激光拉曼光譜在油氣包裹體中的應用

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、簡便的無損微區測試手段，在被深入應用于地質學領域的同時，已經被越來越多的應用到了流體包裹體方面。流體包裹體作為某一時期特定地質事件見證者和唯一的原始成巖、成礦環境真實情況的記錄者，其應用越來越廣泛，本文簡要敘述了流體包裹體與油氣勘探的密切關系。目前激光拉曼光譜技術地質學其它領域得到了廣泛應用，但此技術在測試過程中也遇到了不少問題，有待尋求新的方法解決此類問題。

【關鍵詞】激光拉曼光譜；流體包裹體；應用

0 前言

拉曼光譜是一種散射光譜，它是印度科學家C.V.Raman和K.S.Krishnan于1928年發現的。顯微激光拉曼光譜是一種非破壞性測定物質分子成分的微觀分析技術，是基于激光光子與物質分子發生非彈性碰撞后，改變原有人射頻率的一種分子聯合散射光譜[1-2]。顯微激光拉曼光譜（LRM） 是20世紀60年代才發展起來的作為一項新興的微區分析技術，是20世紀70年代才開始滲人地學領域的，近年來，在礦物學、巖石學、礦床學及寶玉石的鑒定中已得到廣泛的應用。目前，顯微激光拉曼光譜已廣泛應用于材料、化工、石油、高分子、生物、環保、地質等領域。利用激光拉曼光譜可對物質分子進行結構分析和定性鑒定其在微區分析上所顯示的高精度、原位、無損和快速特點，使之逐漸成為地球科學基礎研究中的一項重要分析手段[3-5]。流體包裹體作為某一時期特定地質事件見證者和唯一的原始成巖、成礦環境真實情況的記錄者[6]，其應用越來越廣泛，被越來越多的地質學家所重視，因此，對流體包裹體的研究也成為地質學重要的一個課題。LRM作為一種快速、簡便的無損微區測試手段，在被深入應用于地質學領域的同時，在流體包裹體中也已得到了廣泛的應用，國內已有不少學者[5，7-9]用此技術對流體包裹體進行了研究。

1 激光拉曼在油氣包裹體中的應用

油氣的勘探與開發一直是人們關注的一個問題，包裹體的種類多樣，其中油氣包裹體是油氣顯示的一個方面，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程中，富含有機質的沉積物隨著成巖溫度和壓力升高而發生分解，釋放出甲烷、乙烷等一系列易揮發的烴類有機物[10]。這些烴類有機物會在成巖、成礦過程中會溶解于地層中的流體，有些會被寄存在宿主礦物中，形成包裹體。根據前人[6，10-12]。研究流體包裹體與油氣勘探存在必然的聯系。成巖作用研究是油氣包裹體研究的基礎，而包裹體的成分對分析成巖作用具有一定的建設性作用，不少學者對包裹體進行過成分的分析[9]。

據盧煥章等[13]將油氣包裹體劃分為為含碳氫化合物的包裹體，包括烴類包裹體及瀝青類包裹體。有機包裹體是油氣源巖演化過程的直接產物，是油氣生成、演化、運移、聚集過程中遺留下來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系，而評價烴源巖往往與有機質有著密不可分的關系。因此，根據有機包裹體的變化特征可以確定有機質的熱演化程度和油氣的形成階段[12]。富含有機質的沉積物在成巖的過程中釋放的烴類及有機質中有機酸在油氣的生成和的過程中都占有極其重要的地位。前人[6]已經通過激光拉曼技術對有機質進行了研究，對油氣的勘探又提供了進一步的可用數據。張鼐等[3]也利用激光拉曼對原油烴類拉曼光譜與油氣包裹體烴類光譜進行對比研究。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、成礦不同的過程，因此對烴類包裹體成分的測試也成為研究油氣成藏的一個重要方面。油氣中的成分很多都是由烴類構成的，構成烴類的碳氫元素多種同位素，不同來源、不同成因的地質流體可能會有不同的元素組成。李榮西等[9]認為對包裹體的同位素研究對古流體成因和來源方面都有特殊的用途，并用激光拉曼技術對單個流體包裹體同位素進行了測試，同時也證明了此方法的可行性。

巖石或礦物在形成的過程中，地層中的流體來源廣闊，導致油田水成分復雜，含有鹽類、氣體、有機質和各種微量元素，其中鹽類的組成和濃度決定著油田水的物理化學性質[6]，因此對流體包裹體的研究就變得異常重要。對包裹體鹽度的測定可以很好的推算礦物或巖石形成時環境，傳統的顯微冷熱臺測溫推算包裹體的鹽度的方法操作較復雜，有不少學者[3，5，6]經過用激光拉曼測人工合成包裹體與實際流體包裹體對比發現此種方法與傳統的方法誤差很小，說明用拉曼光譜測定流體包裹體的鹽度是可行的，并且是一個簡便有效的方法。

目前，激光拉曼光譜除了在流體包裹體得到廣泛應用，在地質學的其他領域也得到了廣泛應用，例如礦床學、古生物、地球化學，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損分析比較有力的一種測試方法。

但激光拉曼光譜技術還存在一些問題，油氣包裹體中的烴類包裹體往往會顯示不同程度的熒光，而激光拉曼測包裹體成分時往往又受熒光的干擾，會影響實驗分析測試的數據。因此，在應用激光拉曼光譜分析技術的同時，有待于尋求新的方法去解決現有的問題。

3 結論

（1）流體包裹體作為某一時期特定地質事件見證者和唯一的原始成巖、成礦環境真實情況的記錄者，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程的直接產物，是油氣生成、演化、運移、聚集過程中遺留下來的原始樣品和歷史記載LRM已廣泛應用于各個領域，對油氣包裹體的研究具有重大意義，LRM逐漸廣泛應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有問題。

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[責任編輯：薛俊歌]