Question

　煤系烃源岩有机组分特征

Answer 1

一、镜质组和半镜质组

镜质组是研究区煤中主要组分，在油浸反射光下反射光强度随着R_o值变化而发生变化，反射色从深灰色、灰色到浅灰色。本区上古生界煤镜质组中以基质镜质体为主，均质镜质体主要呈条带状分布，数量较少，结构镜质体亦少见，其细胞结构保存很差，一般仅能根据反射光强度的变化而区别出来，团块镜质体和胶质镜质体偶见。半镜质体比较多，可以在一个样品中根据反射光强度变化对比出来。

基质镜质体呈现两种形态类型，一种是基质状胶结着分散的孢子体、角质体及黄铁矿、粘土矿物等；另一种呈云朵状或絮状，并与过渡组分或惰质组分混杂在一起，形成一种复杂的显微结构。从反射光下观察，在同一块样品中有两种类型：一种类型反射光强度比正常类型低（一般低0.05%左右），这种类型一是出现在和过渡组分及惰质组分混杂情况下，二是出现在黄铁矿含量明显较多的显微分层里。从荧光观察看，基本上可以分为基质镜质体A（无荧光）和基质镜质体B（有荧光）两种类型，基质镜质体B具暗褐红色荧光（孔古4井）。赵师庆等（1991）曾用煤相的概念把华北石炭—二叠纪煤中的富氢镜质体划分为三种类型，即第Ⅰ煤相（代表腐泥煤）煤中富镜氢质体（基质镜质体B）荧光强度最强，Ⅱ煤相（代表太原组腐殖煤）煤次之，Ⅲ煤相（代表山西组腐殖煤）最弱。在对孔古4井石炭—二叠纪煤进行连续观察发现，山西组煤并不是所有煤层中基质镜质体B都很少或很弱，相反，在某些煤层中含量和太原组相似，而荧光强度也不比太原组煤弱这种现象说明在某些地区，山西组也有富含基质镜质体B的煤层存在。

对基质镜质体B的成因有几种不同的认识，一般认为富含基质镜质体B的煤形成于海水直接影响的沼泽环境中，由于海水反复侵入，易于造成强还原性和弱碱—碱性水介质条件，有利于有机物保存和富氢组分的形成。也有人认为这种煤的前身——泥炭是形成于酸性介质的沼泽中，后来沼泽被海水淹没，海水下渗到泥炭层中，提高了介质的pH值，促进了微生物的繁殖，使得高等植物遗体及藻类被进一步菌解，原先的泥炭经受了“质”的改造后而形成（王绍章，1996）。

二、惰质组

在研究的几个钻井煤样中，惰质组含量比较高，油浸反射光下呈灰白色（孔古4井）、白色（大参1井）、亮白色（义135、136井）。

丝质体（Fusinite）在研究的样品中常见，结构多保存不好，但也常能见到结构很好的丝质体呈大块或显微条带状出现。丝质体以氧化丝质体为主，火焚丝质体少见。

粗粒体（Macrinite）呈不规则或云朵状甚至絮状分布。

半丝质体含量丰富，且在同一样品中根据其反射光强度不同易于区别。

碎屑惰质体常见，这种组分不仅分布在煤中，而且也出现在泥岩和碳质泥岩中。

三、壳质组

壳质组来自高等植物的繁殖器官、表皮保护组织及分泌物，是一些富含蜡和类脂物质的富氢组分，是煤系烃源岩中主要生烃组分。在油浸反射光下呈暗褐色、深褐色、浅褐色，随着成熟度的增高而和其它组分难以区别。

1.孢子体（Sporinite）

孢子体是本区壳质组主要显微组分，有大孢子体和小孢子体两种类型。同一样品中大孢子体的荧光色比角质体和小孢子体弱。小孢子体有无纹饰的光面型和有瘤状凸起纹饰的复杂型，而且有纹饰的类型在晚石炭世太原组煤中比早二叠世山西组煤中明显富集，反映了两个聚煤时期成煤植物类型的变化。孢子体除了分散分布在基质镜质体中，有时特别富集而形成孢子堆或显微分层。孢子体的荧光色和荧光强度变化与镜质体反射率值具有很好的相关性。

2.角质体（Cutinite）

角质体在研究样品中常见，根据厚度可分为厚壁型和薄壁型。厚壁角质体厚＞50μm，具锯齿状边缘结构，荧光色有黄色和褐色两种，某些厚壁角质体边缘模糊不清，呈晕状，反映出有烃类形成并向外渗透；薄壁角质体呈膜状，荧光下亮黄色，盘肠状分布，有时见叶角质体。从分布看，山西组煤比太原组煤中厚壁型较多。

3.树脂体（Resinite）

树脂体亦常见。荧光色和形态都变化较大。从形态看，有椭圆形、圆形、甚至长透镜状；有时见球形集合体。在同一样品中，那些个体较小，呈球粒状分散或呈一定规则分布的树脂体荧光颜色较强，呈亮黄色，而那些呈椭圆形、透镜体的类型则呈黄色—黄褐色，一些成球形集合体的类型荧光色呈黄色，它们属于萜烯体（R_obert,1981），是植物叶的油滴状分泌物。

4.树皮体（Ba）

树皮体偶见。荧光下呈黄—黄褐色，细胞规则排列，具叠瓦状结构，而且胞壁和胞腔都有荧光。孔古4井山西组煤中的树皮体受到降解作用，呈无规则或团块状。

研究样品中还有较多的碎屑壳质体，它们呈颗粒状（一般＜3μm），在荧光下更易于观察。

四、腐泥组

这里所谓的腐泥组是指由藻类及其他水生生物腐泥化作用的产物，其生烃意义最大。

1.藻类体（Algnite）

分布不均匀，荧光下呈亮黄色—黄色，据结构保存程度分为4种类型：一种无结构，呈团块或无规则状，这种类型分布在泥岩和碳质泥岩中为主；另一种隐约保留结构，呈菜花状，这种类型偶见，以煤中为主；第三种结构保存较好，呈峰巢状，而且仅仅胞壁具亮黄色荧光，胞腔被矿物充填而无荧光，在某些泥岩层段中分布；在煤中有时还隐约能见到结构、具亮黄色荧光的小个体，从结构特征看，它们是Pila藻。

2.沥青质体

沥青质体是一种腐殖—腐泥混合基质，无固定形态，呈条带状、透镜状产出，反射光下在相同成熟度条件下反射率比镜质体低，在荧光下常呈褐黄色—暗褐色变化，这主要与其母源物质及成熟度有关。据赵师庆研究（1991），华北地区太原组煤，尤其是腐泥煤中沥青质体丰富。但在本专题研究的煤样中，无论是太原组还是山西组都少见。

五、次生组分

次生组分是源岩在热演化过程中有烃类形成并发生初次运移而形成的有机组分，它们对反映源岩的生烃性质具有重要意义。

1.渗出沥青体

渗出沥青体主要依靠荧光进行识别，在煤中具黄色荧光，据产状有三种主要类型：一是充填内生裂隙呈不规则状，多不见衍生母体；另一种是和树脂体相伴生，表现出和衍生母体呈直观的相关关系；还有一种是充填在植物细胞腔中，也不见衍生母体。这些不同的渗出沥青体荧光特征见表6-2。

表6-2　不同产状渗出沥青体的荧光特征

2.微粒体

微粒体是一种很特殊的组分，在煤岩学显微组分分类时根据其光性特征而归属于惰质组，而在偏重于烃源岩的显微组分分类中把它归属于次生组分。一般认为它是富氢显微组分热解成烃后的残余物，因此，其出现与富氢组分有关，可作为源岩生烃的岩石学标志。在研究的煤样中广泛而且大量出现，它们主要有两种形式：一是均匀而又大量出现在基质镜质体B中，二是集中出现在某些显微分层中，这种显微分层往往富含碎屑壳质体；三是出现在结构镜质体的胞腔中，这种类型的结构镜质体也往往因此而显示出保存很差的细胞结构。

六、矿物沥青基质

矿物沥青基质是一种矿物和有机物的混合体，严格来说，不能作为一种有机显微组分，但在源岩（尤其是泥岩中）中它往往成为最主要的有机质，因而受到人们的注意。有人据其荧光性质分为A、B两种类型，其中A型呈褐红色，其中的有机物主要来自壳质组降解；B型呈浅黄—黄色，其中的有机物则主要来自低等水生生物降解（金奎励等，1997）。对矿物沥青基质的认识还存在许多分歧，矿物沥青基质对生烃意义到底有多大，并且如何评价还有许多问题需要解决。在研究的样品中，它主要出现在碳质泥岩和泥岩中，而且以泥岩为主。类型则以A型为主。

七、煤中超微组分研究

对煤系烃源岩（尤其是煤）来说，其中超微组分（Submicromaceral）的发现和证实对解释烃源岩的生烃意义提供了新的母质来源，随着透射电子显微镜和激光共聚焦显微镜用于对煤进行超微研究，人们对煤中超微组分的成因及类型已经有了比较明确的认识。煤岩学家Tayler（1966,1982,1987,1991,1993）较早而且比较系统的应用透射电镜对煤中各种显微组分的形态、成因、超微结构进行了研究，深化了对显微组分形成与演化、煤作为油源岩可能性的认识。Chalansonnet（1988）,Largeau（1989）,Tagelarr等（1989），王飞宇等（1993）的研究发现，光学显微镜下的无定形体在透射电镜下多表现为超细纹层结构，而且发现超微类脂体是煤及干酪根的重要生烃组分；胡见义等（1997）在对吐哈盆地煤和碳质泥岩进行超微研究时发现无结构镜质体，矿物沥青基质和一些粗粒体显示出明显的非均质性，并按灰度分为4种主要组分：①片状和块状黑色不透明物质，主要是惰质组；②圆粒状黑色不透明物质，主要是微粒体和亚微粒体；③暗灰色腐殖物质主要是镜质体；④亮白色、清晰的是超微类脂体。

渤海湾盆地石炭—二叠纪煤中主要有机组分为基质镜质体，其中富含大量超微组分，为此，作者选择太原组和山西组煤中基质镜质体进行了透射电镜（TEM）研究。

1.煤中超微组分特征

在透射电镜（TEM）下对超微组分的识别主要依据灰度变化和形态、结构特征。一般情况下，在TEM图像观察时，黑色部分主要是腐殖物质，反映了化学结构中芳香度高，脂肪烃少，电子透射能力弱；而较亮的灰白、白色部分多与那些富氢、脂肪烃多，芳香度低的超微类脂组和壳质组组分有关。

据对孔古4、大参1和徐14井太原组和山西组煤中基质镜质体的研究，在太原组煤中发现较多的是呈不规则形态和大小各异的白色物质，有时见呈团块状的白色物质。它们分别属于超微类脂体和超微沥青质体，在沥青质体表面见有大量黑色微粒，为亚微粒体；同时见有亚微孢子体及细菌（链球菌）。这些都说明其中含有较多的亚微—超微类脂体。在山西组煤的基质镜质体中，发现了一些具有清晰细胞结构的木栓组织及其它植物细胞组织，同时见超微类脂体、孢子体、亚微粒体。所以，山西组煤中也有超微类脂体存在，但和太原组煤相比要差，尤其是缺乏超微沥青质体和细菌等组分。

2.太原组和山西组煤中基质镜质体差异性分析

一般认为，太原组和山西组煤一系列性质的差异是由于沉积环境和介质条件不同而引起的，即太原组煤形成的介质还原性比山西组煤的强，受海水影响更大。从透射电镜观察结果看，山西组煤中基质镜质体以均匀结构为主，同时见较多的超微植物碎片和叶片，而超微类脂体相对太原组煤少。太原组煤基质镜质体中除了许多无固定形态的超微类脂体外，还发现了一些呈块状、白色的超微沥青质体及菌类体，这些特点都说明太原组煤的成煤物质中富氢组分比山西组丰富，而富氢组分中除了壳质组外，还有许多低等水生生物及由其降解形成的沥青质体，它们的大量出现充分说明介质还原性较强，这也证实了华北太原组和山西组煤沉积环境和介质条件的差异。