激光拉曼光谱在油气包裹体中的应用

贡云云　孙红华　曾敏敏

【摘 要】显微激光拉曼光谱作为一种快速、简便的无损微区测试手段，在被深入应用于地质学领域的同时，已经被越来越多的应用到了流体包裹体方面。流体包裹体作为某一时期特定地质事件见证者和唯一的原始成岩、成矿环境真实情况的记录者，其应用越来越广泛，本文简要叙述了流体包裹体与油气勘探的密切关系。目前激光拉曼光谱技术地质学其它领域得到了广泛应用，但此技术在测试过程中也遇到了不少问题，有待寻求新的方法解决此类问题。

【关键词】激光拉曼光谱；流体包裹体；应用

0 前言

拉曼光谱是一种散射光谱，它是印度科学家C.V.Raman和K.S.Krishnan于1928年发现的。显微激光拉曼光谱是一种非破坏性测定物质分子成分的微观分析技术，是基于激光光子与物质分子发生非弹性碰撞后，改变原有人射频率的一种分子联合散射光谱[1-2]。显微激光拉曼光谱（LRM） 是20世纪60年代才发展起来的作为一项新兴的微区分析技术，是20世纪70年代才开始渗人地学领域的，近年来，在矿物学、岩石学、矿床学及宝玉石的鉴定中已得到广泛的应用。目前，显微激光拉曼光谱已广泛应用于材料、化工、石油、高分子、生物、环保、地质等领域。利用激光拉曼光谱可对物质分子进行结构分析和定性鉴定其在微区分析上所显示的高精度、原位、无损和快速特点，使之逐渐成为地球科学基础研究中的一项重要分析手段[3-5]。流体包裹体作为某一时期特定地质事件见证者和唯一的原始成岩、成矿环境真实情况的记录者[6]，其应用越来越广泛，被越来越多的地质学家所重视，因此，对流体包裹体的研究也成为地质学重要的一个课题。LRM作为一种快速、简便的无损微区测试手段，在被深入应用于地质学领域的同时，在流体包裹体中也已得到了广泛的应用，国内已有不少学者[5，7-9]用此技术对流体包裹体进行了研究。

1 激光拉曼在油气包裹体中的应用

油气的勘探与开发一直是人们关注的一个问题，包裹体的种类多样，其中油气包裹体是油气显示的一个方面，也是油气资源勘探研究的一种重要手段。沉积岩在成岩作用过程中，富含有机质的沉积物随着成岩温度和压力升高而发生分解，释放出甲烷、乙烷等一系列易挥发的烃类有机物[10]。这些烃类有机物会在成岩、成矿过程中会溶解于地层中的流体，有些会被寄存在宿主矿物中，形成包裹体。根据前人[6，10-12]。研究流体包裹体与油气勘探存在必然的联系。成岩作用研究是油气包裹体研究的基础，而包裹体的成分对分析成岩作用具有一定的建设性作用，不少学者对包裹体进行过成分的分析[9]。

据卢焕章等[13]将油气包裹体划分为为含碳氢化合物的包裹体，包括烃类包裹体及沥青类包裹体。有机包裹体是油气源岩演化过程的直接产物，是油气生成、演化、运移、聚集过程中遗留下来的原始样品和历史记载[12]。烃源岩的成熟度往往与油气的生成有着密切的关系，而评价烃源岩往往与有机质有着密不可分的关系。因此，根据有机包裹体的变化特征可以确定有机质的热演化程度和油气的形成阶段[12]。富含有机质的沉积物在成岩的过程中释放的烃类及有机质中有机酸在油气的生成和的过程中都占有极其重要的地位。前人[6]已经通过激光拉曼技术对有机质进行了研究，对油气的勘探又提供了进一步的可用数据。张鼐等[3]也利用激光拉曼对原油烃类拉曼光谱与油气包裹体烃类光谱进行对比研究。组成油气的烃类种类较多，成分也有差异，不同成分的烃类包裹体展示了成岩、成矿不同的过程，因此对烃类包裹体成分的测试也成为研究油气成藏的一个重要方面。油气中的成分很多都是由烃类构成的，构成烃类的碳氢元素多种同位素，不同来源、不同成因的地质流体可能会有不同的元素组成。李荣西等[9]认为对包裹体的同位素研究对古流体成因和来源方面都有特殊的用途，并用激光拉曼技术对单个流体包裹体同位素进行了测试，同时也证明了此方法的可行性。

岩石或矿物在形成的过程中，地层中的流体来源广阔，导致油田水成分复杂，含有盐类、气体、有机质和各种微量元素，其中盐类的组成和浓度决定着油田水的物理化学性质[6]，因此对流体包裹体的研究就变得异常重要。对包裹体盐度的测定可以很好的推算矿物或岩石形成时环境，传统的显微冷热台测温推算包裹体的盐度的方法操作较复杂，有不少学者[3，5，6]经过用激光拉曼测人工合成包裹体与实际流体包裹体对比发现此种方法与传统的方法误差很小，说明用拉曼光谱测定流体包裹体的盐度是可行的，并且是一个简便有效的方法。

目前，激光拉曼光谱除了在流体包裹体得到广泛应用，在地质学的其他领域也得到了广泛应用，例如矿床学、古生物、地球化学，尤其在宝玉石的鉴定方面，成为鉴定人工与天然宝玉石的无损分析比较有力的一种测试方法。

但激光拉曼光谱技术还存在一些问题，油气包裹体中的烃类包裹体往往会显示不同程度的荧光，而激光拉曼测包裹体成分时往往又受荧光的干扰，会影响实验分析测试的数据。因此，在应用激光拉曼光谱分析技术的同时，有待于寻求新的方法去解决现有的问题。

3 结论

（1）流体包裹体作为某一时期特定地质事件见证者和唯一的原始成岩、成矿环境真实情况的记录者，在研究成岩、成矿等方面有及其重要的作用。

（2）油气包裹体是油气源岩演化过程的直接产物，是油气生成、演化、运移、聚集过程中遗留下来的原始样品和历史记载LRM已广泛应用于各个领域，对油气包裹体的研究具有重大意义，LRM逐渐广泛应用于油气包裹体的分析。因此，有待于寻求新的方法去解决现有问题。

【参考文献】

[1]MeMillan PF，Hofmeister AM.Infrared and Raman spectroscopy[J].Rev.Mineral，1988，18：99-159.

[2]徐培苍，李如壁，王永强，等.地学中拉曼光谱[M].西安：陕西科学技术出版社，1996：1-186.

[3]吕新彪，姚书振，何谋春.成矿流体包裹体盐度的拉曼光谱测定[J].地学前缘，2001，8（4）：429-452.

[4]段菁春，庄新国，何谋春.不同变质程度煤的激光拉曼光谱特征[J].2002，21（2）：65-67.

[5]丁俊英，英倪，培饶冰，等.显微激光拉曼光谱测定单个包裹体盐度的实验研究[J].地质论评，2004，50（2）：203-209.

[6]何谋春，吕新彪，刘艳荣.激光拉曼光谱在油气勘探中的研究初探[J].光谱学与光谱分析，2004，11，24（11）.

[7]张鼐，田作基，冷莹莹.烃和烃类包裹体的拉曼特征[J].中国科学：D辑，2007，37（7）：900-907.

[8]李荣西，王志海，李月琴.应用显微激光拉曼光谱分析单个流体包裹体同位素[J].地质前缘，2012，7，19（4）.

[9]张泉，赵爱林，郝原芳.显微激光拉曼在流体包裹体研究中的应用[J].有色矿冶，2005（01）.

[10]刘德良，谈迎，孙先如，等.鄂尔多斯古生界流体包裹体特征及其与油气演化关系[J].2002，20（4）：695-705.

[11]周振柱，周瑶琪，陈勇，等.流体包裹体地层学在石油勘探开发中的应用[J].石油勘探与开发，2011，38（1）：59-66.

[12]覃建雄.有机包裹体在碳酸盐岩油气源岩评价中的应用[J].西南石油学院学报，1994，16（3）：14-21.

[13]卢焕章，范宏瑞，倪培，等.流体包裹体[M].北京：科学出版社，2004：1-450.

[责任编辑：薛俊歌]