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页岩孔隙结构影响到页岩气资源前景乃至后期开发工程,其中纳米级孔隙是主要研究对象。采集不同层系23件黑色页岩样品,对其物质组成和小于100nm孔隙的结构进行测试。结果显示:石炭系—二叠系山西组、太原组样品的总有机碳(TOC)平均含量低于上元古界洪水庄组和下马岭组样品,黏土矿物含量普遍高于洪水庄组和下马岭组并含有大量高岭石,平均孔比表面积和孔容由高到低依次为洪水庄组、下马岭组、山西组和太原组。黏土矿物含量、种类和TOC均显著影响到页岩的孔隙结构:在TOC<2%、2%~4.58%和>4.58%3个分布段,页岩样品孔比表面积和孔容与黏土矿物含量之间分别呈正相关关系,与TOC含量呈负相关关系;当TOC含量>4.58%时,TOC含量变化对孔隙结构的影响更为明显;而当TOC含量<2%时,黏土矿物含量和种类对孔隙结构的影响更为明显,其中以伊利石含量的影响为主,高岭石含量的影响较小。发现TOC含量/黏土矿物含量之比与孔比表面积和孔容的相关性良好,指示与有机质丰度增高引起的孔比表面积和孔容变化相比,黏土矿物含量增高对孔隙结构的改善效应更为明显,两者的分布关系也是孔隙结构的重要指示影响因素和表征。研究认为,山西组和太原组页岩孔隙结构受黏土矿物特征影响较大,下马岭组和洪水庄组页岩孔隙结构则更多地受到TOC含量的影响。