CN106248521B - 沉积物有机质早期成岩演化程度的热鉴定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及沉积物有机质成岩演化程度的鉴定方法，具体公开了一种沉积物有机质早期成岩演化程度的热鉴定方法。该方法包括：沉积物样品的预处理；沉积物样品热重分析；沉积物样品差示量热扫描；TGA图谱解译，获取热指标；DSC图谱解译，获取热指标；以及有机质与矿物质结合峰的定量分析。该方法通过检测沉积物有机质不同热解阶段的能量变化，定量分析沉积物有机质热解过程中伴随的热转变行为的问题，以及分析沉积物有机质与矿物质结合的稳定性，从而建立使用热分析表征沉积物有机质早期成岩演化程度的方法。
Description
技术领域
本发明涉及沉积物有机质成岩演化程度的鉴定方法，具体涉及一种沉积物有机质早期成岩演化程度的热鉴定方法。
背景技术
陆相沉积盆地有机质的热演化是其在地质-地化作用下形成石油的重要机理。对沉积物中有机质热演化特性的了解是分析石油形成机理的重要基础。目前对石油天然气的形成机理的报道主要分为两种理论：一是，干酪根晚期热降解作用生烃理论模式，已经被广泛应用于解释常规的石油、天然气的形成、演化和分布规律。二是，低熟油热演化生烃模式，主要关注成岩作用-深成作用早期阶段有机质对油气形成的贡献。DSC和TGA等高级热分析手段对陆相沉积盆地沉积物中有机质的实验结果，可以为第二种机理“有机质热演化”过程提供新的信息。
岩石热解技术目前是研究沉积物有机质中温和高温热解的重要技术，该技术最初被用于研究沉积岩和干酪根，现在已经被推广到表征近代沉积物有机质的研究中。岩石热解的原理是在特殊的裂解炉中，对分析样品进行程序升温,使样品中的烃类和干酪根在不同温度下挥发和裂解,然后通过载气的吹洗,使样品中挥发和裂解的烃类气体与样品残渣实现定性的物理分离。其第一个特征峰(S1，低于300℃)对应着自由烃类的量，第二个特征峰(S2，300到600℃之间)则代表来自干酪根裂解的烃类。岩石热解分析各个阶段的结构转变、热解峰温度、释放的挥发性有机组份都有研究报道，然而岩石热解无法获取热解过程中的热力学信息，无法检测到各个热解过程的吸热、放热动态，因此不能检测到沉积物有机质热解过程中的发生的不伴随失重的热转变行为，无法分析热力学信息和热分解过程的关系。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种通过检测沉积物有机质不同热解阶段的能量变化，定量分析沉积物有机质热解过程中伴随的热转变行为的问题，以及分析沉积物有机质与矿物质结合的稳定性，从而建立使用热分析表征沉积物有机质早期成岩演化程度的方法。
为实现上述目的，本发明的方案为：陆相沉积盆地中沉积物有机质早期成岩演化程度的热鉴定方法，包括以下步骤：
步骤一、沉积物样品的预处理
将采集到的沉积物柱芯分别进行分隔，分别装入一次性密封袋；冷冻干燥后称重，研磨，冷冻封存备用；
步骤二、沉积物样品热重分析(TGA)
将经过预处理的沉积物样品置于铂金托盘之中，由热重分析仪(TGA)进行热分析获取TGA曲线；
步骤三、沉积物样品差示量热扫描(DSC)
将经过预处理的沉积物样品置于标准铝盘之中，由差示量热扫描仪(DSC)进行热分析获取DSC图谱；
步骤四、TGA图谱解译，获取热指标
步骤二获得的TGA曲线，通过导数分析获取DTG曲线，通过onset分析获得主要热失重峰的起点、终点和峰温度，然后通过线性积分分析获取主要热失重峰的失重量；
步骤五、DSC图谱解译，获取热指标
步骤四获得的DSC图谱，通过onset分析获得主要吸热峰和放热峰的起点、终点和峰温度，然后通过线性积分分析获取主要热过程的能量变化；
步骤六、有机质与矿物质结合峰的定量分析
DSC具有和DTG两个主要的失重峰相对的两个主要的吸热峰，以及在这两个主要的吸热峰发生之前，存在两个次要的吸热峰，没有伴随着明显的失重过程；
所述两个主要的吸热峰代表有机质的热解情况，所述两个次要的吸热峰代表着有机质与粘土矿物的结合情况，它们仅存在于较深层沉积年代较久的沉积物样品中，对其进行定量分析，用于评价沉积物有机质早期成岩演化程度。
所述沉积物柱芯以1-3cm进行分隔。
所述步骤一中，经研磨后的沉积物样品，过80-100目筛。
所述步骤二和步骤三中的预处理的沉积物的量为9.5-10.5mg，优选为9.8-10.2mg。TGA和DSC测试过程中沉积物的量对TGA曲线和DSC图谱的精度影响较大，选择合适的沉积物量有利于鉴定方法的准确性。
所述步骤四采用Universal Analysis 2000软件对TGA曲线进行处理分析。
所述步骤五采用Universal Analysis 2000软件对DSC图谱进行处理分析。
所述热重分析，在氮气气氛下扫描样品，每个样品盘从室温以10-20℃ min-1的速率升温至110-130℃，并保持30-60min，再冷却至室温，以去除样品中的物理吸附水；热重分析程序以10-15℃ min-1的速率从室温升温到600-1000℃。
所述差示量热扫描分析，在氮气气氛围下进行，将经过预处理的粉末样品放入标准铝盘中，样品盘和对照盘的重量都经过称重，以提高DSC精度，保证其质量差在0.1mg之内；每个样品盘从室温以10-20℃ min-1的速率升温至110-130℃，并保持30-60min，再冷却至室温，以去除样品中的物理吸附水；DSC的样品分析程序以10-15℃ min-1的速率从室温升至600-1000℃。
所述热重分析与差示量热扫描分析中，样品盘的的升温速度率、升温温度以及分析程序的升温速率对应相同。
优选地，所述热重分析中，氮气的流量为80-100ml min-1，提高结果的准确性。
优选地，所述差示量热扫描分析，DSC实验过程中铝盘不加盖，并且使用较大的氮气流量80-100ml min-1，以减少实验过程中气态产物与样品发生二次反应带来结果的不确定性。
优选地，所述方法还包括对沉积物的总有机碳(TOC)测定，以及利用XRD检测沉积物中粘土矿物组分。TOC与主要热失重做相关分析，确定热失重主要是有机质的行为；XRD检测主要粘土矿物组分，排除矿物对热图谱特征的影响。
本发明将高级热分析方法对沉积物样品的分析方案进行了改进，将DSC能量变化峰中对应热失重的能量变化过程和对应热转变的能量变化过程分别进行分析，应用于陆相沉积盆地的沉积物柱芯中。改进后可以提取出有机质与粘土矿物结合强度的信息，并分析出结合信息随着沉积年代逐渐增长，从而实现检测沉积物有机质早期成岩演化程度的效果。
附图说明
图1沉积物部分样品XRD图谱；
图2G1+2与TOC相关性分析；
图3沉积物热参数随着沉积物埋藏年限的演变；
图4四种典型的DSC和DTG热分析曲线；
图5F2与G2线性关系；
其中，图1中，1-石英，2-方解石，3-霰石，4-斜长石。
具体实施方式
本发明所述的术语和技术缩略语：
TOC，total organic carbon,总有机碳；
TGA，thermal gravity analysis，热重分析；
DSC，differential scanning calorimetry,差示量热扫描。
实施例1
陆相沉积盆地中沉积物有机质早期成岩演化程度的热鉴定方法，包括以下步骤：
步骤一、沉积物样品的预处理
利用便携式重力型沉积物采样器，在博斯腾湖采集了60cm的柱芯沉积物，选取20片，现场分别以3cm分隔沉积物，分别装入一次性密封袋，排去袋中空气，运回实验室，沉积物样品冷冻干燥后称重，研磨过80目筛，冷冻封存备用。
步骤二、沉积物样品热重分析(TGA)
将10.0mg经过预处理的沉积物样品置于铂金托盘之中，由热重分析仪(TGA)进行热分析获取TGA曲线；
步骤三、沉积物样品差示量热扫描(DSC)
将10.0mg经过预处理的沉积物样品置于标准铝盘之中，由差示量热扫描仪(DSC)进行热分析获取DSC图谱；
步骤四、TGA图谱解译，获取热指标
使用Universal Analysis 2000软件打开TGA结果文件，通过导数分析获取DTG曲线，通过onset分析获得主要热失重峰的起点、终点和峰温度，然后通过线性积分分析获取主要热失重峰的失重量；
步骤五、DSC图谱解译，获取热指标
使用Universal Analysis 2000软件打开DSC结果文件，通过onset分析获得主要吸热峰和放热峰的起点、终点和峰温度，然后通过线性积分分析获取主要热过程的能量变化；
步骤六、有机质与矿物质结合峰的定量分析
DSC具有和DTG两个主要的失重峰相对的两个主要的吸热峰，以及在这两个主要的吸热峰发生之前，存在两个次要的吸热峰，没有伴随着明显的失重过程；
所述两个主要的吸热峰代表有机质的热解情况，所述两个次要的吸热峰代表着有机质与粘土矿物的结合情况，它们仅存在于较深层沉积年代较久的沉积物样品中，对其进行定量分析，用于评价沉积物有机质早期成岩演化程度。
本实施例的方法还包括对沉积物的总有机碳(TOC)测定，以及利用XRD检测沉积物中粘土矿物组分，作为分析的参考信息。TOC测定利用总有机碳分析仪(TOC-VCPH型，Shimadzu(岛津)公司)。
其中，热重分析是使用TGA(TA仪器公司的TGA Q50热重分析仪)来评估样品热失重过程和物理吸附水含量的方法。
热重分析在80ml min-1的氮气气氛下扫描样品，每个样品盘从室温以10℃ min-1的速率升温至110℃，并保持30min，再冷却至室温，去除样品中的物理吸附水；热重分析程序以10℃min-1的速率从室温升温到800℃。
差示量热扫描分析用DSC(TA仪器公司的DSC Q20差示量热扫描仪)进行。
差示量热扫描分析在80ml min-1的氮气气氛围下进行，将经过预处理的粉末样品放入标准铝盘(Lot no.900786.901；TA仪器公司)中，样品盘和对照盘的重量都经过称重，以提高DSC精度，保证其质量差在0.1mg之内；每个样品盘从室温以10℃ min-1的速率升温至110℃，并保持30min，再冷却至室温，以去除样品中的物理吸附水；DSC的样品分析程序以10℃ min-1的速率从室温升至600℃。
DSC实验过程中铝盘不加盖，以减少实验过程中气态产物与样品发生二次反应带来结果的不确定性。
结果分析：
1、柱芯沉积物年代分析
沉积物的年代使用137Cs计年法确定，137Cs是***散落在地球表面的人工放射性核素，半衰期为30.2年，被广泛的应用于现代湖泊计年。137Cs最主要的特征是大气核试验的起始年代1952年、核试验的峰值年代1963年及1986年切尔诺贝利核泄漏事件产生的137Cs散落峰。根据廖海清的报道：这个柱芯沉积物中，137Cs的变化规律非常明显，表明湖泊中不存在大规模扰动,沉积环境稳定。柱芯的60cm处具有明显的峰值分布，代表1964年的全球大气散落沉降峰值。由此计算出：柱芯沉积速率为1.40mm/a，60cm的沉积柱代表约430年的沉积和早期成岩演化过程。沉积物样品按照3cm一段分层，因此每层需要21.5年的沉积过程，每个沉积物样品的年代为21.5乘以层的编号(表1)。
2、XRD
图1展示了部分样品的XRD主要黏土矿物检测结果，方解石和石英石主要矿物组分，同时存在少量的霰石和斜长石。年代更久的沉积物样品中石英占更大比例，而年代近的沉积物中主要矿物逐渐变成方解石。
3、TGA
本实施例共进行了20个沉积物样品的热重分析。有机质的热解过程基本上发生在220-530℃这个温度区间内。沉积物样品的热失重过程主要分为3个阶段：第一个失重过程G1的温度范围是，对应的DTG峰值温度是287±14(272.87,300.93)℃；第二个失重过程G2的温度范围是489±14-516±12℃，对应的DTG峰值温度是496±17(478.67,512.39)℃。如表1所示，G1和G2温度范围内质量损失分别为3.10±2.20％和0.55±0.40％。
表1展示了不同深度样品的热重参数。如图1所示，G1和G2的总和G1,2与TOC有很好的线性关系(with r2＝0.946,p<0.001)，说明主要有机碳的热解在G1和G2这两个吸热分解过程中进行。G1峰可以用热不稳定碳的热解行为解释，这部分碳主要是有机质中存在的脂肪族和 羧基官能团。而G2峰则主要代表了含芳香结构分子的热分解。
如图3所示，年代较久远的沉积物切片其WG2的比重明显大于年代较短的沉积物切片。说明较稳定有机质组分的比例随着深度的增加逐渐升高。
4、DSC
本实施进行的20个沉积物样品的差热分析，DSC扫描结果表明有机质的热解主要发生在220-540℃这个温度范围内。DSC曲线能记录各个阶段的热降解吸热的不同类型特征，而DTG记录的是热失重特征。
沉积物样品的DSC曲线共表现出4个特征峰：如图5和表1所示，F1峰值温度是237.2±42.98(194.22,280.18)℃，F1峰的温度范围是180-400℃，对应的DTG峰为G1峰，峰值温度是286.90±14.03℃；F2峰值的温度范围是456.56±3.80；F3峰值温度是498.35±30.09(468.26，528.44)，F3的温度范围是456.72±40.49(416.23,497.2)-521.76±14.15(507.61,535.9)℃，对应的DTG峰为G2峰，峰值温度是495.53±16.86(478.67,512.39)℃；F4的峰值温度是575.36±0.50(574.86,575.86)。其中，F1、F3和F4是每个样品都具有的主要吸热峰，F2是仅部分样品表现出的吸热峰。F4是对应着573℃的α-石英向β-石英转变的吸热峰。
稳定碳的热解随着沉积年代的增加逐渐变化，表现出F1峰特征的变化，同时不稳定碳的演化表现为F2和F3峰特征的变化。根据DSC的F1热解峰，也即沉积物中labile carbon的特征，可以将沉积物切片分为3个主要类型。如图3所示，F1随着柱子深度增加变化趋势为，柱子上段为右侧突起的峰型(F1b型)，峰值温度为280℃左右，如1#；柱子中段为中间突起峰型，峰值温度为250℃左右，如7#；柱子下段主要为左侧突起峰型(F1a型)，峰值温度为180℃左右，如14#和17#。
F1是由F1a和F1b两个吸热峰组成，不同年代沉积物F1a和F1b的比重不同产生了F1出现不同峰型，F1峰值出现在在不同温度的现象。将DSC和DTG联立对比发现，F1b对应着G1的分解峰，因此F1b是由于有机质热解伴随的吸热过程产生的；而F1a没有相应的DTG峰，因此并不是由于吸热分解导致的，而应该是有机质热解的前驱步骤。
方解石和石英石是该沉积物样品的主要矿物组分，其DSC曲线与沉积物的热图谱进行了对比分析。方解石和石英的DSC曲线，除石英在575℃外有一个吸热峰外，在30-600℃范围内没有显著的特征峰，因此不会对DSC特征峰产生直接的影响。
5、热稳定性垂直分布
根据DSC的F2和F3峰，也即沉积物中稳定碳的特征，可以将沉积物切片分为3个主要类型。1-10#切片只表现出F3峰(样品1和7为例，如图4)，从11#沉积物样切片第一次出现460.37℃的吸热峰F2，并且随着深度增加逐渐增大。从14#开始，F2增大到F3范围内与之合并(样品17为例，如图4)。从18#开始，F2和F3融合后表现为一个峰F2,3。在沉积柱的上段，F2对F3峰产生影响之前，G2热重峰与F3吸热峰有好的相关性(如图5所示)，r2＝0.923,p<0.001，n＝13；然而对整个沉积柱而言，在F2对F3峰产生影响之后，G2失重峰与F3吸热峰的相关性就很差(如图5所示)，r2＝0.080,p＝0.225,n＝20。将各样品的DSC-DTG对比分析可以发现，F3与G2位于相同的温度范围内，F2并没有对应的DTG峰。因此DSC曲线的F3峰与DTG曲线的G2峰代表的是同一个吸热分解过程，即土壤有机质中的稳定碳组分厌氧慢热解过程。而F2应该是相转变等吸热过程，为F3的吸热分解过程积累能量，而F3对应的热解过程是吸热分解过程。DSC的F1和F3峰随着沉积柱深度的增加有显著的变化，F1a和F2所占比重都有明显增加。说明有机质的矿化程度和热稳定性都在逐渐上升。
随着沉积柱沉积时间的增加，湖泊沉积物有机碳的热稳定性逐渐提高。深层有机碳稳定性更强，是因为深层沉积物有机碳更多束缚于粘土矿物中，这是沉积物有机碳和粘土矿物之间化学的或物理化学结合的结果。有机质的稳定化是矿物组分化学特性产生的功能，多价阳离子的存在和矿物组分的表面可以吸附有机组分。矿物组分对有机质的吸附主要发生在多微孔结构，微孔中的强束缚力代表了不可能的吸附过程，因为解吸附速率非常低。这个机理极 大地降低了有机质的生物可利用性。
通过本实施例的方法，检测得到与岩石裂解法匀速热解研究相同的两个热解阶段，并且DSC提供更详细的焓变信息并检测到热解前的热转变过程，说明沉积物有机质的热稳定性随着年代逐渐增加，并且有机质与矿物质的结合作用也在逐渐增加。
实施例2
陆相沉积盆地中沉积物有机质早期成岩演化程度的热鉴定方法，包括以下步骤：
步骤一、沉积物样品的预处理
将采集到的沉积物柱芯分别以1cm进行分隔，分别装入一次性密封袋；冷冻干燥后称重，研磨过80-100目筛，冷冻封存备用；
步骤二、沉积物样品热重分析(TGA)
将9.8mg经过预处理的沉积物样品置于铂金托盘之中，由热重分析仪(TGA)进行热分析获取TGA曲线；
步骤三、沉积物样品差示量热扫描(DSC)
将9.8mg经过预处理的沉积物样品置于标准铝盘之中，由差示量热扫描仪(DSC)进行热分析获取DSC图谱；
步骤四、TGA图谱解译，获取热指标
使用Universal Analysis 2000软件打开TGA结果文件，通过导数分析获取DTG曲线，通过onset分析获得主要热失重峰的起点、终点和峰温度，然后通过线性积分分析获取主要热失重峰的失重量；
步骤五、DSC图谱解译，获取热指标
使用Universal Analysis 2000软件打开DSC结果文件，通过onset分析获得主要吸热峰和放热峰的起点、终点和峰温度，然后通过线性积分分析获取主要热过程的能量变化；
步骤六、有机质与矿物质结合峰的定量分析
DSC具有和DTG两个主要的失重峰相对的两个主要的吸热峰，以及在这两个主要的吸热峰发生之前，存在两个次要的吸热峰，没有伴随着明显的失重过程；
所述两个主要的吸热峰代表有机质的热解情况，所述两个次要的吸热峰代表着有机质与粘土矿物的结合情况，它们仅存在于较深层沉积年代较久的沉积物样品中，对其进行定量分析，用于评价沉积物有机质早期成岩演化程度。
本实施例的方法还包括对沉积物的总有机碳(TOC)测定，以及利用XRD检测沉积物中粘土矿物组分，作为分析的参考信息。TOC测定利用总有机碳分析仪(TOC-VCPH型，Shimadzu(岛津)公司)。
其中，热重分析是使用TGA(TA仪器公司的TGA Q50热重分析仪)来评估样品热失重过程和物理吸附水含量的方法。
热重分析在90ml min-1的氮气气氛下扫描样品，每个样品盘从室温以15℃ min-1的速率升温至120℃，并保持45min，再冷却至室温，去除样品中的物理吸附水；热重分析程序以12℃min-1的速率从室温升温到600℃。
差示量热扫描分析用DSC(TA仪器公司的DSC Q20差示量热扫描仪)进行。
差示量热扫描分析在90ml min-1的氮气气氛围下进行，将经过预处理的粉末样品放入标准铝盘(Lot no.900786.901；TA仪器公司)中，样品盘和对照盘的重量都经过称重，以提高DSC精度，保证其质量差在0.1mg之内；每个样品盘从室温以15℃ min-1的速率升温至120℃，并保持45min，再冷却至室温，以去除样品中的物理吸附水；DSC的样品分析程序以12℃ min-1的速率从室温升至800℃。
DSC实验过程中铝盘不加盖，以减少实验过程中气态产物与样品发生二次反应带来结果的不确定性。
实施例3
陆相沉积盆地中沉积物有机质早期成岩演化程度的热鉴定方法，包括以下步骤：
步骤一、沉积物样品的预处理
将采集到的沉积物柱芯分别以2cm进行分隔，分别装入一次性密封袋；冷冻干燥后称重，研磨过80-100目筛，冷冻封存备用；
步骤二、沉积物样品热重分析(TGA)
将10.2mg经过预处理的沉积物样品置于铂金托盘之中，由热重分析仪(TGA)进行热分析获取TGA曲线；
步骤三、沉积物样品差示量热扫描(DSC)
将10.2mg经过预处理的沉积物样品置于标准铝盘之中，由差示量热扫描仪(DSC)进行热分析获取DSC图谱；
步骤四、TGA图谱解译，获取热指标
使用Universal Analysis 2000软件打开TGA结果文件，通过导数分析获取DTG曲线，通过onset分析获得主要热失重峰的起点、终点和峰温度，然后通过线性积分分析获取主要热失重峰的失重量；
步骤五、DSC图谱解译，获取热指标
使用Universal Analysis 2000软件打开DSC结果文件，通过onset分析获得主要吸热峰和放热峰的起点、终点和峰温度，然后通过线性积分分析获取主要热过程的能量变化；
步骤六、有机质与矿物质结合峰的定量分析
DSC具有和DTG两个主要的失重峰相对的两个主要的吸热峰，以及在这两个主要的吸热峰发生之前，存在两个次要的吸热峰，没有伴随着明显的失重过程；
所述两个主要的吸热峰代表有机质的热解情况，所述两个次要的吸热峰代表着有机质与粘土矿物的结合情况，它们仅存在于较深层沉积年代较久的沉积物样品中，对其进行定量分析，用于评价沉积物有机质早期成岩演化程度。
本实施例的方法还包括对沉积物的总有机碳(TOC)测定，以及利用XRD检测沉积物中粘土矿物组分，作为分析的参考信息。TOC测定利用总有机碳分析仪(TOC-VCPH型，Shimadzu(岛津)公司)。
其中，热重分析是使用TGA(TA仪器公司的TGA Q50热重分析仪)来评估样品热失重过程和物理吸附水含量的方法。
热重分析在100ml min-1的氮气气氛下扫描样品，每个样品盘从室温以20℃ min-1的速率升温至130℃，并保持60min，再冷却至室温，去除样品中的物理吸附水；热重分析程序以15℃min-1的速率从室温升温到1000℃。
差示量热扫描分析用DSC(TA仪器公司的DSC Q20差示量热扫描仪)进行。
差示量热扫描分析在100ml min-1的氮气气氛围下进行，将经过预处理的粉末样品放入标准铝盘(Lot no.900786.901；TA仪器公司)中，样品盘和对照盘的重量都经过称重，以提高DSC精度，保证其质量差在0.1mg之内；每个样品盘从室温以20℃ min-1的速率升温至130℃，并保持60min，再冷却至室温，以去除样品中的物理吸附水；DSC的样品分析程序以15℃ min-1的速率从室温升至1000℃。
DSC实验过程中铝盘不加盖，以减少实验过程中气态产物与样品发生二次反应带来结果的不确定性。
以上对本发明实施例所提供的一种陆相沉积盆地中沉积物有机质早期成岩演化程度的热鉴定方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.陆相沉积盆地中沉积物有机质早期成岩演化程度的热鉴定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、沉积物样品的预处理
将采集到的沉积物柱芯分别进行分隔，分别装入一次性密封袋，冷冻干燥后称重，研磨，冷冻封存备用；
步骤二、沉积物样品热重分析
将经过预处理的沉积物样品置于铂金托盘之中，由热重分析仪进行热分析获取TGA曲线；
步骤三、沉积物样品差示量热扫描
将经过预处理的沉积物样品置于标准铝盘之中，由差示量热扫描仪进行热分析获取DSC图谱；
步骤四、TGA图谱解译，获取热指标
步骤二获得的TGA曲线，通过导数分析获取DTG曲线，通过onset分析获得主要热失重峰的起点、终点和峰温度，然后通过线性积分分析获取主要热失重峰的失重量；
步骤五、DSC图谱解译，获取热指标
步骤三获得的DSC图谱，通过onset分析获得主要吸热峰和放热峰的起点、终点和峰温度，然后通过线性积分分析获取主要热过程的能量变化；
步骤六、有机质与矿物质结合峰的定量分析
DSC具有和DTG两个主要的失重峰相对的两个主要的吸热峰，以及在这两个主要的吸热峰发生之前，存在两个次要的吸热峰，没有伴随着明显的失重过程；
所述两个主要的吸热峰代表有机质的热解情况，所述两个次要的吸热峰代表着有机质与粘土矿物的结合情况，它们仅存在于较深层沉积年代较久的沉积物样品中，对其进行定量分析，用于评价沉积物有机质早期成岩演化程度；
其中，所述步骤一中，经研磨后的沉积物样品，过80-100目筛；
所述方法还包括对沉积物的TOC测定，以及利用XRD检测沉积物中粘土矿物组分，TOC与主要热失重做相关分析，确定热失重主要是有机质的行为；XRD检测粘土矿物组分，用于排除粘土矿物对热图谱特征的影响。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沉积物柱芯以1-3cm进行分隔。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤二和步骤三中的预处理的沉积物的量为9.5-10.5mg。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤二和步骤三中的预处理的沉积物的量为9.8-10.2mg。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤四采用Universal Analysis2000软件对TGA曲线进行处理分析；所述步骤五采用Universal Analysis 2000软件对DSC图谱进行处理分析。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热重分析，在氮气气氛下扫描样品，每个样品盘从室温以10-20oC min-1的速率升温至110-130oC，并保持30-60min，再冷却至室温；热重分析程序以10-15oC min-1的速率从室温升温到600-1000oC。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述热重分析中，氮气的流量为80-100mlmin-1，提高结果的准确性。
8. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述差示量热扫描分析，在氮气气氛围下进行，将经过预处理的粉末样品放入标准铝盘中，样品盘和对照盘的重量都经过称重；每个样品盘从室温以10-20oC min-1的速率升温至110-130oC，并保持30-60min，再冷却至室温；DSC的样品分析程序以10-15oC min-1的速率从室温升至600-1000oC；
所述差示量热扫描分析中，样品盘的的升温速率、升温温度以及分析程序的升温速率，与热重分析中样品盘的的升温速度率、升温温度以及分析程序的升温速率对应相同。
9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述差示量热扫描分析，DSC实验过程中铝盘不加盖，并且使用较大的氮气流量80-100ml min-1，以减少实验过程中气态产物与样品发生二次反应带来结果的不确定性。
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| US4345913A (en) * | 1980-01-18 | 1982-08-24 | Eur-Control Kalle Ab | Method and apparatus for determining the lignin content in pulp |
| CN1837798A (zh) * | 2006-04-27 | 2006-09-27 | 国家***第一海洋研究所 | 用于海洋沉积物热导率原位测量***的测量装置 |
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|---|---|---|---|---|
| US4345913A (en) * | 1980-01-18 | 1982-08-24 | Eur-Control Kalle Ab | Method and apparatus for determining the lignin content in pulp |
| CN1837798A (zh) * | 2006-04-27 | 2006-09-27 | 国家***第一海洋研究所 | 用于海洋沉积物热导率原位测量***的测量装置 |
| CN102706911A (zh) * | 2011-05-11 | 2012-10-03 | 浙江长生鸟珍珠生物科技有限公司 | 利用热相变动力学差异结合xrd检测珍珠粉质量的方法及其应用 |
| CN105203579A (zh) * | 2015-09-14 | 2015-12-30 | 中国环境科学研究院 | 植物生物质木质素含量的热分析测定方法 |
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