激光拉曼光譜在油氣包裹體中的應(yīng)用

貢云云　孫紅華　曾敏敏

【摘 要】顯微激光拉曼光譜作為一種快速、簡(jiǎn)便的無(wú)損微區(qū)測(cè)試手段，在被深入應(yīng)用于地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域的同時(shí)，已經(jīng)被越來(lái)越多的應(yīng)用到了流體包裹體方面。流體包裹體作為某一時(shí)期特定地質(zhì)事件見(jiàn)證者和唯一的原始成巖、成礦環(huán)境真實(shí)情況的記錄者，其應(yīng)用越來(lái)越廣泛，本文簡(jiǎn)要敘述了流體包裹體與油氣勘探的密切關(guān)系。目前激光拉曼光譜技術(shù)地質(zhì)學(xué)其它領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，但此技術(shù)在測(cè)試過(guò)程中也遇到了不少問(wèn)題，有待尋求新的方法解決此類問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】激光拉曼光譜；流體包裹體；應(yīng)用

0 前言

拉曼光譜是一種散射光譜，它是印度科學(xué)家C.V.Raman和K.S.Krishnan于1928年發(fā)現(xiàn)的。顯微激光拉曼光譜是一種非破壞性測(cè)定物質(zhì)分子成分的微觀分析技術(shù)，是基于激光光子與物質(zhì)分子發(fā)生非彈性碰撞后，改變?cè)腥松漕l率的一種分子聯(lián)合散射光譜[1-2]。顯微激光拉曼光譜（LRM） 是20世紀(jì)60年代才發(fā)展起來(lái)的作為一項(xiàng)新興的微區(qū)分析技術(shù)，是20世紀(jì)70年代才開(kāi)始滲人地學(xué)領(lǐng)域的，近年來(lái)，在礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)及寶玉石的鑒定中已得到廣泛的應(yīng)用。目前，顯微激光拉曼光譜已廣泛應(yīng)用于材料、化工、石油、高分子、生物、環(huán)保、地質(zhì)等領(lǐng)域。利用激光拉曼光譜可對(duì)物質(zhì)分子進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和定性鑒定其在微區(qū)分析上所顯示的高精度、原位、無(wú)損和快速特點(diǎn)，使之逐漸成為地球科學(xué)基礎(chǔ)研究中的一項(xiàng)重要分析手段[3-5]。流體包裹體作為某一時(shí)期特定地質(zhì)事件見(jiàn)證者和唯一的原始成巖、成礦環(huán)境真實(shí)情況的記錄者[6]，其應(yīng)用越來(lái)越廣泛，被越來(lái)越多的地質(zhì)學(xué)家所重視，因此，對(duì)流體包裹體的研究也成為地質(zhì)學(xué)重要的一個(gè)課題。LRM作為一種快速、簡(jiǎn)便的無(wú)損微區(qū)測(cè)試手段，在被深入應(yīng)用于地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域的同時(shí)，在流體包裹體中也已得到了廣泛的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)已有不少學(xué)者[5，7-9]用此技術(shù)對(duì)流體包裹體進(jìn)行了研究。

1 激光拉曼在油氣包裹體中的應(yīng)用

油氣的勘探與開(kāi)發(fā)一直是人們關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題，包裹體的種類多樣，其中油氣包裹體是油氣顯示的一個(gè)方面，也是油氣資源勘探研究的一種重要手段。沉積巖在成巖作用過(guò)程中，富含有機(jī)質(zhì)的沉積物隨著成巖溫度和壓力升高而發(fā)生分解，釋放出甲烷、乙烷等一系列易揮發(fā)的烴類有機(jī)物[10]。這些烴類有機(jī)物會(huì)在成巖、成礦過(guò)程中會(huì)溶解于地層中的流體，有些會(huì)被寄存在宿主礦物中，形成包裹體。根據(jù)前人[6，10-12]。研究流體包裹體與油氣勘探存在必然的聯(lián)系。成巖作用研究是油氣包裹體研究的基礎(chǔ)，而包裹體的成分對(duì)分析成巖作用具有一定的建設(shè)性作用，不少學(xué)者對(duì)包裹體進(jìn)行過(guò)成分的分析[9]。

據(jù)盧煥章等[13]將油氣包裹體劃分為為含碳?xì)浠衔锏陌w，包括烴類包裹體及瀝青類包裹體。有機(jī)包裹體是油氣源巖演化過(guò)程的直接產(chǎn)物，是油氣生成、演化、運(yùn)移、聚集過(guò)程中遺留下來(lái)的原始樣品和歷史記載[12]。烴源巖的成熟度往往與油氣的生成有著密切的關(guān)系，而評(píng)價(jià)烴源巖往往與有機(jī)質(zhì)有著密不可分的關(guān)系。因此，根據(jù)有機(jī)包裹體的變化特征可以確定有機(jī)質(zhì)的熱演化程度和油氣的形成階段[12]。富含有機(jī)質(zhì)的沉積物在成巖的過(guò)程中釋放的烴類及有機(jī)質(zhì)中有機(jī)酸在油氣的生成和的過(guò)程中都占有極其重要的地位。前人[6]已經(jīng)通過(guò)激光拉曼技術(shù)對(duì)有機(jī)質(zhì)進(jìn)行了研究，對(duì)油氣的勘探又提供了進(jìn)一步的可用數(shù)據(jù)。張鼐等[3]也利用激光拉曼對(duì)原油烴類拉曼光譜與油氣包裹體烴類光譜進(jìn)行對(duì)比研究。組成油氣的烴類種類較多，成分也有差異，不同成分的烴類包裹體展示了成巖、成礦不同的過(guò)程，因此對(duì)烴類包裹體成分的測(cè)試也成為研究油氣成藏的一個(gè)重要方面。油氣中的成分很多都是由烴類構(gòu)成的，構(gòu)成烴類的碳?xì)湓囟喾N同位素，不同來(lái)源、不同成因的地質(zhì)流體可能會(huì)有不同的元素組成。李榮西等[9]認(rèn)為對(duì)包裹體的同位素研究對(duì)古流體成因和來(lái)源方面都有特殊的用途，并用激光拉曼技術(shù)對(duì)單個(gè)流體包裹體同位素進(jìn)行了測(cè)試，同時(shí)也證明了此方法的可行性。

巖石或礦物在形成的過(guò)程中，地層中的流體來(lái)源廣闊，導(dǎo)致油田水成分復(fù)雜，含有鹽類、氣體、有機(jī)質(zhì)和各種微量元素，其中鹽類的組成和濃度決定著油田水的物理化學(xué)性質(zhì)[6]，因此對(duì)流體包裹體的研究就變得異常重要。對(duì)包裹體鹽度的測(cè)定可以很好的推算礦物或巖石形成時(shí)環(huán)境，傳統(tǒng)的顯微冷熱臺(tái)測(cè)溫推算包裹體的鹽度的方法操作較復(fù)雜，有不少學(xué)者[3，5，6]經(jīng)過(guò)用激光拉曼測(cè)人工合成包裹體與實(shí)際流體包裹體對(duì)比發(fā)現(xiàn)此種方法與傳統(tǒng)的方法誤差很小，說(shuō)明用拉曼光譜測(cè)定流體包裹體的鹽度是可行的，并且是一個(gè)簡(jiǎn)便有效的方法。

目前，激光拉曼光譜除了在流體包裹體得到廣泛應(yīng)用，在地質(zhì)學(xué)的其他領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用，例如礦床學(xué)、古生物、地球化學(xué)，尤其在寶玉石的鑒定方面，成為鑒定人工與天然寶玉石的無(wú)損分析比較有力的一種測(cè)試方法。

但激光拉曼光譜技術(shù)還存在一些問(wèn)題，油氣包裹體中的烴類包裹體往往會(huì)顯示不同程度的熒光，而激光拉曼測(cè)包裹體成分時(shí)往往又受熒光的干擾，會(huì)影響實(shí)驗(yàn)分析測(cè)試的數(shù)據(jù)。因此，在應(yīng)用激光拉曼光譜分析技術(shù)的同時(shí)，有待于尋求新的方法去解決現(xiàn)有的問(wèn)題。

3 結(jié)論

（1）流體包裹體作為某一時(shí)期特定地質(zhì)事件見(jiàn)證者和唯一的原始成巖、成礦環(huán)境真實(shí)情況的記錄者，在研究成巖、成礦等方面有及其重要的作用。

（2）油氣包裹體是油氣源巖演化過(guò)程的直接產(chǎn)物，是油氣生成、演化、運(yùn)移、聚集過(guò)程中遺留下來(lái)的原始樣品和歷史記載LRM已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)油氣包裹體的研究具有重大意義，LRM逐漸廣泛應(yīng)用于油氣包裹體的分析。因此，有待于尋求新的方法去解決現(xiàn)有問(wèn)題。

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