；Taylor et al.，1998）.煤岩学3个显微组分组（镜质体、惰质体和类脂体）中，惰质体的芳香化程度和反射率最高，基本无生烃能力.同镜质体一样，惰质体也是以分散颗粒形式存在于页岩基质中，但惰质体通常具有来自植物胞腔的细胞结构（图2），可据此在扫描电镜下区分镜质体和惰质体.油浸反射光下，惰质体呈亮白色，其颜色变化随成熟度增加不明显.惰质体在荧光下不显荧光.丝质体、半丝质体和惰质碎屑体是页岩中常见的惰质体.如果页岩中惰质体含量较少，通常没有必要再划分显微组分.如果页岩中惰质体含量较高，可根据ICCP System 1994惰质体分类方案（ICCP，2001；代世峰等，2021b）划分不同的显微组分.

1.3　类脂体(Liptinite)

类脂体是泥页岩中含量最高的显微组分组，也是泥页岩生烃的主要贡献者.富含类脂体的泥页岩中有机质的类型通常为I型或II型干酪根.煤岩学3个显微组分组（镜质体、惰质体和类脂体）中，类脂体的反射率最低（Pickel et al.，2017；代世峰等，2021c）.泥页岩中的类脂体主要包括藻类体、沥青质体和类脂碎屑体（表1），其他来自高等植物的显微组分，如孢子体、角质体、树脂体在泥页岩中不常见，尤其是海相页岩.有些研究将腐泥组（sapropelinite）单独划分为显微组分组（王飞宇等，1993），其对应的显微组分主要为沥青质体和藻类体.

藻类体来自浮游藻类，具有极高的生烃潜力.Botryococcus，Tasmanites 和Leiosphaeridia是泥页岩中最常见的藻类.源自Tasmanites孢囊的藻类体普遍存在于北美上泥盆统页岩中，如Illinois盆地的New Albany页岩，Michigan盆地的Antrim页岩，Appalachian盆地的Ohio页岩和盆地南部的Chattanooga页岩，Williston盆地的Bakken页岩，其氢指数高达900 mg 烃/g 总有机碳（TOC）（Vigran et al.，2008）.未成熟或低成熟时，藻类体在油浸反射光下呈琥珀色，在蓝光下显黄绿色荧光（图3）.随着成熟度的增加，藻类体颜色逐渐加深，荧光由黄绿色逐渐变为黄色、橙色和褐色，荧光强度逐渐降低，最终在Ro 0.9%附近转变为前油沥青，荧光消失（肖贤明和金奎励，1991；Hackley et al.，2017；Liu et al.，2019）.根据藻结构的保存程度，藻类体可划分为结构藻类体（telalginite）和层状藻类体（lamalginite）（Kus et al.，2017；Pickel et al.，2017；代世峰等，2021c）.结构藻类体指的是结构保存完整的藻（图3），而层状藻类体呈条带状分布，平行于层理面，通常是细菌降解的产物.如果层状藻类体遭受更强程度的细菌降解，其结构更难以识别，荧光性减弱甚至消失，逐渐转变为沥青质体（Teng et al.，2021）.

沥青质体（又称无定形体）指的是显微镜下观察到的没有固定结构的显微组分（图4；Kus et al.，2017；Teng et al.，2021），在泥页岩中普遍存在.因为成熟泥页岩中含有大量的固体沥青（次生有机质），而沥青质体（bitiminite）与沥青（bitumen）容易混淆，因此可用无定形体（amorphinite）或无定形有机质（amorphous organic matter）来描述页岩中无固定结构的有机质.无定形体通常含有粘土级的矿物包裹体（Liu et al.，2020a），因此也被描述为矿物沥青基质（mineral-bituminous groundmass）.无定形体来自被细菌降解的浮游植物、浮游动物和细菌（Kus et al.，2017；Teng et al.，2021）.根据荧光性、反射率、和结构，可以将无定形体进一步划分为多种类型（Thompson and Dembicki，1986；Senftle et al.，1987；Kus et al.，2017；Teng et al.，2021）.Thompson and Dembicki （1986） 根据显微结构的差异将无定形体划分为4种类型.Senftle et al. （1987） 根据荧光性将无定形体划分为荧光无定形体（fluoramorphinite）和非荧光无定形体（hebamorphinite）.Teng et al. （2021） 根据反射率高低将无定形体划分为低反射率无定形体（low-reflectance amorphous organic matter）和微粒化无定形体（micrinized amorphous organic matter）.

类脂碎屑体以类脂体碎片的形式存在于页岩基质中，其颜色和荧光性与藻类体相似（图4），可能来自破碎的藻类体碎片.

1.4　动物碎屑(Zooclasts)

动物碎屑来自浮游或底栖动物的碎片.泥页岩中比较容易识别的动物主要包括笔石、几丁虫、虫颚、有孔虫（表1）.动物碎屑的生烃潜力较低，与镜质体相似，但相对镜质体较低.在不含镜质体的泥页岩中，尤其是前泥盆系泥页岩中，动物碎屑的反射率可以代替镜质体反射率作为成熟度指标（Bertrand and Héroux，1987；Goodarzi and Norford，1989；Bertrand，1990；Petersen et al.，2013），例如我国四川盆地上奥陶统-下志留统五峰组-龙马溪组页岩（Luo et al.，2017， 2020；王晔等，2019）.

油浸反射光下，动物碎屑呈深灰色至亮白色，成熟度越高，颜色越浅.高成熟度时，笔石发育各向异性，双折射率增加（Luo et al.，2020）.荧光下，笔石在低成熟度时显暗褐色荧光，高成熟度时荧光消失.在显微镜和扫描电镜下观察时，动物碎屑可根据其形貌特征来区分，例如几丁虫的墨水瓶结构（图5）.当动物碎屑粒径较小且无识别特征时，很难与镜质体区分（Petersen et al.，2013；Liu et al.，2020b），在前泥盆系地层中通常被认定为类镜质体或镜状体（vitrinite-like particles）（Buchardt and Lewan，1994）.

1.5　次生有机质(Secondary organic matter)

次生有机质是生油型有机质在热演化过程中转化而来的，包括固体沥青、焦沥青和油（表1）.生油高峰（Ro 0.8%~1.0%）之后，固体沥青成为泥页岩中主要的有机质类型（Hackley and Cardott，2016；Mastalerz et al.，2018；Liu et al.，2019， 2022；Sanei，2020）.此处的固体沥青是有机岩石学定义的，不同于有机地球化学定义的沥青，即可以用有机溶剂（如氯仿）抽提的可溶有机质（Durand，1980）.

固体沥青包括前油沥青（pre-oil bitumen）和后油沥青（post-oil bitumen）（Mastalerz et al.，2018）.前油沥青指的是生油之前的沥青，由生油型有机质转化而来，而后油沥青指的是生油之后的沥青，也就是常见的固体沥青（Mastalerz et al.，2018；Liu et al.，2019，2022）.因为有机质生油是一个连续的过程，在生油窗内某一成熟度，前油沥青、后油沥青和正在生油过程中的沥青可能同时存在（Liu et al.，2019， 2022），区分不同的沥青较为困难，可以统称为固体沥青.显微镜下固体沥青和焦沥青的形态结构与赋存状态相似，但在化学结构、溶解性和生烃潜力方面差异巨大：焦沥青芳香化程度更高、不溶解于有机溶剂、基本无生烃能力 （Mastalerz et al.，2018）.Mastalerz et al. （2018） 综合考虑光学特征、化学结构、溶解性和成因，建议固体沥青和焦沥青的成熟度临界值为固体沥青反射率1.5%，而对于含硫有机质，该临界值为1.3%.Mastalerz et al. （2018） 和Sanei （2020） 系统总结了页岩中固体沥青的成因、演化以及物理和化学性质.

固体沥青的反射率和镜质体反射率一般呈正相关关系，因此可用来表征不含镜质体泥页岩的成熟度（丰国秀和陈盛吉，1988；Jacob，1989；Landis and Castaño，1995；Schoenherr et al.，2007；Hackley and Cardott，2016；仰云峰，2016；Mastalerz et al.，2018；Liu et al.，2019；Schmidt et al.，2019；徐学敏等，2019；王晔等，2020）.然而，页岩中沥青存在多种类型，并不是每种沥青的反射率均可用来表征热成熟度.根据结构特征和反射率值，可将页岩中焦沥青划分为微粒化沥青、均质沥青和各向异性沥青 （Mastalerz et al.，2018）.均质沥青表面平整干净，反射率分布集中，可以用来表征页岩成熟度（Landis and Castaño，1995）；微粒化沥青由细小颗粒组成，表面粗糙，反射率通常低于均质沥青；各向异性沥青呈现焦炭结构，双折射率高，其形成可能与原油组分或压力有关 （Stasiuk，1997；Mastalerz et al.，2018）.微粒化沥青和各向异性沥青均不适合用来表征页岩成熟度.

油浸反射光下，固体沥青呈黑色（前油沥青）、深灰色至灰色，成熟度越高，颜色越浅；焦沥青一般呈浅灰色至亮白色（图6）.荧光下，除前油沥青和部分反射率较低的固体沥青显红褐色荧光外，固体沥青和焦沥青一般不显荧光.固体沥青主要赋存在颗粒间或颗粒内部，因为其在生油窗内曾是高粘度流体，通常呈现充填特征（Liu et al.，2019， 2022），可据此在扫描电镜下与其他组分区分.

2 有机质热演化

不同显微组分的成因不同，生烃潜力也存在差异（肖贤明和金奎励，1991）.类脂体生烃能力最高，镜质体和动物碎屑次之，惰质体基本无生烃能力（肖贤明和金奎励，1991）.热演化过程中，镜质体、惰质体和动物碎屑的形貌特征未表现出明显变化，在过成熟泥页岩中仍可识别出这3种显微组分组（Liu et al.，2022），而类脂体在热演化过程中形貌特征变化较为显著（Liu et al.，2022）.以藻类体为例，藻类体在生油窗内首先通过沥青化过程转化为前油沥青，随着成熟度的增加，前油沥青逐渐转化为油气和后油沥青，后油沥青在干气窗内转化为焦沥青，同时油也会在干气窗内二次裂解为焦沥青（图7；Liu et al.，2022）.因此，如果未成熟或低成熟页岩中有机质以生油型类脂体为主，生油高峰（Ro 0.8%~1.0%）之后，页岩中的有机质则以固体沥青或焦沥青为主（Hackley and Cardott，2016；Mastalerz et al.，2018；Liu et al.，2019，2022），生油型藻类体在高成熟度页岩中基本不存在.例如，美国Appalachian盆地的上泥盆统Ohio页岩和Illinois盆地的上泥盆统New Albany页岩中，成熟度达到Ro 1.0%之后，来自Tasmanites孢囊的藻类体全部消失，转化为油气和固体沥青（Ryder et al.，2013；Liu et al.，2019）.高成熟度页岩中，例如我国四川盆地的上奥陶统-下志留统五峰组-龙马溪组页岩和美国Appalachian盆地的中泥盆统Marcellus页岩，有机质主要以焦沥青为主.值得注意的是，五峰组-龙马溪组页岩中笔石普遍存在（Luo et al.，2016；王晔等，2019），在某些特定层段，有机质可能以笔石为主.我国南方海相页岩成熟度普遍较高，等效镜质体反射率高达4.0%以上.在过成熟阶段，随着成熟度增加，焦沥青芳香性增强，反射率增加，各向异性增强，逐渐向石墨转化，导致其孔隙度和电阻率降低，影响页岩的测井评价（王玉满等，2014）.在过高成熟度阶段（Ro>4.0%），随着成熟度增加，有机质比表面积出现降低的趋势（王保忠等，2019），这可能是由于有机质芳香性增强，分子结构堆积得更加致密，导致微孔减少（Liu et al.，2022）.

3 有机孔隙发育与保存

页岩中的有机孔隙（图8）是页岩储层孔隙系统的重要组成部分（Loucks et al.，2009，2012；Schieber，2010；Curtis et al.，2012；Milliken et al.，2013；腾格尔等，2021）.自从Loucks et al.（2009） 首次报道美国Fort Worth盆地Barnett Shale页岩中有机孔隙以来，有机孔隙的成因、发育、保存和演化已进行了广泛而深入的研究（Loucks et al.，2012；Katz and Arango，2018；Liu et al.，2022）.有机孔隙的发育取决于有机质类型和热成熟度，而其保存受控于有机质含量、页岩矿物组成和孔隙压力（Mastalerz et al.，2013；Katz and Arango，2018；王濡岳等，2020；Cao et al.，2021；Liu et al.，2022）.

3.1　有机孔隙发育

由于不同类型有机质的生烃潜力不同，有机孔隙发育程度也存在差异（Katz and Arango，2018；宋董军等，2019；Wu et al.，2020；Liu et al.，2022）.生油型有机质如藻类体和沥青质体在热演化过程中转化为油气和固体沥青或焦沥青（图7）.随着油气的排出，固体沥青或焦沥青中产生孔隙（Bernard et al.，2012；Cardott et al.，2015；Liu et al.，2017， 2019，2022）.Bernard et al.（2012） 证明有机孔隙主要发育于焦沥青中.Cardott et al.（2015） 在Woodford页岩中发现固体沥青中存在大量纳米孔隙.相互连通的沥青网络可能形成一个在三维空间上相互连通的有机孔隙网络，不仅可以增强页岩的甲烷吸附能力和含气量，而且可以提高孔隙度（Liu et al.，2022）.陆源有机质如镜质体和惰质体由于生烃潜力较低，其形貌特征在热演化过程中未表现出明显变化，扫描电镜下检测不到有机孔隙（Liu et al.，2017），但镜质体可能发育微孔（孔径<2 nm），因为煤中的镜质体含有大量的微孔（Teng et al.，2017；Liu et al.，2018），而这些微孔在扫描电镜下无法识别.惰质体虽然不发育次生孔隙，但可能含有原生孔隙，这些原生孔隙来自植物的细胞结构，通常被自生矿物充填，孔径大小为几百纳米到几十微米（Liu et al.，2017， 2022）.动物碎屑如笔石和几丁虫的生烃能力与镜质体相当，其形貌特征在热演化过程中变化较小，在高成熟度页岩中仍可被识别出.扫描电镜下，动物碎屑中有机孔隙基本不发育（Ardakani et al.，2018；Yang et al.，2020），但多项研究在笔石中发现了有机孔隙（Luo et al.，2016；Ma et al.，2016；邱振等，2018；Gong et al.，2020；腾格尔等，2021）.动物碎屑中有机孔隙的成因及其对页岩孔隙系统的贡献仍有待深入研究.

次生有机孔隙一般认为是在有机质生烃和排烃过程中产生的，因此热成熟度对次生有机孔隙的发育至关重要（Loucks et al.，2009， 2012；Schieber，2010；Bernard et al.，2012；Curtis et al.，2012；Mastalerz et al.，2013， 2018；Liu et al.，2017， 2022；Katz and Arango，2018；肖七林等，2020）.一般认为有机孔隙开始发育的热成熟度为Ro 0.6%（Loucks et al. 2012），且有机孔隙的发育程度随成熟度的增加而升高.生气窗内的有机孔隙比生油窗内更普遍，主要原因有两个：（1）生气窗内，气态烃的生成和排出更有利于生成有机孔隙；（2）生油窗内沥青和油充填了新形成的有机孔隙，使有机孔隙不容易被识别（Liu et al.，2019， 2022）.

3.2　有机孔隙保存

有机孔隙形成之后能否有效的保存是页岩气成藏的关键.页岩中有机质含量对有机孔隙的保存具有控制作用（Katz and Arango，2018；Liu et al.，2022）.有机质含量高的页岩硬度较低，在压实过程中有机孔隙容易被破坏.Milliken et al. （2013） 对比了Marcellus页岩高TOC和低TOC样品，发现扫描电镜下，高TOC页岩的有机孔隙度较低，他们认为高TOC页岩经历了更强的机械压实作用，破坏了有机孔隙.页岩的矿物学组成同样影响有机孔隙的保存.富含生物成因硅和碳酸盐胶结物的页岩硬度较高，可以有效地保存有机孔隙（Fishman et al.，2012；Zhao et al.，2017；Dong and Harris，2020；Knapp et al.，2020；Qiu et al.，2020），而粘土矿物含量较高的页岩由于硬度较低，有机孔隙在压实过程中容易被破坏（Fishman et al.，2012）.

外部因素如孔隙压力对有机孔隙的保存至关重要（王濡岳等，2020；Cao et al.，2021）.孔隙超压对机械压实具有抑制作用，可以保持孔隙开放，保存有机孔隙.王濡岳等 （2020） 发现，随着压力系数的降低，有机孔隙由近圆形逐渐变为椭圆形、扁平或不规则状，孔径由数百纳米至微米减小至<50 nm.页岩气产量较高的井大多来自超压地层，如四川盆地焦石坝地区地层压力系数为1.55（郭彤楼和张汉荣，2014），页岩气产量较高，这与超压保存有机孔隙密切相关（王濡岳等，2020；Cao et al.，2021）.页岩地层内超压的形成包括构造抬升、地层水升温、粘土矿物脱水、有机质生烃等因素（刘洪林等，2016）.

4 存在问题及今后研究方向

作为常规和非常规石油系统的生烃母质，泥页岩中分散有机质已经进行了广泛而深入的研究，但仍存在诸多问题.首先，泥页岩中分散有机质类型的划分仍不清楚，是否将腐泥组单独划分为一个显微组分组仍有待商榷，腐泥组主要包括藻类体和沥青质体，而国际上一般把这两种显微组分划分到类脂体中（Pickel et al.，2017；Mastalerz et al.，2018；Liu et al.，2022）.其次，沥青质体（bitiminite）与固体沥青（solid bitumen）容易混淆.沥青质体为原生显微组分，是浮游植物经细菌降解而形成；而固体沥青是次生显微组分，是生油型有机质生烃过程中的产物（Mastalerz et al.，2018）.然后，固体沥青和焦沥青既可以来自生油型有机质热降解，又可以来自原油裂解，而生油型有机质包括多种显微组分，原油由饱和烃、芳香烃、胶质和沥青质4个组分组成（卢双舫和张敏，2008），如何利用固体沥青和焦沥青的光学性质和化学结构特征区分不同物质来源和不同成因期次的沥青以及沥青成因对其物理化学性质以及孔隙结构的控制作用仍有待深入研究.最后，有机孔隙是页岩储层中重要的孔隙类型，其形成、保存和破坏已经进行了大量研究（Loucks et al.，2012；Milliken et al.，2013；Katz and Arango，2018；Liu et al.，2022）.有机孔隙的表征主要通过扫描电镜对Ar离子抛光的页岩表面进行观察和通过N₂和CO₂吸附分析页岩中提纯的有机质.然而，扫描电镜成像无法检测孔径<5 nm 的孔隙，而且扫描电镜研究区域太过微观，无法定量表征有机孔隙.虽然N₂和CO₂吸附可以表征分离有机质的微观孔隙结构，但通过酸溶解方法分离有机质往往无法完全去除黄铁矿等矿物，导致分离有机质并不纯净.酸化的氯化铬（CrCl₂）（Acholla and Orr，1993）处理或重液分离（French et al.，2020）可以有效地移除黄铁矿等矿物（French et al.，2020）.建议对分离有机质表征之前进行TOC分析，验证分离有机质的纯度，如果分离有机质含有较多矿物，建议对孔隙结构分析结果进行校正.值得注意的是，TOC含量并不等于有机质含量，因为有机质中还含有N、S、O等元素.而且酸溶解过程对有机质孔隙结构也有一定影响，例如与矿物分离增加了有机质的外比表面积，但对有机质分子结构以及微观孔隙结构的影响尚不清楚，需要进一步深入研究.

5 结语

泥页岩中的分散有机质可划分为5个显微组分组：镜质体、惰质体、类脂体、动物碎屑和次生有机质，每个显微组分组又包含多个显微组分.页岩尤其是海相页岩中，镜质体和惰质体含量较少且粒径较小，不适合划分显微组分.对于镜质体和惰质体含量较高的页岩，如煤系页岩，仍可按ICCP System 1994镜质体和惰质体分类方案划分出不同的显微组分.页岩中常见的类脂体包括沥青质体、藻类体和类脂碎屑体.

不同显微组分的成因不同，生烃潜力和有机孔隙发育程度也存在显著差异.生油型组分如藻类体和沥青质体在热演化过程中转化成油气和固体沥青或焦沥青，而镜质体、惰质体和动物碎屑在热演化过程中形貌特征变化不明显.页岩中的有机孔隙包括原生孔隙和次生孔隙.原生孔隙主要来自植物的胞腔，且多被成岩矿物充填，而次生孔隙在有机质生烃和排烃过程中产生，主要赋存在固体沥青或焦沥青中.次生有机孔隙的发育受控于有机质类型和热成熟度，而其保存取决于热成熟度、有机质含量、矿物组成以及孔隙压力.

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基金资助

国家自然科学基金项目(42202167)

湖北省自然科学基金项目(2022CFB598)