古环境对页岩电阻率和极化率的控制机制——以四川南部龙马溪组页岩为例

《ACS Earth and Space Chemistry》：Controlling Mechanisms of Paleoenvironment on the Resistivity and Polarizability of Shale – A Case Study of the Longmaxi Formation Shale in Southern Sichuan

页岩沉积环境对其物性的影响机制研究

　　

页岩的矿物组成、含量以及有机质富集程度受到沉积环境的显著影响。然而，人们对沉积环境如何影响页岩的电阻率和极化率仍了解有限。本研究对来自Longmaxi地层（LMXF）的页岩进行了实验测试，采用了复电阻率、X射线衍射、有机地球化学、孔隙度、元素地球化学以及氩离子抛光扫描电子显微镜等技术。结果表明，LMXF的地层下部是在缺氧环境中沉积形成的，该环境具有较高的古生产力且碎屑输入量较低，因此形成了富含硅质的页岩。这部分页岩的特点是总有机碳（TOC）含量高、生物成因石英和黄铁矿富集、有机质孔隙发育良好、电阻率低且极化率较高。相比之下，LMXF的中上部则是在氧化-缺氧环境中沉积形成的，该环境古生产力较低且碎屑输入量较高，其特点是总有机碳含量低、黏土矿物含量高、电阻率高且极化率低。氧化还原条件与古生产力是影响总有机碳含量和生物成因石英形成的主要因素；黄铁矿的含量受氧化还原环境的影响，而黏土矿物和陆源石英的含量则受古气候及陆源物质输入的影响。有机质孔隙与其他类型孔隙之间的相互连接网络，以及黄铁矿的含量，是导致LMXF页岩具有高总有机碳含量和低电阻率的主要原因。黄铁矿的含量也会影响页岩的极化特性。氧化还原条件和古生产力对导电性和极化率具有正面影响，而陆源物质输入和古气候则对这两者具有抑制作用。