受显微组分控制的深层页岩有机质孔隙：四川盆地五峰组—龙马溪组有机质组分分类及其孔隙结构特征

谢国梁 刘树根 焦 堃 邓 宾 叶玥豪孙 玮 李泽奇 刘文平 罗 超 李章畅

1.铜陵学院建筑工程学院 2.成都理工大学能源学院 3.“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室·成都理工大学

4.西华大学 5.中国石油西南油气田公司勘探开发研究院

0 引言

页岩气作为一种非常规天然气，具有资源潜力大、分布广泛的特征，日益受到各国的重视[1-6]。页岩具有纳米级孔隙结构，物性特征为低孔隙度、超低渗透率[1-3]。有机质孔隙作为页岩含气系统中重要的储集场所，明晰其孔隙类型及特征对于页岩气富集机理研究具有重要的意义。

四川盆地上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组是目前我国页岩气勘探开发的主要目的层。2020年，四川盆地页岩气年产量达到200×108m3，主要集中于五峰组—龙马溪组页岩。马新华等[4]的研究结果表明，川南地区深层（埋深介于3 500～4 500 m）页岩具有地层压力大、压力系数高、孔隙结构优等特点，是页岩气勘探的有利区域，深层页岩气勘探开发潜力大。众多学者针对四川盆地五峰组—龙马溪组页岩的沉积环境、孔隙结构、富集机制以及压裂工艺等方面进行了大量研究，并取得了许多重要的认识[4-11]。然而仍存在着一些不足之处亟待进一步研究：①目前大多数的研究集中于埋藏较浅（埋深小于3 500 m）的五峰组—龙马溪组页岩，并且实现了规模效益开发，而针对更深层（埋深介于3 500～4 500 m）的黑色页岩研究相对不足。2018年以来，中国石油天然气集团有限公司对川南地区埋深介于3 500～4 500 m的龙马溪组页岩开展攻关，并在L203井获得138×104m3/d的测试产气量。此外，四川盆地及其周缘龙马溪组底部埋深大于3 500 m的页岩气勘探面积是中浅层（小于3 500 m）页岩气勘探面积的2倍[11]。可见，四川盆地深层页岩气资源潜力巨大，是页岩气勘探开发重要的接替领域。②页岩中有机质组分识别不清晰，学者对于页岩中的有机质组分的识别存在差异——Chen等[12]依据有机质形态将有机质组分划分为形态组分（主要为笔石体）和无形态组分（主要为沥青和微粒体）；Yang等[13]研究认为焦沥青是五峰组—龙马溪组页岩中最主要的有机质组分，笔石体和微粒体次之；张慧等[14]将南方早古生代页岩的有机质组分分为沥青质体和菌藻类；此外，不同有机质组分孔隙发育情况亦存在一定争议——Inan等[15]发现页岩中的笔石体基本不发育孔隙；Chen等[12]发现笔石体中存在大量的孔隙。③不同有机质组分的孔隙发育有待于量化表征。大量研究结果证实，有机质次生孔隙是最主要的有机质孔隙类型[12-13]，并且不同有机质组分的孔隙发育特征不同[13]。因此，对于有机质组分孔隙特征的定量研究仍有待于进一步细化。

针对上述关键问题，笔者利用光学显微镜和扫描电镜（SEM）识别了四川盆地五峰组—龙马溪组深层页岩中的有机质组分，并结合PCAS（Pores/Particles and Cracks Analysis System，简称PCAS）软件定量表征了有机质组分的孔隙发育特征，同时通过SEM—EDS（面扫描能谱分析）联合观察探讨了焦沥青孔隙的保存机制，探讨了焦沥青孔隙的地质意义，以期为页岩气富集机理研究提供理论依据。

1 地质背景

四川盆地位于上扬子地台的西北缘，其东南与齐岳山为界，西以松潘—甘孜造山带为界，北以秦岭造山带为界（图1），面积约为18×104km2。四川盆地自震旦纪以来，经历了多期的构造演化，显示出多旋回的特点[16-17]。晚奥陶世至早志留世，四川盆地受到加里东运动影响，形成了川中隆起、黔中隆起和江南—雪峰山隆起[18]，并且在古隆起之间发育安静、还原性的沉积环境，有利于富有机质黑色页岩的沉积[19-20]。本文中的五峰组—龙马溪组页岩指五峰组顶部以及龙马溪组下部的黑色页岩，主要沉积于还原性强的深水陆棚环境，厚度一般介于10～70 m[21]（图1）。五峰组—龙马溪组页岩的岩性主要为黑色碳质/硅质页岩，含有丰富的笔石化石[20]，如 Amplexograptus，Diceratograptus，Dicellograptus和Tangyagraptus等，并且具有富含总有机碳（TOC）、高自然伽马（GR）的特征。

2 样品及方法

2.1 样品

针对四川盆地5口井（图1）五峰组—龙马溪组深层页岩取样进行有机地球化学、矿物组分测试分析，测试结果如表1所示。为了避免页岩风化对于测试结果的影响，所选择的页岩样品均为新鲜样品，并且采集完成后用塑料薄膜包裹密封。

2.2 实验与方法

2.2.1 基本测试

笔者对样品进行的基本测试主要包括有机地球化学测试和矿物分析，分析测试工作在北京市理化测试中心完成。有机地球化学测试主要为TOC和有机质成熟度测试。由于五峰组—龙马溪组页岩有机质来源主要为低等水生藻类、细菌等，无陆源有机质输入（缺乏镜质体）。因此，有机质成熟度主要通过测试页岩中的焦沥青的反射率，并通过Jacob[22]换算公式Ro=0.4+0.618BRo（BRo表示沥青反射率）转换为等效镜质体反射率（Ro）。

2.2.2 扫描电镜观察

选择12个深层页岩样品进行扫描电镜观察。在观察之前，首先将页岩样品制备成长8 mm、宽8 mm、高3 mm的矩形小块，然后用粒径分别为30.0 μm、15.0 μm、9.0 μm、6.0 μm、3.0 μm、1.0 μm、0.1 μm的超薄金刚砂纸进行研磨直至表面平整，而后采用日立公司生产的Hitachi IM 4000 氩离子抛光仪在真空状态下进行抛光，释放的超纯氩在一定能量下轰击页岩表面，得到超光滑的表面，氩离子抛光时间设置为2 h。利用氩离子抛光可有效避免由于机械抛光过程对样品表面的破坏，揭示样品真实的孔隙形态。氩离子抛光后的页岩样品利用Hitachi公司生产的双束扫描电镜进行二次电子成像，获取高分辨率的孔隙图像，在扫描电镜观察前需要在页岩表面涂一层铂金层以提高导电率。通过观察一系列不同分辨率的扫描电镜图像，可以直接获取页岩内的孔隙的类型、形态、大小、孔隙的分布以及孔隙连通性等信息[23-24]。结合人工统计法和统计软件（如PCAS和Image J等）可以获取孔隙的孔径和孔隙面孔率等信息，得到孔隙的定性—半定量的参数。氩离子抛光和扫描电镜实验分别在四川省科源工程测试中心和华南理工大学完成。

2.2.3 PCAS软件定量表征

PCAS软件由Liu等[24]提出，可以对普通显微镜照片、扫描电镜照片和CT图像中的孔隙和裂缝进行定量分析，与其他图像分析软件如J Microvision、Image J等软件相比，PCAS软件具有以下优势：①PCAS软件专门处理灰度图像，具有识别孔隙和裂缝准确度高的特点；②能够准确获取孔隙或裂缝的尺寸、形态等定量参数，将孔隙的形态定量化。

3 实验结果

3.1 TOC、Ro和矿物组成

为了研究需要，笔者选择的页岩样品TOC含量较高。页岩样品的TOC介于1.82%～4.40%，平均值为3.24%。有机质类型为腐泥型—偏腐泥混合型，主要为腐泥型[26]，页岩的Ro介于2.09%～2.78%，平均值为2.48%，反映了深层页岩均处于过成熟度阶段。由于选取的深层页岩样品有机质成熟度较相近（表1）。因此基本可以忽略页岩的热演化程度对于有机质孔隙发育的影响。

X射线衍射分析显示页岩的矿物组成较为相似（表1）。均以石英为主，含有一定量的黏土矿物、碳酸盐岩矿物以及少量的长石、黄铁矿等。其中，页岩的石英含量介于33%～75%，平均值为53%；黏土矿物含量介于2%～37%，平均值为16%；碳酸盐岩矿物介于3%～63%，平均值为22%；黄铁矿介于1%～6%，平均值为3%。在黏土矿物中，伊利石占主导，相对含量为65%～92%，平均值为79%；绿泥石次之，介于0～31%，平均值为15%；伊/蒙混层含量最低，介于3%～13%，平均值为5%。

表1 样品基本参数表

3.2 有机质组分识别

由于笔者选择的深层页岩样品热演化程度均处于过成熟度阶段，页岩中的干酪根遭受强烈的物理—化学结构变化，造成页岩中有机质组分的识别困难。尽管如此，前人在识别不同有机质组分上亦取得了重要的认识。Loucks等[27]提出7条准则来区分干酪根和固体沥青，如扫描电镜下固体沥青没有固有的形态，孔隙较为发育，而干酪根具有一定的固有形态并且颗粒直径较大。Zhang等[28]在五峰组—龙马溪组页岩中识别出藻类体、细菌集合体以及球状干酪根等有机质组分类型。笔者结合前人的研究成果[27-29]，借助光学显微镜及扫描电镜，将本次研究的五峰组—龙马溪组黑色页岩中的有机质组分划分为沥青和干酪根两大类。其中，沥青主要为焦沥青，依据焦沥青的形状，可进一步识别为有形态焦沥青（如团块状焦沥青、球状焦沥青等）和无形态焦沥青。干酪根则包括藻类体碎片、细菌集合体、笔石体以及微粒体等4小类（表2）。

表2 研究区五峰组—龙马溪组黑色页岩有机质组分类型表

3.2.1 焦沥青

沥青是研究区五峰组—龙马溪组页岩中常见的有机质组分。Mastalerz等[30]在考虑固体沥青、焦沥青的化学组成、可溶性以及成因等因素后，建议将固体沥青反射率为1.5%作为固体沥青、焦沥青的界线。有机岩石学家定义固体沥青为干酪根生烃后残留的次生产物，为溶于有机溶剂的部分[31]，而焦沥青主要为原油裂解成气后残留的不溶于有机溶剂的物质[32]。笔者研究的页岩热演化均处于干气阶段，如表1所示。因此，在五峰组—龙马溪组黑色页岩中沥青主要为焦沥青。

光学显微镜下，焦沥青主要呈黑色—棕黑色，难以与干酪根组分加以识别。与光学显微镜相比，扫描电镜具有更高的分辨率，能够更好地对有机质组分进行识别。观察结果显示，焦沥青主要存在两种形式：①具有一定的形态，表现为以充填形式存在于矿物溶蚀孔洞中或已溶蚀的海绵骨针等化石骨架内，如团块状焦沥青（图2-a、b）、球状焦沥青等（图2-c）等，团块状焦沥青颗粒一般较大，超过20 μm；②无固定形态，表现为焦沥青以充填形式存在于矿物颗粒间孔隙、黏土矿物片间孔隙（图2-d）以及晶间孔隙（图2-e）内，一般而言，存在于这些孔隙内的焦沥青直径通常小于10 μm。总体来看，无固定形态焦沥青占优势。

据观察，焦沥青孔隙十分发育，主要呈气泡状（图2-b、d）、海绵状（图2-b）和不规则状分布。气泡状孔隙呈次圆形、椭圆形，孔隙边界不光滑，呈“Z”字形，孔径介于50～200 nm，推测单个气泡状孔隙是由多个孔隙融合而成。与气泡状孔隙相比，海绵状孔隙孔径明显较低，介于10～100 nm，并且孔隙形状多为圆形至次圆形（图2-b），海绵状孔隙多是页岩在高成熟度下气体生成过程中形成的[27]。

笔者观察到的球状焦沥青具有明显的双层结构，内核与外环边界平滑，外环与矿物边界清晰，进一步观察发现，球状焦沥青外环有机质孔隙极为发育，而内环孔隙发育不明显（图2-c），并且内核与外环孔隙发育存在明显的过渡现象，即越靠近外环边界孔隙的直径越大。通常外环发育的孔隙通常呈气泡状并局部连接呈微裂缝。需要说明的是，由于球状焦沥青具有明显的双层结构，笔者倾向于认为球状焦沥青内核和外环的物质组分是不同的。外环的主要成分可能为焦沥青，而内核的母质种类可能为疑源类、单细胞浮游藻类[28,33-34]，成分可能为干酪根。

3.2.2 干酪根

3.2.2.1 藻类体碎片

藻类体碎片是研究区五峰组—龙马溪组页岩中常见的有机质组分类型之一。薄片及扫描电镜观察结果表明，至少可以识别出两种类型的藻类体碎片：一种类型的藻类体碎片在单偏光呈层状、条带状、絮状（图2-f），扫描电镜下不易识别。另一种类型的藻类体碎片表现为具有固有的形态（如团块状），藻类体碎片的粒径一般超过20 μm，一般为石英、黏土矿物等围限，边界清晰（图2-g），高放大倍数下的藻类体碎片具有极少孔隙发育（图2-h）。由于该类藻类体碎片具有明显的边界以及所围限的石英没有发现加大边现象，一般认为该类有机质为干酪根而非沥青。

3.2.2.2 细菌集合体

该类有机质组分主要由一系列的球形、半球形的细菌或粪粒（Pellets）集合而成（图2-i）。单个粪粒一般介于100～200 nm。由于强烈的压实作用，粪粒间紧密接触其原始的形态难以识别。在低放大倍数扫描电镜下该类有机质组分容易误识别为沥青或藻类体，仔细观察发现细菌集合体具有独特的特征：①该有机质表面不平滑；②在高放大倍数扫描电镜下可见清晰的球形或半球形细菌或粪粒，在细菌或粪粒之间可见粒间孔隙发育，孔径一般介于5～30 nm（图2-i）。该类孔隙明显不同于气泡状孔隙及海绵状孔隙，定向排列性差并且孔隙棱角分明。

3.2.2.3 笔石体

笔石体是常见的有机质组分，是五峰组—龙马溪组页岩的标志性生物化石[19-20]。观察显示多数的笔石体是以碳化形式平行分布于层面。在单偏光下，笔石体多呈黑色并且具有清晰边界轮廓（图2-j）。在扫描电镜下由于视域限制常见笔石体碎片，笔石体孔隙基本不发育（图2-k），与前人研究结果相符[13,15,28]。Ïnan等[35]研究指出笔石体主要由含脂肪类的芳香族化合物组成，使其倾向于腐殖型干酪根。

需要指出的是，笔者观察笔石体未发育明显的孔隙可能与图像的放大倍数有关，有可能发育小于5 nm孔隙。Clarkson等[36]研究认为贫氢的腐植煤中存在丰富的扫描电镜不可视孔隙。因此，笔石体中发育小于5 nm的孔隙是有可能的。

3.2.2.4 微粒体

微粒体被认为是倾油型干酪根排烃后剩余的残留物[13]。扫描电镜下，微粒体常与焦沥青伴生并且呈次圆形，直径介于100～400 nm，未见明显孔隙发育（图2-l）。

4 讨论

4.1 不同有机质组分孔隙发育

利用PCAS软件定量分析页岩中典型有机质组分孔隙的发育特征（表3、图3）表现为以下5种：①无固定形态焦沥青具有最高的面孔率，但不同页岩样品间存在一定差异，如样品C1的无固定形态焦沥青具有较高的面孔率（6.91%）及较高的形状系数（0.61），反映了无固定形态焦沥青孔隙较为规则（图3-a、b）；②球状焦沥青具有较高的面孔率并且最大的孔隙直径（超过400 nm）（图3-c、d），球状焦沥青在样品中不常见；③藻类体碎片具有极低的面孔率，其孔隙发育程度与其种属密切相关，如层状藻类体孔隙基本不发育（图3-e、f）；④细菌集合体具有较低的面孔率，且其孔径明显低于无固定形态焦沥青和球状焦沥青（图3-g、h）。另外，细菌集合体孔隙分布较不规则，高的概率熵也反映了细菌集合体孔隙无定向性；⑤笔石体、微粒体中孔隙基本不发育。总之，有机质孔隙的发育与有机质组分密切相关，无固定形态焦沥青孔隙是页岩中最为常见的有机质孔隙类型。

表3 五峰组—龙马溪组典型有机质组分孔隙定量结果表

4.2 不同有机质组分孔隙分布

由于笔石体和微粒体孔隙基本不发育或很少发育，因此，笔者主要利用PCAS定量分析典型无固定形态焦沥青、球状焦沥青、藻类体碎片以及细菌集合体等有机质组分孔隙的分布特征。研究结果显示：①无固定形态焦沥青孔隙分布集中介于2～50 nm（介孔范围内）（图4），在介孔—宏孔范围内，随着孔径的增大，孔隙出现的频率降低；②球状焦沥青孔径明显高于其他有机质组分且主要分布在大介孔（25～50 nm）与宏孔范围内（大于50 nm）（图4），在介孔—宏孔范围内，随着孔径增大，孔隙出现的频率增加；③藻类体碎片主要分布于介孔范围内（2～50 nm），孔径集中介于10～30 nm；④细菌集合体孔隙孔径主要集中在介孔范围内（2～50 nm），孔径分布于10～20 nm范围内的孔隙频率最高。

4.3 焦沥青孔隙保存机制

焦沥青是五峰组—龙马溪组深层页岩中主要的有机质组分，研究焦沥青（主要指无固定形态焦沥青，下同）孔隙的保存机制对于揭示深层页岩气的赋存机理具有重要意义。笔者研究的深层页岩样品均处于过成熟度阶段，能够较好地反映深层页岩矿物组分对于焦沥青孔隙的控制作用。

Curtis等[2]研究发现，在同一视域内距离较近（一般几微米）的有机质颗粒其孔隙发育差异大，由此推测发育孔隙的有机质颗粒是受到刚性颗粒的保护而保存下来。另外，富硅页岩岩相通常具有更高的有机质孔隙度以及孔隙发育程度[37-40]。因此，页岩中的有机质孔隙得以保存很大程度上是由于刚性矿物的格架保护作用，这已经成为众多学者的共识[2,39-40]。为了更好地验证深层页岩中有机质孔隙的保存是由于刚性矿物颗粒的“压力影”效应，笔者研究利用深层页岩样品的X射线衍射分析、TOC等测试资料，结合场发射扫描电镜以及面扫描能谱分析探讨深层页岩中焦沥青孔隙的保存机制。

H1和H2样品具有相似的黏土矿物含量，TOC较高（均大于2.0%），但石英含量差异较大（表1），能最大程度反映石英含量对于焦沥青孔隙发育的影响程度。观察发现，富硅的H1样品焦沥青为石英所围限，孔隙十分发育，以气泡状孔隙为主（图5-a）。PCAS软件定量分析结果显示该焦沥青的面孔率为4.12%，孔隙数量为396个，形状系数为0.60，概率熵为0.966，平均孔径为17 nm。相对贫硅的H2样品焦沥青周围为富铝的黏土矿物所围限（图5-b），在高放大倍数下未发现明显的孔隙发育（图5-c）。同样的现象也见于Z202井富黏土的Z1样品，焦沥青孔隙不甚发育，而富硅的Z3样品焦沥青孔隙较发育。以上均体现了硅质对于焦沥青孔隙的保护作用。

脆性矿物含量高的页岩有机质孔隙发育好坏主要取决于脆性矿物如石英、黄铁矿等提供的刚性格架。在深层页岩样品中，常见的脆性矿物包括石英、黄铁矿和碳酸盐岩矿物（方解石、白云石等）。因此，分析不同脆性矿物对于焦沥青孔隙的保护作用，对于焦沥青孔隙的保存研究具有一定的意义。

通过对大量扫描电镜图像进行观察，发现焦沥青与脆性矿物的赋存方式主要有3类：①焦沥青以充填方式赋存于石英间粒间孔隙内（图5-a），焦沥青的形态取决于该粒间孔隙的形状，Loucks等[27]和Zhang等[28]研究指出五峰组—龙马溪组页岩中石英加大边可作为区分沥青和干酪根的标志之一；笔者本次研究的深层页岩样品中未见明显的石英次生加大现象，但观察发现微晶石英与焦沥青常伴生存在（图5-a），微晶石英的形成多认为具有生物成因、成岩成因（黏土矿物转化）等[41-42]，其存在也可用来识别焦沥青和干酪根[27]；五峰组—龙马溪组由于古埋藏较深，经历了强烈的压实作用和胶结作用，故充填于石英颗粒间的焦沥青颗粒粒径一般小于10 μm，残余原生孔隙过大难以保存下来[15]；此外，Wang等[43]研究指出焦沥青孔隙的发育及变形程度与距石英颗粒的距离密切相关，即越靠近石英颗粒，焦沥青孔隙变形程度大，孔隙呈拉长椭圆形或孔隙消失，需要指出的是，即使在富黏土矿物的页岩中（如Z1样品，黏土矿物含量为37%，石英含量为35%），存在于石英颗粒间的焦沥青孔隙仍可发育（图5-d），但其孔隙发育程度仍明显低于富石英贫黏土页岩。②黄铁矿与焦沥青主要存在两种赋存关系，一种是焦沥青以充填形式存在于草莓状黄铁矿晶粒间，该种赋存形式焦沥青常伴有孔隙发育，但也可见焦沥青不发育孔隙，这种情形可见于黏土质页岩岩相中，通过对同一视域内观察发现，存在于石英粒间孔隙内的焦沥青其孔隙发育程度明显好于草莓状黄铁矿（图5-e）；另一种是焦沥青以充填形式存在于黄铁矿颗粒先前形成的溶蚀孔中，孔隙少量发育或基本不发育（图5-f），该种形式的黄铁矿为后期成岩形成。③碳酸盐岩矿物与焦沥青主要存在两种赋存方式，一种是焦沥青以充填形式存在于由碳酸盐矿物（一般是方解石）组成的残余原生粒间孔隙内，通过对同一视域内的石英颗粒和方解石颗粒焦沥青孔隙观察发现，靠近石英一侧焦沥青孔隙发育程度好于靠近方解石一侧的焦沥青（图5-g）；另一种是焦沥青以充填形式存在于碳酸盐矿物（主要为白云石）的溶蚀孔隙中，孔隙基本不发育（图5-h）。值得注意的是，在石英含量高的页岩中（如C1和C2样品，石英含量超过70%），即使这两个样品的黏土矿物低于10%，仍可见片状黏土矿物孔中充填焦沥青，并其中发育丰富的有机质孔隙（图2-d）。

由以上推断，石英对于焦沥青孔隙的支撑保护作用要强于黄铁矿和碳酸盐矿物，并且由于页岩中的黄铁矿、方解石和白云石等矿物的含量相对较低，石英颗粒形成的刚性格架对于焦沥青孔隙的保护起到主导作用。

4.4 焦沥青孔隙地质意义

焦沥青由于具有高的面孔率以及比表面积，可以作为游离气、吸附气良好的储集载体[1]。焦沥青孔隙是在有机质的演化过程中由残留原油裂解成气形成的，在形成的初始阶段孔隙主要呈圆形、次圆形[29,44-45]。随着埋藏深度的增加，上覆地层压力增大，黑色页岩层系需要很高的孔隙压力维持异常高压状态，否则当地层有效应力大于地层破裂压力时将导致孔隙压力周期性渗漏[46]，而渗漏的主体很大可能是甲烷。因此，目前地下仍然赋存有大量甲烷气体的焦沥青孔隙很可能由于很高的孔隙压力进而维持其孔隙呈近圆形或椭圆形的原始形态，而甲烷气体已经全部排出或者部分排出的焦沥青孔隙则势必会缩小孔隙体积，以维持足够的孔隙压力抵抗压实作用，此时，焦沥青孔隙往往会发生变形。因此，从理论上讲页岩中大量圆形或次圆形焦沥青孔隙的存在可能反映了页岩层系中具有高的孔隙压力。叶玥豪[47]研究指出五峰组—龙马溪组黑色页岩在抬升剥蚀过程中，如果黑色页岩中烃类气体的残余压力不足于抵抗岩层上覆压力，即有效应力大于破裂压力，有机质孔隙受压扁平、弯曲；如果有机质孔内烃类气体的残余压力可以抵抗上覆压力，则有机质孔隙得以保存，呈次圆—椭圆状。

通过对深层页岩的压力系数、产气量定性分析发现，不同压力系数的深层页岩焦沥青热成因孔的孔径、孔隙形态与页岩气含气性呈现一定的相关性，可总结为3类孔隙模型（图6）。压力系数、测试产气量较高的页岩中的焦沥青孔隙往往孔径更大、数量更多，孔隙形态更规则（近圆形、次圆形和椭圆形），而压力系数、测试产气量低的页岩焦沥青孔隙孔径往往更小、数量更少，孔隙形态更不规则。如超压的DY5井、Z202井的页岩焦沥青孔隙的形状系数明显比常压NX202井更大，并且孔径更大，数目更多。由此可见，焦沥青孔隙保存较好的页岩，其测试产量一般较高，一定程度上也反映了其具有较好的页岩气富集状况。

因此，利用页岩中的焦沥青孔隙的参数（孔径、形状系数等）来表征页岩气的含气性或者保存条件是可能的，也有待进一步研究揭示。

5 结论

1）利用光学显微镜及扫描电镜在四川盆地五峰组—龙马溪组深层页岩中识别出沥青（主要为焦沥青）和干酪根两大类有机质组分。焦沥青可进一步细分为有形态焦沥青（主要为团块状焦沥青和球状焦沥青）、无固定形态焦沥青；干酪根可进一步识别出藻类体碎片、细菌集合体、笔石体以及微粒体等。PCAS定量结果表明，无固定形态焦沥青具有最高的面孔率，球状焦沥青次之，细菌集合体具有低的面孔率。

2）不同有机质组分孔径分布不同。无固定形态焦沥青孔隙的孔径主要集中于介孔，并且在介孔范围内随着孔径的增加孔隙频率呈降低趋势；球状焦沥青孔隙的孔径明显高于团块状焦沥青并且分布于大介孔（25～50 nm）—宏孔，随着孔径增大，孔隙出现的频率呈增加趋势；细菌集合体、藻类体碎片孔隙均分布于介孔范围内，其中10～30 nm孔径范围内发育的孔隙最多。笔石体、微粒体等有机质组分未发现明显的孔隙发育。

3）扫描电镜结合面扫描能谱显示，相较于黏土质页岩岩相，硅质页岩岩相中焦沥青孔隙更为发育，并且在脆性矿物中，石英对于孔隙的保护作用要好于黄铁矿、碳酸盐矿物。

4）焦沥青孔隙主要为热成因，其孔隙在原始形成阶段为圆形、次圆形。从理论上讲，目前埋深较大的页岩可能需要很高的孔隙压力方可以维持其圆形、次圆形的原始形态。因此，焦沥青的孔隙形态（孔径、形状系数等）在一定程度上可反映孔隙当前埋深下的压力环境。