世界范圍內(nèi)存在許多頁巖地層，頁巖的微小孔隙中蘊(yùn)藏著石油和天然氣，被認(rèn)為是天然氣儲(chǔ)存場(chǎng)所。盡管在過去的兩年里，該場(chǎng)所產(chǎn)生的烴急劇增長，儲(chǔ)集巖表征仍然在識(shí)別實(shí)踐、在儲(chǔ)層中做出工程和生產(chǎn)決策中發(fā)揮重要作用。頁巖礦物學(xué)和地球化學(xué)方面的知識(shí)可以幫助人們預(yù)測(cè)潛在的鉆井問題，并影響鉆井的位置。
測(cè)定頁巖元素成分非常重要，能幫助人們分析影響油氣成藏的巖石性質(zhì)（孔隙度、滲透率以及特殊礦物存在度）。地層的氣體容量與頁巖的無機(jī)和有機(jī)組分有關(guān)，因此，可以利用金屬和有機(jī)材料之間的物理和化學(xué)相關(guān)性來測(cè)定頁巖中的天然氣含量。近的研究表明，氧化還原敏感痕量金屬的豐富度與富含有機(jī)物的地層有關(guān)。此外，頁巖中的C、H元素表明頁巖地層中可能存在烴類。對(duì)于巖石來說，含有C、H（有機(jī)物）越多，產(chǎn)生的天然氣就越多。
激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)（簡稱LIBS系統(tǒng)）具有理想的分析技術(shù)，能夠快速分析頁巖樣品的元素信息。利用LIBS分析頁巖核心樣品非常有利，因?yàn)樵撓到y(tǒng)具有快速原位分析能力，幾乎無需制樣，且能提供為特定樣品進(jìn)行多元素分析（包括C、H、N、O元素）。目前使用的用于頁巖巖心測(cè)井、制圖的技術(shù)不能同時(shí)測(cè)量上述所有元素，如果利用多種技術(shù)來獲取元素?cái)?shù)據(jù)時(shí)，分析過程則變得費(fèi)時(shí)費(fèi)力。此外，LIBS系統(tǒng)能對(duì)頁巖樣品進(jìn)行表面（空間）和深度分析。

此項(xiàng)研究利用J200激光光譜元素分析儀，對(duì)兩個(gè)從深度為7504英尺和7551英尺的氣井中采集的馬塞勒斯頁巖樣品進(jìn)行分析。并從兩個(gè)樣本中各選取8 mm x 8 mm的區(qū)域進(jìn)行制圖。探測(cè)到多個(gè)元素，如：Al, Ba, C, Ca, Fe, H, K, Mg, Na, O, Si, Sr, 以及Ti元素，針對(duì)某些元素收集的LIBS數(shù)據(jù)可以為各個(gè)樣品制作2D元素分布圖。圖1表示掃描區(qū)的Al元素典型圖。

兩個(gè)不同深度的馬塞勒斯頁巖樣品中Fe, Mg, Si, Al, 和Ca的LIBS元素圖

兩種不同深度的馬塞勒斯頁巖樣品中C、H元素的分布和含量比較