CN113533331B - 基于石盐包裹体进行深层古盐湖沉积温度确定的方法 - Google Patents

基于石盐包裹体进行深层古盐湖沉积温度确定的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于石盐包裹体进行深层古盐湖沉积温度确定的方法。所述方法包括：通过对获得的石盐样品薄片的显微分析，识别出其中的原生包裹体，采用低温测温技术和循环测温技术，结合H2O‑NaCl体系中低温温度‑成分相图，测定和获取石盐包裹体冰点温度、盐度、均一温度、其析出的石盐子矿物的熔化温度和盐度，确定深层古盐湖沉积温度。本发明的方法可通过蒸发矿物石盐包裹体获得准确的古盐湖沉积温度，不仅为深层古盐湖沉积环境的研究提出新的方法，而且能够为岩相古地理演化提供参考依据，进而提升对勘探与开发的认识。

Description

基于石盐包裹体进行深层古盐湖沉积温度确定的方法
技术领域
本发明涉及属于石油勘探和开发的技术领域。
背景技术
石盐是重要的蒸发矿物之一，其在结晶过程中捕获的原生包裹体，保存了沉积时的温度、成分等重要地质信息，是研究全球气候变化以及油气盖层形成条件的重要载体。但石盐是一种硬度低、塑性强、水溶性高的包裹体主矿物，在后期埋藏演化过程中容易发生破碎、塑性变形、重结晶等次生变化，进而造成其中的包裹体发生拉伸、泄露、体积增大甚至破裂再充填等不可逆的变化。因此在经历了复杂的地质演化过程之后，石盐中的原生包裹体会发生怎样的物理化学变化，是否还能够保存捕获时的地质信息等问题为石盐包裹体均一温度及其环境和地质意义的研究造成巨大困扰，急需一种新的技术方法，以准确的获取沉积期环境温度的信息。
发明内容
针对上述背景技术存在的问题，本发明的目的在于提供基于石盐包裹体对深层古盐湖沉积温度的恢复方法，其可准确获得沉积期环境温度信息。
本发明的技术方案如下：
基于石盐包裹体进行深层古盐湖沉积温度确定的方法，其包括：
基于石盐包裹体进行深层古盐湖沉积温度确定的方法，其特征在于：包括：
S1根据对地质背景资料及沉积岩石学特征的分析，从岩心样品中遴选厚层、具沉积韵律互层特征、样品上未发生构造变形等作用的石盐样品；
S2通过干切的方法对所得样品进行前处理，对干切后的样品通过干磨进行制片，对所得样品薄片通过双载玻片夹持进行保存；
S3将所得双载玻片夹持的样品薄片通过显微结构分析，并依据其中赋存主矿物的晶体生长特征，确定样品的岩相学特征，并依据样品的包裹体群和/或带与赋存矿物的位置关系，识别出样品中的原生包裹体，并逐一进行标定、编号；
S4基于识别并标定出样品的原生包裹体，通过循环测温方法，测定包裹体的冰点温度，并依据H2O-NaCl二元体系低温相图，得到对应温度的包裹体盐度；
S5通过低温测温及分段加热的方法，获得完成步骤S4后的包裹体的均一温度；
S6基于所述冰点温度和所述均一温度的双变量相关分析，获得包裹体的演化特征，基于所述包裹体盐度和所述均一温度的双变量相关分析，判别包裹体的原生性并确定其中原生包裹体的初始形成温度和盐度；
S7选定均一温度和盐度均与所述初始形成温度和盐度相近的包裹体，采用低温冷冻和循环测温技术，选取分段冷冻/加热测温方法，使包裹体中析出石盐子矿物，并测定析出的石盐子矿物的熔化温度和对应的盐度；
S8根据H2O-NaCl二元体系低温相图，结合所述地质背景资料获得的沉积演化背景、石盐形成条件和古生物温度指标，综合分析所得包裹体初始形成温度和盐度、冰点温度及所得子矿物的熔化温度是否可与其沉积埋藏环境相适应，若相互适应，则所得子矿物的熔化温度即可代表深层古盐湖的沉积温度。
根据本发明的一些优选实施方式，所述S1中，所述厚层为厚度大于10cm的样品。
根据本发明的一些优选实施方式，所述S2中，所述样品薄片的厚度为0.4～0.5mm。
根据本发明的一些优选实施方式，所述S3中，所述原生包裹体为被所述赋存主矿物生长过程中同时所包裹、且在所述赋存主矿物中随机分布或沿赋存主矿物晶体生长面分布的包裹体。
根据本发明的一些优选实施方式，所述S4中，所述冰点温度的获得包括：
在进行所述循环测温前，对标定的原生包裹体进行拍照，记录下包裹体中气泡的形状、大小和位置；
对完成拍照的原生包裹体进行缓慢升温，至气泡大小发生变化后，进行快速降温，若气泡继续变形，则停止降温并升温至比所述缓慢升温更高的温度，其后再继续降温，至包裹体中气泡不再出现收缩或变形，此时的温度即为该包裹体的冰点温度。
根据本发明的一些优选实施方式，所述缓慢升温的的速率如0.1～1℃/min。
根据本发明的一些优选实施方式，所述快速降温的速率如1～2℃/min。
根据本发明的一些优选实施方式，所述S5中，所述均一温度的获得包括：
通过低温测温的方式，对获得所述冰点温度后的包裹体进行分段加热测温，并观察包裹体内气泡的变化情况，至观察到包裹体内气泡完全消失且流体完全均一，此时对应的温度即为所述均一温度。
根据本发明的一些优选实施方式，所述均一温度的获得过程中，所述分段加热包括15℃以下，以0.5℃/min的升温速率进行加热升温，15℃以上，以0.1℃/min的升温速率进行加热升温。
根据本发明的一些优选实施方式，所述S6中，所述包裹体的原生性的判别为：当该包裹体的所述均一温度和所述盐度在其双变量相关分析图上呈楔状分布时，认为该包裹体受到成岩作用改造，为非原生包裹体，否则为原生包裹体。
根据本发明的一些优选实施方式，所述S6中，所述初始形成温度和盐度的确定为：以所得包裹体均一温度和盐度双变量相关分析图上的趋势交汇点处的温度和盐度，表示该包裹体初始形成温度和盐度。
本发明具备以下有益效果：本发明以石盐包裹体为主要对象，以沉积岩石学、结晶矿物学等理论为指导，利用显微镜技术，对石盐包裹体岩相学进行分析，先后采用显微组构法、低温冷冻技术、循环测温技术和双变量分析等方法技术，对石盐包裹体及其石盐子矿物的变化进行观察记录，测定其不同形态下的温度，结合沉积背景及其他古气候温度，确定古盐湖沉积温度。不仅能够准确区分原生和次生包裹体，评估石盐包裹体原始信息的保存程度，而且可以有效排除后期地质过程对包裹体的影响，实现对不同形态下的温度精确测定，为深层古盐湖沉积期气候研究提供有力支撑，进而可提升勘探认识，并能降低勘探风险。
附图说明
图1为本发明的步骤流程示意图。
图2为石盐样品图。
图3为石盐包裹体岩相学发育特征图。
图4为石盐包裹体的冰点温度的循环测温过程示意图(其中标注的温度值仅为举例示意，非技术性限定)。
图5为H2O-NaCl体系中低温温度(T)-成分(X)相图。
图6为流体包裹体组合均一温度和冰点温度双变量相关分析图。
图7为石盐包裹体及石盐子矿物显微特征图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明进行详细描述，但需要理解的是，所述实施例和附图仅用于对本发明进行示例性的描述，而并不能对本发明的保护范围构成任何限制。所有包含在本发明的发明宗旨范围内的合理的变换和组合均落入本发明的保护范围。
根据本发明的技术方案，一些具体的实施方式包括如附图1所示的流程，具体如：
S1根据对地质背景资料及沉积岩石学特征的分析，从岩心样品中遴选厚层、具沉积韵律互层特征、样品上未发生构造变形等作用的石盐样品，如附图2所示，保障样品所反映的地质信息的原始性。
其中，所述地质背景资料包括岩心样品所在取样地的构造、沉积和地层特征等地质信息，所述沉积岩石学特征包括岩心样品的颜色、结构构造、产状和分布，所述沉积韵律互层特征包括岩心样品所在取样地的岩性组合在纵向的发育规律和组合特征，所述厚层优选为大于10cm，样品上是否发生构造变形作用通过沉积岩石学特征中的样品的产状和分布进行判断。
S2依据石盐矿物特性，采用干切和干磨的方法对石盐样品进行前处理和制片，选用棉布对碎屑进行清理，用双载玻片夹持所得样品薄片以对其进行保存，并存放于密闭干燥的容器中。
其中，所述石盐矿物特性包括如易潮解、易溶解、易重结晶，依据取具有的易溶解特性，本发明选择对不同样品进行干切和干磨处理。
其中，更具体的，干切为对样品进行的制片前处理，其可进一步包括：在无水的条件下，将选定的石盐样品在金刚石线切割机上沿垂直于节理面的方向切成截面不超过60mm×60mm的较小长方形块状岩样，再在精密切割机上切成规则片状样品，该片状样品的面积不超过负载该样品的玻璃片的面积。
在干切完成后，通过干磨的方法进行制片，其可进一步包括：采用金刚砂纸，通过干磨技术，遵循循序渐进地对样品进行打磨，达到表面光滑且无刮痕，且薄片的厚度根据石盐的透光度确定，如透明矿物在约0.03mm为透明，且干涉为白色，石盐的透明度较高，且为无色矿物，故优选为0.4～0.5mm。
在干磨的磨制完成后，选用棉布对薄片残余金刚砂等碎屑进行清理，可便于后期分析测试，用双载玻片对石盐薄片夹持，由于石盐的易潮解性，需将其置于密闭且存在有干燥剂如硅酸干凝胶等的容器中，供后续实验分析使用。
S3将S2得到的双载玻片夹持的石盐样品薄片放置于具有冷热台的高倍显微镜下，利用显微结构分析技术，依据赋存主矿物晶体生长特征，分析样品的岩相学特征，并根据样品的包裹体群和/或带与赋存主矿物的位置关系，如附图3所示，识别出样品的原生包裹体，并逐一进行标定、编号，并按包裹体相态进行分类。
其中，更具体的，所述赋存主矿物是指圈闭流体包裹体的矿物，其与所包含的流体包裹体几乎同时形成，在显微结构中可分别通过矿物类别及矿物生成的先后序次识别得到。所述赋存主矿物晶体生长特征包括增生过程、扩展方向和几何形态等；所述岩相学特征包括晶体形态、大小及接触关系；所述样品的包裹体群是指成群形态分布的包裹体，包裹体带是指随机分布的包裹体的宽生长带；原生包裹体是在主矿物结晶过程中，与主矿物同时形成并被主矿物包裹，在主矿物中随机分布或沿晶体生长面分布的包裹体，包含古成岩环境中流体性质信息，为研究古成岩环境提供直接的方法。包裹体相态是指包裹体所封存流体的物理相态，可具体分为单相包裹体、两相包裹体和三相包裹，其中单相包裹体：可呈固态、气态、液态中的任一种单一相态出现，既可单个出现，也可以成群出现；两相包裹体：多为气态和液态两相；三相包裹体：常由固态、液态和气态包裹体组成。
更具体的，包裹体群和/或带与赋存主矿物的位置关系可按1:1的比例将薄片进行彩色复印后，对包裹体进行定位进而确定，具体的位置关系可如人字形、漏斗形或平行于晶面等位置。
S4基于识别并标定出石盐的原生包裹体，通过循环测温技术(如附图4所示)，测定石盐包裹体的冰点温度，并依据H2O-NaCl二元体系低温相图(如附图5所示)，分析该冰点温度对应的包裹体盐度。
其中，更具体的，所述冰点温度的获得可包括：
在循环测温技术前，对标定的原生包裹体进行拍照，记录下包裹体中气泡的形状、大小、位置等信息；
其后对已拍照的原生包裹体进行缓慢升温，至气泡大小发生变化后，通过低温冷冻技术快速降温，密切观察气泡，若气泡继续变形或变得更小，则停止降温并升温至较前一次更高的温度，其后再继续降温，密切观察包裹体中气泡的变化情况，直至包裹体中气泡不再出现收缩或变形，此时的温度即为包裹体的冰点温度。
依据H2O-NaCl二元体系低温相图，结合包裹体的相态类型，根据冰点温度即可读取对应的盐度，即为包裹体的盐度。
S5在获得石盐包裹体冰点温度后，通过低温测温技术，采取分段加热测温的方法，测出包裹体均一温度；
其中，更具体的，石盐包裹体在测得冰点温度后，受石盐矿物性质影响，选用低温测温技术，为获得准确的均一温度，采取分段加热测温方法，如15℃以下，以0.5℃/min的速率升温；15℃以上，使用0.1℃/min的速率升温，密切观察包裹体内气泡的变化情况，直到包裹体内气泡完全消失且流体完全均一，即为单一相，此时的温度即代表包裹体的均一温度。
S6基于石盐包裹体的冰点温度和均一温度的双变量相关分析(如附图6所示)，获得石盐包裹体的演化特征，基于石盐包裹体的盐度和均一温度的双变量相关分析，判别石盐包裹体的原生性并确定其中原生包裹体的初始形成温度和盐度。
其中，更具体的，根据双变量相关分析法获得的石盐包裹体演化特征包括包裹体是否发生过拉伸、泄露再充填等，是分析包裹体经受成岩作用改造程度的重要依据，并可进一步检验是否为原生包裹体，其中包裹体拉伸是随着埋藏深度加大和温度升高而发生，致使包裹体的体积增大、均一温度升高；包裹体泄露再充填是指包裹体在持续埋藏过程中发生破裂，是原包裹体流体发生泄漏，同时并捕获该埋藏环境下所遇到的流体，其与原包裹体具有不同的温度和盐度。在附图6所示的石盐包裹体的冰点温度和均一温度双变量相关分析图中，随着均一温度升高，冰点温度和盐度呈线性变化的趋势线表示包裹体泄露再充填的特征，而冰点温度和盐度变化较小的趋势线表示包裹体拉伸的特征。其中，两条趋势线的交会点代表流体包裹体初始捕获点，泄露-再充填趋势反映了持续埋藏升温过程中包裹体经历的热改造再平衡，在图A中只有部分包裹体发生了再平衡；在图B中每个包裹体均发生了再平衡。
其中，更具体的，对包裹体原生性的判别可通过判断包裹体是否受到过成岩作用改造实现，当其未受到成岩作用改造时认为该包裹体为原生包裹体，进一步的，是否受到成岩作用改造通过对石盐包裹体的盐度和均一温度双变量相关分析图的形态分布确定，当所述均一温度和盐度在双变量图上呈楔状分布时，认为该包裹体受到成岩作用改造。
其中，更具体的，所述石盐沉积的温度范围值的初步确定可如：以所得均一温度和盐度双变量相关分析图上的趋势交汇点，表示包裹体初始形成温度和盐度。
S7选定均一温度和盐度均与所述初始形成温度和盐度相近的原生包裹体，采用低温冷冻测温技术和循环测温技术，选取分段冷冻/加热测温方法，使包裹体中析出石盐子矿物(如附图7所示)，并精确测定析出的石盐子矿物的熔化温度和对应的盐度。
其中，更具体的，采取分段冷冻测温方法包括：在初步确定的温度以上，以0.5℃/min的速率降温，在初步确定的温度以下，使用0.1℃/min的速率降温，直到包裹体内子矿物的完全析出。采用低温测温技术和循环测温技术相结合的手段，以0.1℃/min的速率升温，观察包裹体内子矿物的变化情况，直至子矿物完全融化，即测得石盐子矿物的熔化温度。盐度是判定沉积期水体信息的重要依据，依据H2O-NaCl体系中低温温度(T)-成分(X)相图，按熔化温度可依图读取。
S8根据H2O-NaCl二元体系低温相图，结合所述地质背景资料获得的沉积演化背景、石盐形成条件和古生物温度指标，综合分析所得包裹体均一温度、冰点温度和盐度及所得子矿物的熔化温度是否可与其沉积埋藏环境相适应，若相互适应，则所得子矿物的熔化温度即可代表深层古盐湖的沉积温度。
其中，更具体的，所述沉积演化背景包括构造、沉积特征等，石盐形成条件包括盐度和温度等，古生物温度指标为牙形石所测得的温度，基于沉积演化特征，结合包裹体均一温度和古生物温度指标，恢复沉积埋藏演化史，分析分析包裹体均一温度、冰点温度、子矿物的熔化温度与沉积埋藏演化背景的联系，其中所得子矿物的熔化温度能够反映沉积期环境温度，即可代表深层古盐湖的沉积温度。
以上实施方式仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施方式。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.基于石盐包裹体进行深层古盐湖沉积温度确定的方法，其特征在于：包括：
S1 根据对地质背景资料及沉积岩石学特征的分析，从岩心样品中遴选厚层、具沉积韵律互层特征、样品上未发生构造变形作用的石盐样品；
S2通过干切的方法对所得样品进行前处理，对干切后的样品通过干磨进行制片，对所得样品薄片通过双载玻片夹持进行保存；
S3 将所得双载玻片夹持的样品薄片通过显微结构分析，并依据其中赋存主矿物的晶体生长特征，确定样品的岩相学特征，并依据样品的包裹体群和/或带与赋存矿物的位置关系，识别出样品中的原生包裹体，并逐一进行标定、编号；
S4 基于识别并标定出样品的原生包裹体，通过循环测温方法，测定包裹体的冰点温度，并依据H2O-NaCl二元体系低温相图，得到对应温度的包裹体盐度；
S5通过低温测温及分段加热的方法，获得完成步骤S4后的包裹体的均一温度；
S6基于所述冰点温度和所述均一温度的双变量相关分析，获得包裹体的演化特征，基于所述包裹体盐度和所述均一温度的双变量相关分析，判别包裹体的原生性并确定其中原生包裹体的初始形成温度和盐度；
S7 选定均一温度和盐度均与所述初始形成温度和盐度相近的包裹体，采用低温冷冻和循环测温技术，选取分段冷冻/加热测温方法，使包裹体中析出石盐子矿物，并测定析出的石盐子矿物的熔化温度和对应的盐度；
S8 根据H2O-NaCl二元体系低温相图，结合所述地质背景资料获得的沉积演化背景、石盐形成条件和古生物温度指标，综合分析所得包裹体初始形成温度和盐度、冰点温度及所得子矿物的熔化温度是否与其沉积埋藏环境相适应，若相互适应，则所得子矿物的熔化温度即代表深层古盐湖的沉积温度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述S1中，所述厚层为厚度大于10cm的样品。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述S2中，所述样品薄片的厚度为0.4~0.5mm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述S3中，所述原生包裹体为被所述赋存主矿物所包裹、且在所述赋存主矿物中随机分布或沿赋存主矿物晶体生长面分布的包裹体。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述S4中，所述冰点温度的获得包括：
在进行所述循环测温前，对标定的原生包裹体进行拍照，记录下包裹体中气泡的形状、大小和位置；
对完成拍照的原生包裹体进行缓慢升温，至气泡大小发生变化后，进行快速降温，若气泡继续变形，则停止降温并升温至比所述缓慢升温更高的温度，其后再继续降温，至包裹体中气泡不再出现收缩或变形，此时的温度即为该包裹体的冰点温度。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述缓慢升温的速率为0.1~1℃/min。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述快速降温的速率为1~2℃/min。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述S5中，所述均一温度的获得包括：
通过低温测温的方式，对获得所述冰点温度后的包裹体进行分段加热测温，并观察包裹体内气泡的变化情况，至观察到包裹体内气泡完全消失且流体完全均一，此时对应的温度即为所述均一温度。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述分段加热包括15℃以下，以0.5℃/min的升温速率进行加热升温，15℃以上，以0.1℃/min的升温速率进行加热升温。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述S6中，所述包裹体的原生性的判别为：当该包裹体的所述均一温度和所述盐度在其双变量相关分析图上呈楔状分布时，认为该包裹体受到成岩作用改造，为非原生包裹体，否则为原生包裹体；和/或所述初始形成温度和盐度的确定为：以所得包裹体均一温度和盐度双变量相关分析图上的趋势交汇点处的温度和盐度，表示该包裹体初始形成温度和盐度。
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