我院地质系何金先老师指导的本科生丁晨龙在国际SCI期刊《Minerals》上发表了题为“Nanometer Pore Structure Characterization of Taiyuan Formation Shale in the Lin-Xing Area Based on Nitrogen Adsorption Experiments”的研究成果。
图1 鄂尔多斯盆地临兴地区地质背景图及采样点分布图
鄂尔多斯盆地是我国重要的陆相页岩气勘探区（图1）。页岩储层的微孔结构对页岩气评价具有重要意义。下二叠统太原组是该区的主要勘探层段。为了研究临兴地区太原组页岩储层的纳米孔隙结构，主要通过氮气吸附实验，分析了储层的微观孔隙结构特征（图2）。计算了页岩的比表面积、孔隙体积、孔隙分布等孔隙结构参数；分析了孔隙结构对页岩气储集的意义；并对孔隙发育的主要控制因素进行了评价。
该论文的研究结果表明：
（1）研究区太原组页岩样品的表面积和孔体积分别为0.141–2.188 m2/g和0.001398–0.008718 cm3/g。根据国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）的分类，中孔和大孔在孔结构中占主导地位，并存在一定数量的微孔。吸附曲线类似于标准的IV（a）型等温线，回线曲线类型主要类似于H3和H4型，表明大多数孔隙以开放型孔隙为主，如平行板状孔隙和楔形狭缝孔隙。微孔和中孔提供了绝大多数的比表面积，是页岩中气体吸附的主要区域。
（2）中孔和大孔提供了绝大多数的孔隙体积，是页岩中天然气的主要储存区。总有机碳与总孔体积和比表面积没有显著的线性关系。镜质组反射率（Ro）与比表面积没有显著相关性，但与总孔隙体积的“U”曲线相关性较低。石英含量与比表面积和总孔隙体积之间没有体现相关性。此外，粘土矿物含量与总比表面积和总孔隙体积之间没有显著的相关性。
图2 研究区太原组煤系泥页岩的氮气吸附与解吸曲线：(A) LX1-1, (B) LX1-2, (C) LX1-3, (D) LX2-1, (E) LX3-1, (F) LX4-1, (G) LX5-1, (H) LX5-2, (I) LX6-1, (J) LX7-1, (K) LX7-2, (L) LX7-3.
（3）总有机碳TOC与总孔隙体积没有显著的线性关系，与比表面积也没有相关性。总比表面积和镜质组反射率（Ro）之间没有相关性，而总孔隙体积和玻璃体反射率与“U”曲线之间的相关性较低，这可能是由于页岩中有机孔隙的比例相对较小。有机质和成熟度对页岩样品孔隙的影响较小；有机物的作用是生成烃类，而不是充当烃类储集体。石英含量与比表面积或总孔隙体积无关。我们推测石英在构建矿物骨架中起着重要作用。
（4）粘土矿物含量与总比表面积和总孔隙体积之间没有显著相关性。页岩的比表面积和总孔隙体积可能受到粘土矿物和石英的影响。由于石英的存在，页岩的比表面积和总孔隙体积之间的关系更加复杂，间接影响了粘土矿物对页岩比表面积与总孔隙体积的作用，使这种关系更加复杂和难以确定清楚。
国际期刊《Minerals》是SCI收录，JCR - Q2 (Mining & Mineral Processing)，最新影响因子2.5。
本文的第一作者丁晨龙是我院地质系资源勘查工程专业2018级本科生，本文的通讯作者是地质系何金先老师，其他作者还包括中国科学院地球化学研究所博士生吴泓辰和我院地质系教师张晓丽老师。
此外，资源勘查工程专业培养实行本科导师制，资源勘查工程专业2018级本科生丁晨龙，本科导师为地质系何金先老师。丁晨龙同学积极参与本科导师何金先老师的科研项目，以第一作者身份在国际SCI期刊《Minerals》发表论文；同时还在何金先老师的指导下，申请并获批了2020年度国家级大学生科技创新项目“徐州柳新地区富硒土壤多环芳烃地球化学特征及生态风险评价”（负责人：丁晨龙），并根据该项目成果发表了中文科技核心论文1篇：
[1]丁晨龙, 何金先, 程晓雪, 黄成, 吴泓辰. 徐州柳新地区耕地土壤Se-Hg-Cd-Pb元素地球化学特征与生态风险评估[J]. 矿产与地质, 2022, 36 (05): 1056-1066.
论文引用格式：Ding Chenlong, Jinxian He, Hongchen Wu, et al. Nanometer Pore Structure Characterization of Taiyuan Formation Shale in the Lin-Xing Area Based on Nitrogen Adsorption Experiments[J].Minerals, 2021, 11(3): 298. https://doi.org/10.3390/min11030298.
论文链接：https://doi.org/10.3390/min11030298.
