固体有机质拉曼光谱中D-G峰热演化模式镜质组反射率关系.pdfVIP

固体有机质拉曼光谱中 D—G峰的热演化模式与镜质组反射率的关系 刘德汉，肖贤明，田辉，阂育顺，卢家烂，申家贵 中国科学院广州地球化学研究所，有机地球化学国家重点实验室．广州市510640 地学领域中显微激光拉曼在研究流体包裹体和矿物材料方面已有广泛应用，近年来， Kelemenet Wu．(2007)刚，用拉曼光谱研究了烟煤和干酪 a1．(2001)[11．YishanZeng,Chaodong 根的热演化产物。表明样品的拉曼碳谱中“D”峰和“G”峰形态和比值与热演化实验温度 有关，可以反应有机质高热演化阶段的热变程度；WilliamSchopfa．etal(2002，2009)【3】， 研究了前寒武系地层中微体化石的拉曼碳谱中“D峰一G峰特征，提供了保存指数(RIP) 与微体化石地质年代和微体化石的”Mapping”图，受到了广泛关注。为了进一步探讨拉曼碳 谱中“D”峰和“G”峰的变化特征与镜质组反射率的关系，并计算拉曼反射率∞鼢。我们 比较系统地测定了地层中不同热演化程度的煤系列和固体沥青系列的拉曼谱图，作为研究固 体有机质拉曼碳谱峰与镜质组反射率关系的基本资料。 1，煤、干酪根和固体沥青拉曼碳谱中“D峰一G峰一的变化规律 由于固体有机质在低演化阶段的荧光性对拉曼测定的干扰，一般只能实际测定成熟度较 高或荧光性弱的样品。图1a、图lb分别是煤样中由气煤一超无烟煤系列，固体沥青由硬沥 青到碳沥青，变沥青系列的拉曼谱图。可见两类样品的拉曼光谱中“D”峰和“G”峰的变 化规律基本相似，随热演化程度增高，反映双共振拉曼散射模式，与缺陷和石墨片层的空位 有关的“D”峰，由弱的宽峰，逐渐变为比较强的尖峰在高演化阶段的样品中出现明显的二 阶峰(G’)：反应了C=C键的切向伸缩振动“G”峰的半高宽逐渐变小，谱峰的信号增强。在 镜质组测定中，由于高演化阶段的焦沥青一碳沥青和无烟煤一超无烟煤都具有强非均质性， 以致反射率测定的数据变化范围很大、精度低；而固体有机质的拉曼碳谱测定，是直接反映 样品结构信息的资料，数据比较单一，重复性好，是进一步表征高一过成熟阶段有机质热演 化程度的有效指标。 2，镜质组反射率与拉曼碳谱DIG值的关系 随着有机质的热演化程度增高与镜质组反射率增加的线性关系比较明显，而热演化中固 体有机质的拉曼碳谱中“D”峰和“G”峰的峰高和半高宽都在发生变化，曾试用D／G的面 积、高／半高宽比等都很难得到与热演化程度相关性好的结果。据拉曼碳谱中“D”峰随热演 化程度增高而明显增高的现象，直接用Dh／Gh(峰高比)，以及峰问距(G-D)可反应随热 演化程度增高而增大的现象。 3，拉曼碳谱Dh／Gh与镜质组反射率Ro的模式曲线 大量样品测定结果表明：随镜质组反射率增高，D峰G峰间距(G．D)和Dh／Gh比值 的变化比较明显，但是Dh／Gh的变化速率不同，在镜质组反射率O．75一q．5％阶段的变化速 率小，在镜质组反射率3．5％的高演化阶段的变化速率大。因此，我们按不同热演化阶段， 建立反射率与拉曼测定结果关性好的数据基本模型，见图2和图3。．可以分别得到Dh／Gh 与镜质组反射率相关的两段模式方程(1)和(2)，和按照拉曼位移的峰间距(G-D)与镜 质组反射率相关的模式方程(3)。 (1)LR。=16．81Dh／Gh一8．87，主要适用于成熟一高成熟阶段； (2)LR。=1．11DlffGh+2．71，主要适用于高成熟一过成熟阶段， (3)LR。=02538(G—D)一】】I3．适用于成熟高成熟阶段 公式中：Dh为Ⅱ峰高．Gh为G峰高．DhlGh)为峰高比，(G-D)为峰间距，￡兄为拉曼反射牢％ 图1煤和固体沥青热演化系列的拉曼光谱图 第一作者简舟：刘德援1935年生，男，四川蚤阳^．中国科学院广州地球化学所，研究员，主要从事石 油和天热气地质地球化学．有机岩石学t油气包裹体等研究。电话；020地业@￡ki业 s．nand HL inR…n from and 主要参考文献：lII—KelemenFang MaturityTrendsSpectraKero酗n Coal 2001，15，653-658 Energy＆Fue