不同含水条件下蒙脱石对有机质高温催化的控制机理及油气地质意义

黏土矿物催化有机质生烃对油气生成演化起着重要作用。蒙脱石（MT）加热易于脱水，但目前对不同脱水程度的MT催化有机质热裂解的机制认识仍不清楚，且外源水对MT催化效率的抑制机制也仍存在争议。本研究通过设计开展不同脱水程度MT（150 ℃脱水蒙脱石-150 ℃ MT、250 ℃脱水蒙脱石-250 ℃ MT）、正常MT、MT+水、MT+含盐酸溶液等多种无机组合与十八烷酸（OA）反应的系列热模拟实验（340 ℃、10天），结合反应物演化特征（XRD/FTIR/SSNMR/SEM）、不同温度下矿物固体酸位变化特征（NH3-TPD/FTIR）与产物定量解析（GC/GC-MS），系统分析了矿物水和外源水对有机质裂解路径的差异化调控机制。结果表明：黏土矿物水通过调控固体酸位点类型（B酸、L酸）和数量显著影响反应路径，外源水阻碍有机质与固体酸位的直接接触而抑制催化作用。与未处理MT相比，150 ℃ MT-OA体系因剩余少量层间水，极化效应强，增加B酸位点，显著增强碳正离子机制，提升异构烷烃产率；而250 ℃ MT-OA体系矿物层间水基本完全脱除，B酸较少且层内L酸位点暴露，促进脱羧并生成更多CO2；与加入外源水体系相比，加入盐酸溶液提供额外液态H+不能增强碳正离子机制，这表明碳正离子机制是与固体酸位点关联的质子引发的，MT等黏土矿物对有机质裂解催化的本质是界面化学反应，需要矿物和有机质直接接触才能进行，外源水的加入通过阻隔MT与OA接触，显著降低其催化效率。本研究揭示了不同含水条件下MT催化有机质热裂解的控制机理，深化了我们对沉积盆地内烃源岩热演化过程中烃类生成机制的认识。