Influences of siliceous minerals on the enrichment of oil and gas in shale: Genetic and controlling mechanisms

作为页岩的关键矿物组分，硅质矿物对页岩油气富集与开发效益具有显著影响。本文借助普通薄片观察、阴极发光、扫描电镜、能谱分析及地球化学分析等手段，系统梳理其类型与特征、分布规律，并深入探讨对页岩油气富集的控制机理。硅质矿物可分为四类且特征差异显著：一是陆源碎屑硅质，源于母岩风化搬运，具较好分选性与磨圆度，粒径多为50~100 μm；二是生物成因硅质，与放射虫、海绵骨针等硅质生物活动密切相关，部分保留生物结构，或呈隐晶质、微晶集合体；三是热液或火山成因硅质，受构造活动与流体作用控制，形态含薄层状、结核状等，常富集Fe、Mn元素；四是黏土转化硅质，由蒙脱石向伊利石等黏土矿物相变过程中生成，多以1~3 μm的板片状或小晶簇状赋存于黏土颗粒间。硅质矿物分布表现出纵向分异、平面非均质性及陆相-海相差异，受控于沉积环境、物源输入、生物活动等因素：海相页岩以生物成因硅质为主，纵向分布与海平面升降、古生产力波动相关；陆相页岩则以陆源碎屑及黏土转化硅质为主，纵向受陆源输入与地层压力影响，平面分布受古地理格局与构造活动制约。在页岩油气富集过程中，硅质矿物的作用呈差异化。在海相页岩中，生物成因硅质与总有机碳（TOC）呈显著正相关，是有机质富集重要载体，其刚性骨架可抵抗压实、保存粒间孔与有机质孔，且增强页岩脆性以改善可压裂性。在陆相页岩中，陆源碎屑硅质输入过多会稀释有机质，黏土转化硅质易以胶结物形式存在，从而降低页岩储层物性，但黏土矿物自身的吸附作用促进了有机质的保存。因此，明确页岩中硅质矿物的成因及来源，深入研究不同类型硅质矿物对页岩油气富集影响的差异性，对厘清页岩油气富集规律及优化甜点预测评价具有重要意义。