有机质对蒙脱石伊利石化作用的影响--来自热模拟实验的证据
蒙脱石伊利石化作用是泥岩成岩过程中最为重要的矿物转化之一。两种矿物同属2:1型片状黏土矿物。最大的差别在于蒙脱石属于膨胀性黏土矿物，层间域被水和有机质占据；伊利石属非膨胀性黏土矿物，层间被阳离子（K+）占据。前人先后提出了多种蒙脱石向伊利石转化的模式。目前被大多数学者认可的主要是固态转化机制和溶解重结晶机制。前者强调结构层内及层间化学成分的渐变，而后者关注结构层的突变溶解。所有这些转化机制都是在水-岩作用体系下，强调温度、时间、（K+）浓度水/岩比因素对蒙脱石向伊利石转化的控制。在泥质烃源岩中，除各种无机矿物和孔隙水外，还含有数量不等和类型不同的有机质，其具有不同的赋存形式，如泥岩的孔隙吸附、表面吸附和黏土矿物层间吸附有机质等多种形式。特别是蒙脱石，它具有较强的膨胀性、较高的内外比表面以及阳离子交换量，其层间可以吸附大量的有机质，形成有机黏土复合体。目前在石油地质领域，关注较多的是黏土矿物成岩转化对有机质生烃的影响，而有机质对矿物转化的影响作用则关注较少。利用红外及热重对矿物晶体结构的分析表明：200~350℃范围内，M样品在存在两个明显的失水峰，I样品存在一个失水峰，且M样品在红外曲线上对应Si-O伸缩振动峰位于1110cm-1附近，Al-OH振动峰919cm-1也清晰可见；400~600℃范围内，I样品失水峰消失，仅可见结构羟基的失重。M样品失重曲线则表现为连续下降，表明晶体的热稳定性较差，同时红外曲线上Si-O伸缩振动向高频1150cm-1移动，Al-OH振动峰消失。结合矿物及有机质分析结果，认为M样品的蒙脱石伊利石化过程对应两种转化机制，在200~350℃范围内，层间有机质的柱撑作用使得此阶段对应固态转化机制；而400~600℃区间，层间有机质排出，推测有机质以有机酸的形式，造成晶体稳定性变差，硅氧四面体及铝氧四面体部分溶解，初步认为此阶段为溶解-重结晶机制。这对今后水-岩-有机质体系下矿物转化作用的研究，具有一定的启示意义。
矿物转化 蒙脱石 伊利石化 有机质 固态转化机制 溶解-重结晶机制
李颖莉 蔡进功
同济大学海洋地质国家重点实验室,上海 200092
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2015-12-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）