U元素在黑色页岩中的富集机理及其对有机质生油气性能的影响

摘要

国内外沉积盆地黑色页岩的形成常伴随着不同程度的U元素富集，厘清黑色页岩中U的富集机理及其对有机矿产形成的影响至关重要。为此本文系统梳理了U元素在有机质、微生物、黏土矿物、含铁矿物、含硫矿物和含磷矿物中的富集过程，并重点阐述了黑色页岩中U元素的赋存机理，以及U元素对有机质生油性能、生气性能和干酪根结构的影响。总体而言，黑色页岩富集U的途径是丰富而多样的，页岩中的多种组分均可通过络合、吸附、还原等方式富集环境中的U元素，富集效率会受到pH、干扰离子浓度等多因素的控制。此外，U对页岩有机质生油气性能的影响也较为复杂，可能是模拟条件和样品存在差异，模拟实验展现出的结果不尽相同，目前仍存在较大争议。尽管诸多学者已开展了大量的研究工作，但国内外关于U元素对有机质影响的研究工作大多数局限于定性分析，目前也存在一些问题亟待解决，主要包括以下几个方面：U元素在黑色页岩中富集的微观机理，难以建立U在黑色页岩中的富集模式；有效表征石油受辐射剂量的指标，难以分析原油的储层滞留时间；人工辐射和自然辐射对有机质生油气影响的异同性，难以揭示有机质在辐射作用下演化的主控因素。未来，应采用先进手段分析辐射影响的微观机理，开展分子组成和结构分析，识别石油中有效的辐解指标，扩展辐射影响在地质领域中的应用。本文对于扩展油气形成机理、探索新型油气资源、丰富黑色页岩中U的地质认识有着较高的借鉴意义。

关键词

U元素 / 黑色页岩 / 富集机理 / 有机质 / 生油气性能

基金资助

国家自然科学基金面上项目(42073068)