宋董軍，妥進(jìn)才，王曄桐，吳陳君 ，張明峰

1.中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院，蘭州 730000

2.甘肅省油氣資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州 730000

3.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049

0 引言

通常條件下，將TOC>2%以上的泥頁(yè)巖稱為富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖[1]，由石英、長(zhǎng)石、方解石等為主的脆性礦物和以黏土礦物等為主的塑性礦物所組成，有機(jī)質(zhì)也占了一定的比例。油氣在烴源巖（泥頁(yè)巖）中生成后，部分排出經(jīng)過運(yùn)移形成常規(guī)油氣藏；還有部分尚未排出或只經(jīng)歷了短距離的運(yùn)移過程，滯留在源巖內(nèi)部形成頁(yè)巖油氣。即頁(yè)巖油氣是以游離態(tài)或者吸附態(tài)存在于黑色頁(yè)巖或炭質(zhì)頁(yè)巖中的非常規(guī)油氣資源，具有連續(xù)性聚集和局部富集特征[2-5]。頁(yè)巖油氣具有自生自儲(chǔ)的特點(diǎn)，故泥頁(yè)巖儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征會(huì)直接影響頁(yè)巖油氣的賦存，因此研究泥頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)特征對(duì)于頁(yè)巖油氣賦存機(jī)理研究以及勘探具有重要的意義。本文在系統(tǒng)總結(jié)前人研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，對(duì)富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)特征的研究現(xiàn)狀進(jìn)行梳理，結(jié)合近年來最新的研究成果，探討其影響因素及演化模式，提出了未來研究應(yīng)關(guān)注的問題。

1 評(píng)價(jià)富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)特征的方法

按照國(guó)際理論和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC）的分類標(biāo)準(zhǔn)[6]，泥頁(yè)巖孔隙按孔徑大小劃分為以下三類：1）<2 nm，屬于微孔；2）2～50 nm，屬于中孔或者介孔；3）>50 nm，屬于大孔。鄒才能等[1]提出頁(yè)巖氣的儲(chǔ)層孔隙直徑變化主要在5～1 000 nm之間，平均孔徑為100 nm。此外，Jarvieet al.[7]和 Louckset al.[8]研究發(fā)現(xiàn)，頁(yè)巖儲(chǔ)層主要發(fā)育小于0.75μm和大于0.75μm的兩種不同尺度的孔隙。圖1顯示了IUAC標(biāo)準(zhǔn)下的頁(yè)巖孔隙大小的分類及測(cè)試手段。有學(xué)者認(rèn)為泥頁(yè)巖中20 nm以下的孔隙占主導(dǎo)，且趨于相互連通[10]。按照成因類型，泥頁(yè)巖孔隙則可被劃分為礦物粒間孔、粒內(nèi)孔（晶間孔）、有機(jī)質(zhì)孔以及微裂縫等[11-12]。

圖1 測(cè)定非常規(guī)儲(chǔ)集層的主要方法（修改自Bustin et al.[9]）Fig.1 Methods of determining unconventional reservoirs（modified from Bustin et al.[9]）

富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖不同于常規(guī)的砂質(zhì)儲(chǔ)集層，是一種細(xì)粒沉積巖，其粒徑小于0.003 9 mm，儲(chǔ)集空間孔隙在納米尺度，所以常規(guī)的壓汞實(shí)驗(yàn)方法并不能完全滿足對(duì)富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)特征的評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)的方法主要分為兩類[9,13]：一種是定性表征，例如利用透射電鏡（TEM）、掃描電鏡（SEM）等手段對(duì)富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖巖石（薄片）進(jìn)行局部拍照定性描述孔隙的發(fā)育情況，受控于電鏡的分辨率以及樣品的代表性，不同的電鏡所觀察的孔隙孔徑大小存在一定的差異。另外一種是較為定量的表征方法，例如利用壓汞實(shí)驗(yàn)法、低壓氮?dú)獾葴匚剑˙ET理論）、低壓CO2吸附（D-R方法）、SANS/USANS等方法定量的表征富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)特征。其中除常規(guī)的壓汞實(shí)驗(yàn)方法外，氮?dú)馕椒椒ㄖ饕糜跍y(cè)定中孔以及部分大孔（1.7～280 nm），而低壓CO2吸附主要用于測(cè)定小于2 nm的微孔[14-16]。在實(shí)際應(yīng)用過程中，通常將定性和定量表征方法相結(jié)合，以達(dá)到精細(xì)刻畫富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)特征的目的。除此之外，也有學(xué)者通過將背散射電鏡（BSE）的圖像進(jìn)行拼接處理，經(jīng)過一定的公式推導(dǎo)來表征富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖的孔隙結(jié)構(gòu)特征[17]。近年來核磁共振技術(shù)也被應(yīng)用于測(cè)量泥頁(yè)巖的孔隙分布情況，但由于其難以區(qū)分孔隙中的水和有機(jī)質(zhì)，使數(shù)據(jù)精確解讀變得較為困難，因此還需進(jìn)一步尋求理論突破以獲得廣泛應(yīng)用[18]。由于泥頁(yè)巖強(qiáng)的非均質(zhì)性和成分復(fù)雜性，原子力顯微鏡（AFM）在表征泥頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)時(shí)具有一定的局限性。計(jì)算機(jī)斷層成像（CT）雖然能進(jìn)行泥頁(yè)巖孔隙的三維表征，但由于目前重建技術(shù)發(fā)展的限制，提高分辨率仍是該方法亟需解決的問題[18]。

2 影響富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)特征的因素

富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖發(fā)育的沉積環(huán)境主要有三大類：海相、陸相以及海陸過渡相，三種沉積環(huán)境條件下發(fā)育的富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖其物性、含氣性以及地球化學(xué)屬性均存在較大的差異[19-21]。中國(guó)典型的海相頁(yè)巖有南方揚(yáng)子板塊四川盆地上震旦統(tǒng)陡山沱組、下寒武統(tǒng)筇竹寺組、上奧陶統(tǒng)五峰組以及下志留統(tǒng)龍馬溪組、華北中元古界洪水莊組及下馬嶺組、塔里木盆地下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組及上寒武統(tǒng)薩爾干組等[2,22-23]。目前，對(duì)海相富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖的大量關(guān)注主要集中于四川盆地古生界富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖的研究[19,24-39]。鄭民等[40]統(tǒng)計(jì)了我國(guó)各個(gè)盆地海相頁(yè)巖的有機(jī)地球化學(xué)特征及地質(zhì)特征，四川盆地海相富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖的有機(jī)質(zhì)豐度普遍較高（陡山沱組頁(yè)巖TOC含量在0.67%～3.02%，筇竹寺組頁(yè)巖TOC含量在0.43%～22.15%，五峰組—龍馬溪組頁(yè)巖TOC含量在0.51%～25.73%），有機(jī)質(zhì)類型以I～I(xiàn)I型為主[25]，熱演化程度相對(duì)較高，有機(jī)質(zhì)成熟度（Ro）普遍大于2%。典型的陸相富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖主要發(fā)育在鄂爾多斯盆地三疊系延長(zhǎng)組7段和長(zhǎng)9段，長(zhǎng)7段作為我國(guó)主要的湖相烴源巖層位[41-51]，已探明油氣儲(chǔ)量在30.75×108t左右[52]。大量的研究證實(shí)，鄂爾多斯盆地長(zhǎng)7段頁(yè)巖是中國(guó)湖相頁(yè)巖氣發(fā)育的最理想層位[49,52-54]。長(zhǎng)7段頁(yè)巖的有機(jī)質(zhì)類型以I～I(xiàn)I為主[55-56]，熱演化程度較低，處于低熟到生油階段早期[57-59]，有機(jī)質(zhì)豐度相對(duì)較高，普遍在1%以上，最高可達(dá)21%[60]。海陸過渡相頁(yè)巖主要以石炭系—二疊系山西組和太原組含煤系地層為代表[2,61-71]，山西組TOC含量為0.24%～21.89%，太原組泥巖TOC含量為0.31%～14.54%[72]，熱演化程度在低熟到成熟階段[72-74]。我國(guó)主要的泥頁(yè)巖分布如圖2所示。富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖是一種細(xì)粒沉積物，又具有烴源巖的屬性，成分組成以石英為代表的脆性礦物和以黏土礦物及有機(jī)質(zhì)為代表的塑性組分為主，影響其生排烴過程的因素勢(shì)必會(huì)對(duì)其儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征的變化產(chǎn)生影響，主要集中在以下幾個(gè)方面：

圖2 中國(guó)泥頁(yè)巖分布（修改自林臘梅等[75]）Fig.2 Schematic diagram of the distribution of shales in China（modified from Lin et al.[75]）

2.1 有機(jī)質(zhì)含量（TOC）

作為富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖的一個(gè)重要組成部分，有機(jī)質(zhì)不僅可以生成油氣，而且也為頁(yè)巖油氣提供儲(chǔ)存空間[8,76-80]。關(guān)于有機(jī)質(zhì)含量對(duì)富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)特征的影響，前人做了大量的研究工作。陳尚斌等[78]采用低壓氮?dú)馕椒▽?duì)川南龍馬溪組頁(yè)巖樣品（TOC含量為1.11%～4.67%）進(jìn)行研究時(shí)，發(fā)現(xiàn)TOC含量與小于10 nm的中微孔孔體積呈良好的正相關(guān)關(guān)系，也就是說，小于10 nm的中微孔可能主要發(fā)育在有機(jī)質(zhì)中。Tianet al.[80]對(duì)川東逆沖褶皺帶下志留統(tǒng)頁(yè)巖樣品（TOC含量為1.01%～3.98%）進(jìn)行了氮?dú)馕胶蛼呙桦婄R分析，結(jié)果表明TOC含量與微孔比表面積以及微孔孔體積均呈良好的正相關(guān)關(guān)系。

前人的研究結(jié)果表明，富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖中小于2 nm的微孔與有機(jī)質(zhì)的關(guān)系密切。然而，也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)隨有機(jī)質(zhì)含量的變化并不是單純的增加。在一定的有機(jī)質(zhì)含量范圍內(nèi)，有機(jī)質(zhì)含量越高，微孔越發(fā)育。而當(dāng)有機(jī)質(zhì)含量超出一定的范圍后，有機(jī)質(zhì)含量對(duì)富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)的影響則可能表現(xiàn)出相反的效果。例如，魏祥峰等[81]對(duì)川南—黔北某地區(qū)龍馬溪組富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖進(jìn)行納米孔隙結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)TOC小于2.20時(shí)，微孔孔體積與TOC含量呈良好的正相關(guān)關(guān)系。而當(dāng)TOC含量大于5.21%時(shí)，隨著TOC的增加，微孔孔體積與TOC含量的變化卻呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。Caoet al.[34]在研究四川盆地志留系和二疊系的頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)特征時(shí)，發(fā)現(xiàn)二疊系頁(yè)巖的納米孔孔比表面、孔體積以及孔隙度與TOC無關(guān)或者呈現(xiàn)微弱的負(fù)相關(guān)關(guān)系，而志留系頁(yè)巖的孔比表面積、孔體積以及孔隙度與TOC呈良好的正相關(guān)關(guān)系。陳術(shù)源等[73]對(duì)石炭系—二疊系山西組—太原組頁(yè)巖和中元古界洪水莊組及下馬嶺組頁(yè)巖研究發(fā)現(xiàn)，在TOC含量小于2%的樣品中，TOC含量對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)的影響不明顯；而當(dāng)TOC含量在2%～4.58%范圍內(nèi)，TOC含量與孔體積和孔比表面積呈微弱的負(fù)相關(guān)關(guān)系；當(dāng)TOC>4.58%時(shí)，TOC含量與孔體積和孔比表面積呈較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)關(guān)系。

到目前為止，油氣地質(zhì)界關(guān)于有機(jī)質(zhì)含量對(duì)富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)的影響尚無定論。雖然有機(jī)質(zhì)對(duì)富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖孔隙的貢獻(xiàn)較大，但這種貢獻(xiàn)主要是基于相同地質(zhì)背景下的巖石樣品。換句話說，在考慮有機(jī)質(zhì)含量對(duì)富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)的影響時(shí)，還要考慮其他因素是否有變化，例如有機(jī)質(zhì)熱演化程度、有機(jī)質(zhì)類型、礦物組成等因素。

2.2 熱演化程度

有機(jī)質(zhì)隨著熱演化程度的增加，逐漸熱裂解生烴，而富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖納米孔隙的形成則與生排烴過程有直接關(guān)系。有機(jī)質(zhì)孔在哪個(gè)成熟度階段開始出現(xiàn)目前還存在較大的爭(zhēng)論。有學(xué)者認(rèn)為未熟—低熟泥頁(yè)巖中不發(fā)育有機(jī)質(zhì)孔[82]，也有學(xué)者在低熟頁(yè)巖中觀察到了有機(jī)質(zhì)孔的發(fā)育[83]。但是，未熟—低熟頁(yè)巖中這種有機(jī)質(zhì)孔可能是繼承于有機(jī)質(zhì)母源物質(zhì)，即非自生的有機(jī)質(zhì)孔[84]。有的學(xué)者認(rèn)為自生有機(jī)質(zhì)孔在Ro達(dá)0.5%～0.6%開始發(fā)育[85]，也有研究認(rèn)為是在Ro=0.8%[86]或Ro=0.9%[87]。查明自生有機(jī)質(zhì)孔開始發(fā)育的成熟度對(duì)于闡明富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)演化模式具有重要意義。同時(shí)，由于有機(jī)質(zhì)孔貢獻(xiàn)了泥頁(yè)巖總孔隙的大部分，這也為清楚認(rèn)識(shí)頁(yè)巖油氣的富集賦存條件及勘探開發(fā)提供重要的理論依據(jù)。

此外，納米孔隙隨熱演化程度如何變化也存在較大的爭(zhēng)議。有研究認(rèn)為有機(jī)質(zhì)熱成熟度越高，富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖納米孔隙越發(fā)育[88-90]。Hu et al.[91]通過對(duì)Woodford頁(yè)巖加水熱模擬實(shí)驗(yàn)后的固體殘?jiān)芯浚l(fā)現(xiàn)隨著熱演化程度的增高，相應(yīng)的孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)呈增加趨勢(shì)；Sun et al.[55]對(duì)鄂爾多斯盆地長(zhǎng)7段優(yōu)質(zhì)烴源巖進(jìn)行高溫高壓加水生排烴實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)后的固體殘?jiān)M(jìn)行氮?dú)馕綄?shí)驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)孔隙度隨有機(jī)質(zhì)成熟度升高呈規(guī)律性的增加。但也有研究發(fā)現(xiàn)不同的變化趨勢(shì)。Bernard et al.[92]通過德國(guó)北部多爾斯階下部 Posidonia頁(yè)巖 Wickensen、Harderode以及Haddessen三個(gè)鉆井（成熟度分別為低熟、成熟、高熟階段）烴源巖樣品進(jìn)行TEM和STXM分析，發(fā)現(xiàn)低熟頁(yè)巖（Wickensen鉆井巖樣）有機(jī)質(zhì)主要是以富硫、富氧的脂肪族組分的干酪根存在，其無機(jī)礦物相關(guān)孔被有機(jī)質(zhì)（瀝青）充填；成熟頁(yè)巖（Harderode鉆井巖樣）有機(jī)質(zhì)干酪根芳香化程度增加，S、O等元素含量降低，在有機(jī)質(zhì)表面并沒有觀察到納米孔，同時(shí)無機(jī)礦物相關(guān)孔也被充填（固體瀝青和液態(tài)烴充填）；而高熟頁(yè)巖（Haddessen鉆井巖樣）的干酪根芳香化程度更大，已檢測(cè)不到S、O等元素，同時(shí)在有機(jī)質(zhì)（焦瀝青）表面發(fā)育孔徑為1～50 nm的海綿狀納米孔隙。有機(jī)質(zhì)高演化階段形成的這種海綿狀孔與生成氣體產(chǎn)物的成核過程有關(guān)[93]。趙佩等[94]在表征川南地區(qū)龍馬溪組頁(yè)巖氣儲(chǔ)層微孔隙結(jié)構(gòu)特征時(shí)發(fā)現(xiàn)，頁(yè)巖孔隙度隨成熟度的增加而降低，當(dāng)熱演化程度達(dá)到過熟階段時(shí)孔隙度降低的幅度有明顯的減小。很多學(xué)者對(duì)富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖進(jìn)行氮?dú)馕郊半婄R分析后，發(fā)現(xiàn)在有機(jī)質(zhì)演化至生油窗時(shí)，孔隙度會(huì)有明顯的降低，而隨著液態(tài)烴逐漸裂解孔隙度出現(xiàn)大幅度增加，焦瀝青中形成海綿狀有機(jī)質(zhì)孔[12,24,79,92,95-96]。但是，也有學(xué)者在相應(yīng)的熱演化階段沒有發(fā)現(xiàn)有機(jī)質(zhì)孔的形成[97-101]。

在考慮熱演化程度對(duì)富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)演化的影響時(shí)，需要著重考慮該區(qū)域內(nèi)盆地的熱演化史。在一個(gè)穩(wěn)定的地溫條件下逐漸成熟的烴源巖，與熱演化過程中有火山巖侵入、熱液過程以及其他突變熱事件的參與背景下成熟的烴源巖相比，由于升溫速率的差異，其在生排烴行為上也會(huì)存在一定的差別，進(jìn)而造成富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)演化特征的差異。

2.3 有機(jī)質(zhì)類型（顯微組分）

有機(jī)質(zhì)類型是影響有機(jī)質(zhì)孔隙發(fā)育的另一個(gè)重要因素，根據(jù)不同干酪根顯微組分（腐泥組、殼質(zhì)組、鏡質(zhì)組以及惰質(zhì)組）的比例，油氣地球化學(xué)界將干酪根類型劃分為I型、II1型、II2型、III型。有學(xué)者認(rèn)為腐殖型（III型）干酪根在有機(jī)質(zhì)熱演化過程中幾乎不發(fā)育孔隙[102]，I型干酪根發(fā)育有機(jī)質(zhì)孔的潛力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于III型干酪根的[103]。這是由于I型和II型具有良好的生油氣潛能，而III型干酪根生烴潛能則較低[104]。

然而，在其他因素近的條件下，有機(jī)質(zhì)類型相同的富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖其有機(jī)質(zhì)孔的發(fā)育情況也不盡相同，這說明有機(jī)質(zhì)顯微組分對(duì)于有機(jī)孔的形成和發(fā)育具有重要的意義。模擬實(shí)驗(yàn)表明，有機(jī)質(zhì)孔的形成與有機(jī)質(zhì)的生烴過程緊密相關(guān)[105]，具有強(qiáng)生烴能力的有機(jī)質(zhì)顯微組分具有更強(qiáng)形成有機(jī)質(zhì)孔的潛能；而一些生烴潛能相對(duì)較差的有機(jī)質(zhì)顯微組分，其有機(jī)質(zhì)孔的發(fā)育潛能要低的多。曹濤濤等[106]發(fā)現(xiàn)下?lián)P子地區(qū)中上二疊統(tǒng)頁(yè)巖中鏡質(zhì)體內(nèi)孔隙發(fā)育較差，而腐泥組內(nèi)則具有豐富的孔隙。龍鵬宇等[107]對(duì)渝頁(yè)1井下志留統(tǒng)龍馬溪組頁(yè)巖進(jìn)行儲(chǔ)層空間表征時(shí)發(fā)現(xiàn)隨著鏡質(zhì)組的增多頁(yè)巖的總孔隙體積變大，認(rèn)為是生烴過程中由于異常壓力使鏡質(zhì)組內(nèi)部破裂所致。盡管也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)惰質(zhì)體可能會(huì)存在有機(jī)質(zhì)孔[85]，但是這種有機(jī)質(zhì)孔可能是繼承于母源物質(zhì)的孔，即并非自生有機(jī)質(zhì)孔隙[84]。由于惰質(zhì)組在有機(jī)質(zhì)演化過程中基本不會(huì)發(fā)生生排烴過程，因此普遍認(rèn)為其形成有機(jī)孔的能力有限。

2.4 礦物組成

富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖中發(fā)育大量的礦物相關(guān)孔，例如石英等脆性礦物之間的粒間孔、草莓狀黃鐵礦粒間孔、長(zhǎng)石及碳酸鹽巖溶蝕孔、黏土礦物層間孔等，這些礦物相關(guān)的納米—微米孔與有機(jī)質(zhì)孔組成富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖中有效的孔隙網(wǎng)絡(luò)[87]。在這些礦物相關(guān)的孔中，黏土礦物層間孔對(duì)富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖的孔隙結(jié)構(gòu)影響最為特殊。吉利明等[108]發(fā)現(xiàn)不同的黏土礦物其孔隙發(fā)育情況存在明顯的差異。蒙脫石礦物微孔隙最為發(fā)育，其次是伊蒙混層，高嶺石則以發(fā)育20～100 nm的中大孔為主，綠泥石和伊利石礦物中的納米孔隙不太發(fā)育。在成巖演化過程中，蒙脫石逐漸向伊利石轉(zhuǎn)化，對(duì)應(yīng)的黏土礦物相關(guān)孔數(shù)量逐漸減少，相應(yīng)的氣體吸附能力也趨于降低[109]。因此在高過成熟階段，富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖儲(chǔ)層孔隙主要以有機(jī)質(zhì)孔為主，黏土礦物相關(guān)孔的貢獻(xiàn)較低。

大量的研究表明黏土礦物對(duì)有機(jī)質(zhì)生烴有催化作用[110-111]，也有研究表明黏土礦物對(duì)有機(jī)質(zhì)的熱解過程有一定的抑制作用[112]。Wu et al.[26]對(duì)比了不同黏土礦物含量的富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)特征，發(fā)現(xiàn)在同一TOC范圍內(nèi)富含黏土礦物的富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖具有較高的氮?dú)馕搅恳约翱左w積和孔比表面積，而貧黏土礦物的泥頁(yè)巖則剛好相反。值得注意的是，富含黏土礦物富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖中有機(jī)質(zhì)孔的發(fā)育區(qū)域內(nèi)均發(fā)育黏土礦物。由于黏土礦物層間孔可以為短距離運(yùn)移的有機(jī)質(zhì)所充填，也可以與有機(jī)質(zhì)形成有機(jī)—黏土礦物納米組分（OM-Clay composites）以及有機(jī)—黏土礦物復(fù)合體（OM-Clay complexity）[113-119]。黏土礦物與有機(jī)質(zhì)的特殊作用以及黏土礦物層間孔對(duì)富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的影響機(jī)理需要更多的研究去證實(shí)。

礦物相關(guān)孔隙（粒間孔、粒內(nèi)孔）的孔徑往往大于有機(jī)質(zhì)孔的孔徑，這對(duì)于頁(yè)巖油氣的儲(chǔ)存有重要意義。Chen et al.[120]通過對(duì)揚(yáng)子板塊震旦系—寒武系的頁(yè)巖進(jìn)行研究，認(rèn)為有機(jī)質(zhì)孔的大小在130 nm以下，而碳酸鹽巖粒內(nèi)孔（溶蝕孔）孔徑大于400 nm，脆性礦物粒內(nèi)孔、粒間孔的孔徑則分布在50～250 nm之間。也就是說，按照孔徑大小順序排列，脆性礦物粒內(nèi)孔>脆性礦物粒間孔>有機(jī)質(zhì)孔。

2.5 其他因素

除了以上因素對(duì)富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)有明顯的影響外，成巖作用、巖石組構(gòu)、構(gòu)造變形等因素對(duì)富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)的影響也不容小覷。例如，賴錦等[121]通過對(duì)蓬萊地區(qū)須家河組須二段和四段儲(chǔ)層巖芯的觀察及孔隙結(jié)構(gòu)測(cè)定，認(rèn)為構(gòu)造和沉積作用是影響儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的先決條件，而成巖作用類型、強(qiáng)度及演化是決定儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征的關(guān)鍵因素。Liang et al.[122]發(fā)現(xiàn)未發(fā)生構(gòu)造變形的頁(yè)巖具有高的孔比表面積與氮?dú)馕侥芰?，而具有?gòu)造變形的頁(yè)巖則反之。并且，他們認(rèn)為構(gòu)造變形會(huì)影響頁(yè)巖孔徑分布，會(huì)相對(duì)增加大孔的數(shù)量。也有研究認(rèn)為構(gòu)造變形作用會(huì)使泥頁(yè)巖中的微孔數(shù)量增加[123]。壓力對(duì)泥頁(yè)巖微孔隙發(fā)育的影響主要有以下幾個(gè)方面：持續(xù)的壓實(shí)會(huì)減少有機(jī)質(zhì)等塑性物質(zhì)的微孔隙尺寸和數(shù)量。Wu et al.[124]發(fā)現(xiàn)高的壓力會(huì)抑制油的裂解。隨著有機(jī)質(zhì)生烴的增加，由于油氣的滯留會(huì)產(chǎn)生異常高壓區(qū)，進(jìn)而形成微裂縫，當(dāng)油氣排出后微裂縫又趨向關(guān)閉。在構(gòu)造抬升區(qū)，泥頁(yè)巖中微裂縫廣泛發(fā)育，造成頁(yè)巖油氣的大量逸散[125-126]。

通過光學(xué)顯微鏡鑒定識(shí)別有機(jī)質(zhì)類型已有數(shù)十年的歷史[127-128]，但是在掃描電鏡下分辨有機(jī)質(zhì)顯微組成仍是當(dāng)前泥頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)特征研究的一個(gè)難點(diǎn)。雖然有學(xué)者提出了一些標(biāo)準(zhǔn)[129-131]，但并沒有被廣泛應(yīng)用。富硫有機(jī)質(zhì)的生烴門限要早于貧硫的有機(jī)質(zhì)[132-134]，這勢(shì)必會(huì)影響其孔隙結(jié)構(gòu)演化行為。另外，有機(jī)質(zhì)孔是否發(fā)育還與相應(yīng)的瀝青的類型有關(guān)，原生瀝青與運(yùn)移瀝青中有機(jī)質(zhì)孔的發(fā)育情況不一樣。原生瀝青和運(yùn)移瀝青在掃描電鏡下的最大區(qū)別是運(yùn)移瀝青常常在生成后短距離運(yùn)移至已形成的原生孔隙中，所以運(yùn)移瀝青往往沒有規(guī)則的形狀展布，并有可能包裹在礦物表面[134-135]。

一些術(shù)語(yǔ)，例如有機(jī)質(zhì)、瀝青、焦瀝青等，不同研究領(lǐng)域的學(xué)者應(yīng)用時(shí)可能會(huì)造成學(xué)科研究的混亂現(xiàn)象[132]。鑒于此，Mastalerz et al.[136]提出將VRo=1.5%以下，由干酪根初次裂解形成的瀝青稱為固體瀝青，其表面海綿狀孔隙不太發(fā)育，且形成的孔隙多以中—大孔為主；將VRo=1.5%以上，富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖中液態(tài)烴類發(fā)生二次裂解后的固體產(chǎn)物稱為焦瀝青，其表面發(fā)育大量的海綿狀孔隙，且形成的孔隙以微孔為主；而富硫有機(jī)質(zhì)固體瀝青和焦瀝青的界限則在VRo=1.3%左右。

需要特別注意的是，由于不同沉積環(huán)境下發(fā)育的泥頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)母質(zhì)來源存在較大的差異，這就意味著影響其孔隙結(jié)構(gòu)特征的主控因素不同。以四川盆地筇竹寺組及龍馬溪組海相頁(yè)巖為例，筇竹寺組頁(yè)巖中存在豐富的藻類等有機(jī)殘留體，龍馬溪組頁(yè)巖中存在豐富的筆石殘留體，這些有機(jī)殘留體在SEM鏡下具有高的面孔隙率以及低的分形維數(shù)，其表面形成的原始孔隙通常是相互連通的；然而，以鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組頁(yè)巖為例的陸相頁(yè)巖，母源有機(jī)殘留體中形成的原始孔隙往往在生烴過程中被改變[137]。Yang et al.[138]利用掃描電鏡和氣體吸附手段對(duì)我國(guó)不同沉積環(huán)境的富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖納米孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)以四川盆地下志留統(tǒng)龍馬溪組頁(yè)巖為代表的海相頁(yè)巖在孔隙結(jié)構(gòu)特征上明顯不同于以下二疊統(tǒng)山西組為代表的海陸過渡相富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖和以鄂爾多斯盆地三疊系延長(zhǎng)組7段的陸相頁(yè)巖。主要有如下諸點(diǎn)不同：海相頁(yè)巖的孔體積和孔比表面均大于過渡相及陸相頁(yè)巖，而在孔徑分布和孔形狀方面，海相頁(yè)巖的納米孔以小于10 nm的墨水瓶狀有機(jī)質(zhì)微中孔為主，過渡相和陸相富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖則發(fā)育30～70 nm的黏土礦物狹縫孔。此外，在對(duì)孔體積和孔比表面積的貢獻(xiàn)方面，海相頁(yè)巖中有機(jī)質(zhì)孔的貢獻(xiàn)率要大一些，而過渡相及陸相富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖中與黏土礦物相關(guān)的孔隙貢獻(xiàn)率要更大一些。同時(shí)，Wang et al.[38]通過對(duì)比典型的海陸相沉積富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖地質(zhì)特征，發(fā)現(xiàn)雖然海陸相頁(yè)巖的礦物組成上有一定的相似性，但在含量上存在較大的差異。這種差異導(dǎo)致了成巖過程中巖石的抗壓實(shí)作用能力不同，進(jìn)而影響頁(yè)巖中礦物相關(guān)孔的形成。并且，海相富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)孔主要呈蜂窩狀，而陸相頁(yè)巖中則主要以分散的有機(jī)質(zhì)孔和黏土礦物微裂縫為主。因此不同沉積環(huán)境下形成的富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖，其孔隙結(jié)構(gòu)特征主要受有機(jī)質(zhì)母質(zhì)來源的控制。

對(duì)于低成熟的頁(yè)巖油儲(chǔ)層，由于自生有機(jī)質(zhì)孔隙在未熟—低熟階段可能尚未發(fā)育[82]，因此其儲(chǔ)層孔隙類型主要由大量無機(jī)孔[139]以及少量繼承性的有機(jī)質(zhì)孔組成。在未熟—低熟階段，黏土礦物層間孔（晶間孔）貢獻(xiàn)了低熟泥頁(yè)巖孔隙的大多數(shù)，頁(yè)巖油儲(chǔ)層空間的形成與黏土礦物的成巖演化有密切關(guān)系[140]。隨著熱演化程度的增加，泥頁(yè)巖中干酪根產(chǎn)生的有機(jī)酸對(duì)長(zhǎng)石、白云石等碳酸鹽類礦物逐漸溶蝕，產(chǎn)生一些礦物溶蝕孔。另外，姜在興等[141]認(rèn)為頁(yè)巖油也可以以游離態(tài)的形式賦存于（微）裂縫中。

總結(jié)來看，富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)特征的變化，受到多重因素的共同控制。沉積環(huán)境決定了富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖的有機(jī)質(zhì)豐度、類型以及顯微組成和礦物組成，而盆地埋藏史和熱史決定了富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖的生排烴過程。不同沉積環(huán)境下形成的富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖有機(jī)地球化學(xué)特征以及礦物學(xué)特征存在明顯的差異，有機(jī)質(zhì)母質(zhì)來源的差異控制了泥頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)孔隙的發(fā)育潛能，而有機(jī)質(zhì)含量以及礦物組成等因素控制了泥頁(yè)巖孔隙的發(fā)育類型，熱演化程度則影響泥頁(yè)巖微孔隙的演化和發(fā)育，構(gòu)造等作用則對(duì)早期形成的微孔隙有一定的改造作用。但是，在分析過程中需要注意泥頁(yè)巖的強(qiáng)非均質(zhì)性的影響。

3 熱模擬實(shí)驗(yàn)在評(píng)價(jià)富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)演化特征中的應(yīng)用

巖石的形成是一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間的地質(zhì)過程，而某一地質(zhì)歷史時(shí)期巖石的狀態(tài)是既定的。換句話說，要想完整獲取富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)演化規(guī)律，僅僅根據(jù)實(shí)際的地質(zhì)樣品存在較大的難度。難度在于難以發(fā)現(xiàn)一套熱演化程度序列完整的富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖，該套富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖的沉積環(huán)境、有機(jī)組成、礦物組成等因素都較為一致。以德國(guó)北部多爾斯階下部Posidonia頁(yè)巖為例，這套頁(yè)巖是歐洲主要的烴源巖之一[142-143]，Wickensen、Harderode以及Haddessen三個(gè)鉆井分別代表低熟、成熟、高熟的烴源巖樣品[92,144]。顯然，這樣的一套樣品序列是很少見的。因此，對(duì)低熟樣品進(jìn)行不同溫度序列的生排烴熱模擬實(shí)驗(yàn)成為完整獲取富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)特征演化規(guī)律的理想手段。

生排烴熱模擬實(shí)驗(yàn)可以分為開放體系、半開放（半封閉）體系、封閉體系。作為研究干酪根生烴熱解實(shí)驗(yàn)的重要熱解體系，實(shí)驗(yàn)體系與地質(zhì)過程的匹配問題一直是學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)體系與地質(zhì)條件越相似，這種體系所獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也就越與地質(zhì)歷史過程的產(chǎn)物更相近。典型的開放體系人工模擬實(shí)驗(yàn)以巖石熱解儀（Rock-Eval）最為常用，封閉體系人工模擬實(shí)驗(yàn)則以黃金管熱模擬實(shí)驗(yàn)為代表。根據(jù)實(shí)驗(yàn)體系的不同，其所獲取的結(jié)果存在差異。封閉體系實(shí)驗(yàn)中生成的產(chǎn)物未脫離實(shí)驗(yàn)體系，往往還要繼續(xù)進(jìn)行熱裂解；開放體系實(shí)驗(yàn)中生成的產(chǎn)物完全脫離了整個(gè)實(shí)驗(yàn)體系，未能參加進(jìn)一步的熱演化過程。很明顯，兩種體系所生成的油和氣的量存在一定的差異，這勢(shì)必會(huì)影響富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖在熱模

擬實(shí)驗(yàn)過程中的孔隙結(jié)構(gòu)演化特征。同時(shí)，自然界真正的烴源巖熱演化生排烴過程并不是絕對(duì)的封閉或者開放體系，烴源巖生成油氣后會(huì)有部分排出從而不會(huì)被進(jìn)一步裂解，而另一部分產(chǎn)物則會(huì)滯留在烴源巖中繼續(xù)進(jìn)行裂解。也就是說，真正接近地質(zhì)過程的熱模擬實(shí)驗(yàn)體系是一種半開放半封閉的實(shí)驗(yàn)體系[145]。關(guān)于半開放半封閉實(shí)驗(yàn)體系，前人已經(jīng)有了一定的關(guān)注，并進(jìn)行了富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖生排烴過程和孔隙結(jié)構(gòu)演化的研究[55,105,124,146]。Guo et al.[146]對(duì)延長(zhǎng)組II型干酪根進(jìn)行了封閉和半封閉兩種不同的熱模擬實(shí)驗(yàn)體系研究，發(fā)現(xiàn)半封閉實(shí)驗(yàn)體系中瀝青的二次裂解顯然要慢于封閉體系，而在半封閉體系熱模擬實(shí)驗(yàn)中有機(jī)質(zhì)的碳損失程度（6%）要高于封閉體系中的碳損失程度（＜3%）。此外，在固體殘?jiān)目紫督Y(jié)構(gòu)變化上，半封閉實(shí)驗(yàn)中自生油窗之后孔體積有明顯的升高，而在封閉體系中孔體積的增加量很小。顯然，這種差別主要是與液態(tài)烴的排出以及滯留瀝青的裂解過程有關(guān)。因此，在選擇相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)體系時(shí)，要注意不同體系對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)物的地球化學(xué)行為的影響以及與地質(zhì)過程的可對(duì)比性。同時(shí)，還要考慮到是否加水的實(shí)驗(yàn)條件，因?yàn)樗拇嬖跁?huì)為烴源巖生排烴過程提供大量的H源，改變產(chǎn)物的相對(duì)含量[147-148]，可能會(huì)對(duì)泥頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)的演化過程產(chǎn)生影響。

4 富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)演化模型

目前關(guān)于富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)演化模型爭(zhēng)議較多，分歧性較大。由于有機(jī)質(zhì)孔占了富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖孔隙的很大部分，因此以下討論主要基于有機(jī)質(zhì)孔的演化。代表性的演化模型有三種觀點(diǎn)：

（1）認(rèn)為富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)孔隙度隨成熟度的增加而呈單調(diào)增加的趨勢(shì)。Jarvie et al.[7]認(rèn)為富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)孔隙度隨著生烴量的增加而增高，同時(shí)富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)孔隙度隨有機(jī)質(zhì)生氣量增加而表現(xiàn)出上升的趨勢(shì)。此外，Cander[149]也發(fā)現(xiàn)在埋深超過3000 m后，有機(jī)質(zhì)孔隙度呈不斷上升的趨勢(shì)。也就是說，隨著有機(jī)質(zhì)逐漸成熟，伴隨著干酪根熱解、裂解以及液態(tài)烴裂解生氣的進(jìn)行，有機(jī)質(zhì)孔隙度不斷增加。這個(gè)觀點(diǎn)也在國(guó)內(nèi)比較盛行。這種規(guī)律不僅在實(shí)際的地質(zhì)樣品中被觀察到，也可在富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖熱模擬實(shí)驗(yàn)中獲得。如Sun et al.[55]通過對(duì)鄂爾多斯盆地富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖進(jìn)行熱模擬實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著有機(jī)質(zhì)成熟度不斷升高，孔隙的累計(jì)孔體積和累計(jì)孔比表面積出現(xiàn)上升的趨勢(shì)，間接表明有機(jī)質(zhì)孔隙度隨成熟度的升高而增加。

（2）富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)孔隙度隨成熟度的增加而呈階段變化的趨勢(shì)。王飛宇等[150]認(rèn)為當(dāng)Ro為1.3%～2.0%時(shí)富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖孔隙度總體隨成熟度升高而增加，而當(dāng)Ro>2.0%時(shí)有機(jī)質(zhì)孔隙度隨埋深增加而降低。Mastalerz et al.[79]通過研究泥盆系和密西西比系New Albany頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)特征，提出了一個(gè)富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)的演化概略圖（圖3）。他們認(rèn)為有機(jī)質(zhì)從早成熟階段向晚成熟階段演化過程中，總孔隙度出現(xiàn)大幅度的下降。而當(dāng)Ro為1.15%～1.41%時(shí)，出現(xiàn)了新的孔隙致使孔體積大幅增加并伴隨著相應(yīng)孔徑的重排，即從低熟到成熟頁(yè)巖的轉(zhuǎn)變使微孔相對(duì)富集而孔徑較大的孔如中孔等有下降的趨勢(shì)，而從成熟到過熟頁(yè)巖的演化過程中則又形成中孔。新孔隙的產(chǎn)生與有機(jī)質(zhì)在早期成熟階段轉(zhuǎn)化為烴類有關(guān)，在高成熟階段則與烴類二次裂解有關(guān)，而孔隙度的間歇性下降則被解釋為石油和瀝青填充孔隙，從而減少了孔隙空間。此外，Chen et al.[24]將有機(jī)質(zhì)孔的發(fā)育與變化劃分為三個(gè)階段：當(dāng)Ro為0.6%～2.0%時(shí)，由于生油窗內(nèi)油氣對(duì)有機(jī)質(zhì)孔的充填以及瀝青裂解導(dǎo)致孔隙度呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)；當(dāng)Ro為2.0%～3.5%時(shí)，焦瀝青中形成大量的海綿狀孔隙，有機(jī)質(zhì)孔進(jìn)一步發(fā)育；當(dāng)Ro>3.5%時(shí)，有機(jī)質(zhì)孔出現(xiàn)破壞和轉(zhuǎn)化，相對(duì)小尺度的孔隙向相對(duì)大尺度的孔隙轉(zhuǎn)化。

（3）富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)演化無固定模式。正如前面所述，富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖的孔隙結(jié)構(gòu)的演化受多重因素的影響，這就使得許多學(xué)者的研究結(jié)果存在一定的差異或者獲得互相矛盾的結(jié)果。雖然富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)孔隙度隨成熟度的增加而呈單調(diào)增加的模型被大多數(shù)學(xué)者所接受，但是越來越多的研究揭示出不同的孔隙結(jié)構(gòu)演化規(guī)律，豐富和復(fù)雜了對(duì)富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)演化過程的認(rèn)識(shí)。然而，有機(jī)質(zhì)孔發(fā)育的下限以及上限仍然需要大量研究。

圖3 New Albany頁(yè)巖生排烴過程中孔隙度變化（修改自Mastalerz et al.[79]）Fig.3 Changesin porosity duringhydrocarbon generation and expulsion in New Albany shale（modified from Mastalerz et al.[79]）

事實(shí)上，對(duì)于富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖孔隙演化特征的研究，以上所述的各個(gè)模式似乎都是建立在研究者以有限樣品研究的基礎(chǔ)上所得出的結(jié)論，這些獨(dú)立的結(jié)論是否具有普遍性、所選擇的樣品是否具有強(qiáng)的代表性？這些問題都值得深思。雖然泥頁(yè)巖中普遍存在有機(jī)質(zhì)孔，但到目前為止，這種有機(jī)質(zhì)孔的形成似乎并不與任何一個(gè)單一的影響因素有明顯的、清楚的關(guān)系，而是多個(gè)因素的相互作用的結(jié)果?？梢钥隙ǖ氖牵诟挥袡C(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)演化過程中，生油窗范圍內(nèi)形成的液態(tài)烴充填原生孔隙的這種現(xiàn)象是普遍存在的，因此孔隙結(jié)構(gòu)的演化規(guī)律應(yīng)該呈階段性變化。但高演化階段（Ro>3%）富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)如何演化，如熱模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果所顯示的孔隙繼續(xù)增加還是由于有機(jī)質(zhì)碳化物充填導(dǎo)致孔隙的再度下降，還需進(jìn)一步研究確認(rèn)。這對(duì)于查明我國(guó)南方下古生界海相頁(yè)巖孔隙孔徑隨時(shí)代越老越小特征[25]的形成機(jī)理具有重要的意義。

5 存在問題及研究展望

目前，關(guān)于富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)的演化研究仍處于不斷探索階段。富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)的演化過程不是一個(gè)單一因素作用的結(jié)果，而是多個(gè)因素相互作用、互相耦合的結(jié)果。沉積環(huán)境決定了富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖的有機(jī)質(zhì)豐度、類型以及顯微組成和礦物組成，而盆地埋藏史和熱史決定了富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖的生排烴過程。同時(shí)，由于富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖中有機(jī)質(zhì)—黏土礦物納米地質(zhì)體的存在，也要注意這種有機(jī)質(zhì)—黏土礦物納米復(fù)合體對(duì)有機(jī)質(zhì)生排烴過程中有機(jī)質(zhì)孔形成的影響。在總結(jié)前人研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，還有一些問題仍需要進(jìn)一步研究：

（1）不同沉積環(huán)境下發(fā)育的富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖的有機(jī)質(zhì)母質(zhì)來源不同，可能會(huì)造成不同的沉積環(huán)境中的泥頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)演化模式不同，因此需要分別研究。

（2）TOC對(duì)泥頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)特征的影響似乎存在一個(gè)門檻值，當(dāng)研究泥頁(yè)巖的TOC低于該門檻值時(shí)，有機(jī)質(zhì)豐度增加引起泥頁(yè)巖孔隙的增加；而當(dāng)研究泥頁(yè)巖的TOC高于該門檻值時(shí)，有機(jī)質(zhì)豐度過高導(dǎo)致泥頁(yè)巖更容易被壓實(shí)，造成孔隙的降低。然而，如何確定這個(gè)門檻值還需要大量研究。

（3）自生有機(jī)質(zhì)孔在哪個(gè)成熟度階段開始出現(xiàn)，高演化階段富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)演化行為以及有機(jī)質(zhì)孔的演化模式和機(jī)理仍需進(jìn)一步確認(rèn)，即有機(jī)孔發(fā)育的上下限還不清楚。我國(guó)南方地區(qū)下古生界海相泥頁(yè)巖熱成熟度普遍在過熟階段，Ro在2.0%～5.0%范圍內(nèi)變化。高的熱演化程度是否會(huì)導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)碳化，碳化物再度充填孔隙呢？

（4）如何在掃描電鏡下有效的識(shí)別有機(jī)質(zhì)顯微組成。

另外，還需要注意一些術(shù)語(yǔ)的使用，例如關(guān)于“瀝青”這一術(shù)語(yǔ)在不同的熱演化階段應(yīng)如何規(guī)范使用。遺憾的是，到目前為止還沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)去分辨及確定泥頁(yè)巖中有機(jī)質(zhì)的存在形式，也沒有將一些相關(guān)術(shù)語(yǔ)進(jìn)行統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化，也就是說很多情況下取決于研究者的主觀辨認(rèn)能力以及研究目的，這更加加劇了富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)演化特征研究的復(fù)雜性。此外，應(yīng)用多種學(xué)科理論以及更精密的儀器對(duì)富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖納米級(jí)孔隙結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行更加精細(xì)地定性定量分析，將泥頁(yè)巖微孔隙空間準(zhǔn)確、直觀的表征出來，以進(jìn)一步完善頁(yè)巖油氣基礎(chǔ)研究理論。