第四章 页岩中的有机显微组分成岩演化

第四章页岩的有机显微组分成岩演化

对黑色页岩研究的关键之一就是其中的有机组分。无论作为多金属富集层或作为气(油)源岩层而言，有机组分的研究对矿床的形成、分布和利用都具有关键的作用，同时对生物演化的研究也具有重要的意义。

我们通过在对早寒武世黑色页岩以及塔里木海相页岩的有机显微组分特征及其与生物关系研究的基础上，利用投射光、反射白光和反射荧光想结合，以干酪根为主，再结合全岩研究的方法进行分析解释组分的成因。通常，黑色页岩的很多细微的形态的观察不容易，因此多采用对分散有机质加以富集来进行研究，常常通过制作薄片、光片的方法进行对其中有机质的赋存状态、分布特点进行观察，并加以解释显微组分的成因。

第一节页岩中的有机显微特征

1 有机显微组分的划分

通常的，对于烃源岩来说，主要的组分为惰质组、镜质组和壳质组。这类经典的煤岩学分类方法适用于高等植物的残体堆积形成的腐殖煤，而对于由海相浮游生物残体聚积形成的腐泥型有机质的分类则不适合。为此，根据海相有机组分的形态、产状、生源和成因等特征，对其进行了划分。根据组分的存在形式，可分为：生物有机碎屑、沥青基质和沥青脉体；根据生源，可以分为动物型，植物型和混合型；根据沉积类型可分为原地和异地；根据成因可以分为原生、新生和外来的。

综合的看，根据张爱云老师对南方海相页岩的有机组分的划分为如下表1。

表1 南方海相页岩有机组分划分

根据金奎励老师等对塔里木海相页岩的划分可以分为三类：原生形态有机质、原生无形态有机质和次生有机质。

根据组分的母质来源、成烃贡献可以将原生态有机质分为陆生形态有机质和水生形态有机质；其中陆生形态有机质为高等植物成因的三大组分，可与煤岩组分相对比，出现在晚古生代海相烃源岩中。水生形态有机质主要指由水生生物所形成的形态有机组分，包括了藻类组、凝源组及动物有机组，其中包含有镜状体、海相惰性体。其中镜状体水生生物凝胶作用而形成，海相惰性体在低成熟-成熟时主要为动物硬质部分形成，而在高成熟-过成熟时还包括活性物质转变而来的惰性体。动物有机组分由动物外皮形成的动物碎屑体（其中包括有笔石、几丁虫、牙形刺、介形虫、有孔虫等）及动物软体两个亚类。原生无形态有机质主要指的是沥青质体，在干酪根中归入无定型体。次生有机质包括微粒体、渗出组（油滴、油膜、渗出沥青体）、沥青组及包体有机质。微粒体生烃残余物，既可以由高等植物形成，也可以

由低等水生生物形成；沥青组，可以根据生油成熟期和再作用方式将沥青分为原沥青、运移沥青和再循环沥青，由于形成母质类型又可分为藻类型沥青和动物性沥青。

2 有机显微组分特征的描述

2.1 南方海相页岩

根据张爱云老师对南方广阔海相页岩的系统性研究，并做了大量观察，通过反光显微镜的观察，得出南方海相页岩的有机显微特征如下表2.

2.1.1植物型显微组分-藻类体

藻类体由于早期成岩作用阶段生物化学作用的强烈程度不同，可以分为结构胶质体（图版I-1）、隐结构胶质体和无结构胶质体三种组分（图版I-2）。

(1) 结构胶质体

具有清晰的细微的藻类群体曲解剖细胞结构。在低倍显微镜下呈蜂窝状、海绵状或席状，外形不规则，轮廓不清楚，有的则呈显微条带形。在高倍显微镜下可看到圆形或椭圆形的细胞，直径约2—3pm，脑腔中被硅质或粘土质充填。藻类体细胞有的不规则地聚集成群；有的三、五成行；还有的规则地呈直线型排列成丝状体。还有的由数条单胞藻丝扭结而成“藻丝扭结体”。丝体管径均匀，自然弯曲，呈明显的生物结构。也有少数单独形体的单细胞浮游藻类。根据藻类群体细胞的密集程度可以分为高度密集的、密集的与稀疏的三种组分。

(2) 隐结构胶质体

细胞壁膨胀变形，隐约显示生物有机残体的细胞结构。在低倍显微镜下有机残体的细胞结构不易观察到，但在高倍显微镜下，细胞结构尚可辨认。常与结构胶质体共生，多里渐变关系。

(3) 无结构胶质体

由于细胞壁强烈膨胀，细胞腔被腐泥胶质所充填，生物有机残体的细胞结构已经消失，但其细胞壁和细胞腔部位的色调深浅不同而有不明显的棉絮状或网状结构，在高倍显微镜下隐约可见细胞残迹。

2.2.2动物显微组分-浮游动物体

主要以浮游动物外皮为主，从形体上又分为菱形，条带型与纺锤形团块两类。

(1) 以菱形与条带型为主，多具有裂纹（图版I-3）。由于切面不同，有时还可呈圆点状与椭圆形，分布散乱，少量还在生物残体之外。长短不一，长的可达0.3-1mm，常与植物型组分共生。反光为灰黄—灰白色，组成均一，不显结构。具有强烈均质性，呈明暗四次消光。

(2) 外皮团块，多呈纺锤形，有时破碎，强非均质性，具有明暗四次消光，反光色为灰黄—灰白色，在中间可以看到垂向裂隙。

2.2.3新生组分沥青体

(1)无结构胶质体

表面均一，无结构，显微丝带状，水流线形或斑点状，藻丝体状（图版I-4）。多分布在结构胶质体与隐结构胶质体密集处，围绕结构胶质体、隐结构胶质体及其他组分分布，联结有机显微组分与无机显微组分。偶尔还有胶质体从胞点型、团块型向流水线形逐渐变化。

(2)运移沥青体

结构均一，角砾状，团块状，强非均质性，明暗四次消光，常与热液脉共生。

上述的所有显微组分分布都有一定规律。植物型组分的分布与动物型组分分布密切相关，这是由食物链的关系所影响的，多数由于食物的关系在沉积物中共生。运移沥青体多分布在裂隙与断裂通道内，常与热液脉共生，反映了它是有机质演化生成物—油气，经过运移至通道内后，又再经过热演化或热演化加风氧化作用形成。

2.3塔里木海相页岩

整个塔里木地区的海相岩按照分类可分为原生形态有机质、原生无形态有机质和次生有机质三大部分。

2.3.1原生形态有机质

原生形态有机质的组分最多，最广，主要包含有陆源的隋质组、镜质组、壳质组和海相的属于水生形态有机质的藻类组、动物有机组等。

2.3.1.1陆源组分

在塔里木的晚古生代的海相烃源岩中，镜下观察可以发现，惰性组主要呈碎屑状、条带状和片状分布，反射色为灰白—白，主要能够见到的为丝质体、半丝质体、菌类体以及碎屑惰性体。镜质组在镜下可分为正常镜质组、富氢镜质体和碎屑镜质体。在海相烃源岩中，富氢镜质体是一种比较常见的镜质体类型，观察可知其反射率偏低、镜质体反射率受抑制，在过成熟时候，镜质组脱氢、去氧，反射色增高，但不出现各向异性。

2.3.1.2水生形态有机质是我们所描述的重点，在整个页岩中所占种类也最多，最为复杂。

⒈藻类组

寒武系到奥陶系期间，塔里木早古生代海相烃源岩中的藻类体主要为蓝藻藻类体，其次为绿藻藻类体，此外还有少量的褐藻藻类体以及红藻藻类体。蓝藻藻类体在油页岩中常见粘球形藻(Gloeocapsomorphaprisca)以及类胶球藻(Myxoccoides)等。绿藻藻类体主要有原始球形藻(Protosphaeridium)、四分球藻(Tetraphycus)等。

（1）粘球形藻：这是蓝藻中比较原始的一个属，为单细胞或多细胞，胞壁厚。Stasiuk （1993）认为粘球形藻可能为光合作用形成的蓝藻丝状体。根据其生烃潜力和荧光性，可以