油页岩角质结构的特征

尽管油页岩在几十年前就被发现了，但最近油页岩引起了人们的极大兴趣。顺便说一句，几年前，哥伦比亚大学的拉尔夫·h·麦基(Ralph H. McKee)报告了他的石化研究:通过加热油页岩来生产汽油、煤油和其他类型的润滑油。麦基演讲的题目是“汽油的未来来源”。30多年后的今天，据报道，科罗拉多州西北部的油页岩可能是世界上未开发能源浓度最高的地区。

至今，石油页岩继续为燃料和其他石化产品的可行来源产生重大兴趣。本技术简介讨论了拉曼光谱对不同的油页岩，特别是黑色页岩的应用，它由化学有机物，Kerogen组成。在这里，拉曼光谱证明是为了表征具有不同运动原的Shales与无机矿物，区分各种角膜原结构，以及在天然发生的无机氧化物的多晶型物的特征。

油页岩的定义

油页岩被称为通过高温化学过程获得的沉积岩石。换句话说，油页岩是多孔岩石，其中切除术被困。了解和改善了从沉积页岩中生产石化产品的化学过程，介绍了Cherogen的潜在化学研究。

由方解石和干酪根组成的黑色页岩

图1所示。黑页岩的拉曼光谱。拉曼带在1354和1603厘米处^-1都可归因于干酪根。

图2。黑色页岩的拉曼光谱相对于Kerogen具有相当多的碳酸钙而不是图1中观察到的碳酸钙。

Kerogen和无定形碳

干酪根主要由碳组成，其光谱与碳相似。上图为黑色页岩典型的拉曼光谱，由方解石和干酪根组成。尖锐而狭窄的波段在1603厘米^-1被称为“G带”，其中G代表石墨。宽波段的中心在1354厘米^-1被指定为“D频段”，其中d代表紊乱。为此，没有一种特殊的Kerogen，如在不同形式的无定形碳的情况下。

事实上，科学家Kelemen和Fang对不同来源的干酪根和煤进行了广泛的研究，并发表了他们的研究结果，将Green River和Bakken干酪根G和D波段的分离、带宽和相对综合强度与镜质体反射率测量联系起来。它们大多被用来衡量有机变质作用。本研究旨在建立干酪根成熟度与拉曼光谱特征之间的联系。在拉曼光谱的帮助下，研究人员将固体结构和化学键的变化与有机物在自然状态下的成熟程度或降解和再生程度相关联。

油页岩由Kerogen组成，被困在沉积岩中。该岩石主要包括方解石和硅酸盐。在图2的拉曼光谱中，方解石的存在更可见，其中基因元带以及156,282,714和1088cm的更较强的带^-1看到了。较小的乐队揭示了方解石的存在。In this case, we assume that there is more calcite and relatively less kerogen in the focal volume of the laser beam when compared to the sample from figure 1. As a result, the calcite contributes more Raman scattering to the spectrum, while kerogen’s signal-to-noise ratio scattering is relatively less. Theoretically, one can utilize the relative intensities of the kerogen and calcite bands as a substitute for the relative amount of kerogen to calcite from sample to sample or within a sample for different locations. Figure 3 displays Raman spectra achieved from black shale at different locations.

图3。不同区域黑色页岩的拉曼光谱表明碳酸钙相对含量不同。

这些光谱显示了黑色页岩中方解石与干酪根拉曼强度的不一致。通过生产已知数量的方解石和干酪根参考样品，可以利用相对拉曼强度对黑色页岩进行定量分析。

结论

图4。黑色页岩拉曼光谱由基因酮和锐钛矿形式的TiO组成₂

虽然技术上，人们可以定量地确定基因原和方解石的相对量，但是一种精确的测定将要求Cherogen参考的固态结构和化学键合必须与所检查样品的固态结构相关。因此，Kerogen Spectra的准确定性分析是试图利用拉曼光谱进行油页岩定量分析的先决条件。此外，除了方解石，油页岩岩还含有Kerogen和锐钛矿形式的二氧化钛，如图4所示。

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