近日，长江大学地球科学学院研究生陈思钰以第一作者身份，在《Journal of Earth Science》发表题为“Submicron Evidence for Mineralogically Modulated Organic-Matter Heterogeneity in Lacustrine Shale”的研究论文。长江大学地球科学学院为第一完成单位，导师朱光有教授为通讯作者。研究创新性地将光热红外（O-PTIR）光谱技术（红外拉曼同步测量系统mIRage-LS-G21）应用于非常规油气地质领域，揭示了湖相页岩相邻纹层中有机质的空间分布与分子结构差异，为认识矿物和孔隙微环境对有机质赋存的影响提供了新证据。

图1 论文首页

页岩兼具生成和储存油气的双重作用，其中有机质的分布与组成是理解页岩油赋存特征的重要基础。一块看似均匀的页岩，内部常发育不同纹层，其矿物组成、孔隙结构及有机质特征可能存在明显差异。常规地球化学分析能够反映岩石的整体性质，却无法原位识别这些细微差异，更难以将有机质的分子组成与其所处的矿物、孔隙环境直接联系起来。

本研究以鄂尔多斯盆地长7段湖相页岩为对象，将电子探针分析与光热红外（O-PTIR）、拉曼光谱及荧光显微成像相结合，对砂质纹层、泥质纹层及其接触带开展同一微区联合表征，实现了矿物骨架、有机质空间分布和分子结构的对应分析。

研究发现，两类纹层具有不同的矿物与孔隙结构。砂质纹层以石英、长石等碎屑颗粒构成的支撑骨架为主，保留了相对开放的粒间孔隙，有机质信号主要集中于颗粒之间，脂肪族组分相对富集；泥质纹层则以细粒黏土基质为主，孔隙空间较受限，有机质荧光较弱且分布离散。

图1 沉积纹层界面的微观岩石学结构与元素非均质性

光谱分析进一步揭示了纹层间的化学结构差异。砂质与泥质纹层的平均CH₂/CH₃比值分别为1.92和4.01，表明泥质纹层中较长或支化程度较低的脂肪族结构贡献相对更大。拉曼分析同时显示，泥质纹层有机质具有相对更有序、缩聚程度更高的芳香族骨架特征。荧光、O-PTIR和拉曼分析获得的结果相互补充，从分子层面刻画了相邻纹层中有机质的非均质性。

通过跨砂质—泥质纹层接触带的连续扫描，本研究解析了有机质官能团穿过岩性界面的连续空间变化：由泥质纹层向砂质纹层，甲基含量相对增加，亚甲基含量相对降低。两类纹层的拉曼成熟度参数大体相近，说明观察到的分子差异不太可能主要由热成熟度不同造成。结合矿物学与光谱证据，研究提出，沉积过程首先形成矿物组成和有机质分布的初始差异，随后不同的矿物与孔隙微环境，可能进一步调控有机质的局部滞留、再分布和分子组成。

该研究为连接沉积微观组构与有机地球化学特征提供了新的观察手段，为理解页岩内部油气赋存的微观差异提供了新证据，也为今后结合多尺度资料开展储层评价提供了参考。

图3 基于O-PTIR–拉曼–荧光同步显微系统的有机质非均质性多模态表征

论文链接：https://doi.org/10.1007/s12583-026-2059-y