汞化学地层学是重建深时火山活动及其环境效应的重要手段。其应用前提是沉积汞信号在埋藏和热演化过程中基本保持稳定。然而，富有机质页岩作为沉积汞的主要载体，在热演化过程中会发生有机质转化、黏土矿物转变以及油气生排滞，可能改变汞的赋存状态与分配，进而改造原始汞地球化学记录。针对这一问题，兰州大学地质科学与矿产资源学院盆山构造与油气资源团队宋董军青年研究员通过对低熟与高熟富有机质泥页岩开展高温高压热模拟实验，系统研究了页岩成烃—成熟—碳化过程中汞的地球化学演变行为。

研究发现，页岩中的汞亏损并非匀速发生，而是集中在生油窗阶段。随着液态烃大量生成，全岩汞含量和Hg/TOC显著下降，封闭与半封闭体系汞损失分别可达约90%和84%，Hg/TOC损失约83%和81%。这一阶段流失的汞主要为无机矿物结合汞（图1），指示黏土矿物转化和汞向液态烃迁移可能是关键机制。进入生气和碳化阶段后，汞损失明显减弱，且更多涉及有机络合态汞。进一步分析表明，汞损失的程度和类型主要受热成熟度和油气排滞过程控制，而非单纯由热解温度决定。生气阶段干酪根汞含量升高，反映油裂解形成的焦沥青对汞的继承；碳化阶段有机汞释放，汞热脱附曲线由宽峰/多峰向单峰转变（图2），表明有机汞相逐渐均一化，芳香结构可能是控制有机质络合汞的重要因素。

该研究表明，热成熟作用和油气生排滞可系统改造富有机质页岩的原始汞信号，尤其在高过成熟页岩中可能掩盖与大火成岩省（LIP）活动相关的汞异常。因此，汞化学地层学应用需考虑热成熟改造效应，并加强沉积汞赋存相研究；同时，油气中的汞信号可能为油源对比、烃源岩形成环境和油气生成史等提供新线索。

研究结果以“页岩成熟过程驱动汞幕式亏损：汞化学地层学应用的潜在挑战”、“Episodic mercury depletion related to shale maturation: An overlooked challenge to the mercury chemostratigraphy applications”为题分别在线发表于地学权威期刊《中国科学：地球科学》和《Science China: Earth Sciences》。兰州大学地质科学与矿产资源学院宋董军青年研究员为论文第一作者，宋董军青年研究员与戴霜教授为共同通讯作者，共同作者包括学院研究生洪一峰、张靖宇、方信楠、秦子航及米兰比可卡大学Eduardo Garzanti教授。该成果受甘肃省重大专项计划项目（26ZDFM001）、国家自然科学基金（42402138）及兰州大学人才队伍建设经费项目等资助。

图 1. 热演化过程中低熟（a）和高熟（b）页岩的无机汞演变特征

图 2. 半封闭热模拟前后高熟页岩干酪根样品的汞热脱附曲线

论文信息：

宋董军, 洪一峰, 张靖宇, 方信楠, 秦子航, Garzanti E, 戴霜. 2026. 页岩成熟过程驱动汞幕式亏损：汞化学地层学应用的潜在挑战. 中国科学: 地球科学, doi: 10.1360/N072025-0834.

Song D, Hong Y, Zhang J, Fang X, Qin Z, Garzanti E, Dai S. 2026. Episodic mercury depletion related to shale maturation: An overlooked challenge to the mercury chemostratigraphy applications. Science China Earth Sciences, https://doi.org/10.1007/s11430-025-2034-6.