CN114427995B - 一种筛选碳酸盐岩热液流体U-Pb定年样品的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于油气勘探领域，公开了一种筛选碳酸盐岩热液流体U‑Pb定年样品的方法。该方法包括：采集热液白云岩样品；选出采集的热液白云岩样品中白云石和方解石较发育的样品，并在其上确定磨片位置，分别磨制第一薄片、第二薄片和第三薄片；确定第一薄片的白云石和方解石的结晶程度、晶形和基质围岩的接触方式；确定第二薄片的白云石和方解石在受热液流体影响下其内部形成的环带结构；基于上述步骤，在第三薄片上标注白云石和方解石发育较好的位置，对标注位置的白云石和方解石内的U‑Pb含量进行分析，选出U和Pb含量高的样品，作为所述碳酸盐岩热液流体U‑Pb定年样品。本发明可以高质量筛选与碳酸盐岩热液流体活动相关的并且U‑Pb含量较高的岩石样品。
Description
技术领域
本发明属于油气勘探领域，更具体地，涉及一种筛选碳酸盐岩热液流体U-Pb定年样品的方法。
背景技术
国外热液白云岩的研究发轫于上世纪八十年代，热液白云化作用以及由此形成的热液白云岩储层所得到的关注和研究与日俱增，逐渐成为一种新的热潮(Cervato,1990；Qing and Mountjoy,1992,1994；Machel,2004；Lavoie et al.,2005；Davies and Smith,2006；Hendry et al.,2015；Barale et al.,2016；Ramkumar et al.,2019)。越来越多的研究实例证明，与构造活动相关的热液白云岩在世界许多地区的地层记录中都是普遍存在的，如在加拿大西部沉积盆地的泥盆系Jean Marie组(Wendte et al.,2006)、Swan Hill组(Davies and Wendte,2005)和密西西比系；加拿大东部和美国东北部密歇根和阿巴拉契亚盆地的奥陶系；阿拉伯湾沙特加瓦尔油田的二叠-三叠系和侏罗-白垩系等，这些热液白云岩储层都已被证明能够形成良好的储层，且上涌的热液可以促进有机质的成熟并影响油气的运移(Lavoie et al.,2005；Sharp et al.,2010)，最终能够形成规模性油气田。热流体的大规模运移及由此引起的一系列地质作用都与断裂作用有关，并且更易发生在一些特殊的构造背景中。国内热液白云岩主要发育在四川盆地和塔里木盆地，在滇黔桂地区、鄂尔多斯盆地、渤海湾盆地等地区也有关于热液白云岩发育或白云岩遭受后期热液改造的报道(朱东亚等，2014；王珏等，2013；文德潇等，2014；李驰等，2018；姚泾利等，2009；黄擎宇等，2010；黄正良等，2011；王玉萍等，2014；闫伟等，2018；吴和源等，2018)。
近年来，关于热液白云岩的争议主要集中在如何确定热液白云化作用发生的时期及埋藏深度，如何判定白云化流体的来源，如何判断热液白云化作用发生的热机制等方面。比如关于热液白云岩化作用发生的时期，前人提出过准同生期(张荫本等，1982；陈明启等，1989；Zheng et al.,2019)；浅埋藏期(黄思静等，2013；江青春等，2014；孟森等，2017)；中-深埋藏期(宋光永等，2009；冯明友等，2016)；多阶段、多时期叠加(田景春等，2014；蒋裕强等，2016)等观点。在热液白云化作用发生时期的推断方面，矿物间的切割关系只能大致地判断矿物形成的先后顺序，前人对盆地流体的研究主要以定性分析为主，受测试技术限制对流体活动年代研究较少。准确的流体活动的地质年代尚无法获知。近年来学者也探索了碳酸盐岩U-Pb定年等新的测试方法来对白云岩储层中的热液矿物进行定年。碳酸盐岩的U-Pb定年技术近年来也取得了较大进展，其原理是利用238U-206Pb和235U-207Pb两组放射性衰变序列根据等时线和谐图(Tera-Wasserburg谐和曲线图)法计算碳酸盐岩形成的时间。
但目前U-Pb定年技术在解释碳酸盐岩尤其是白云岩形成时间的问题上也存在一定的缺陷，碳酸盐岩的U、Pb含量通常较低，对仪器检测灵敏度要求较高，这也是当前制约U-Pb定年技术在碳酸盐岩领域广泛应用的一个重要因素。细致的微观鉴定、成岩观察以及野外地质调查和取样，并准确划分形成期次，是激光原位U-Pb定年技术成功应用的关键。
CN108956747A公开了一种水蒸气辅助激光剥蚀非基体匹配副矿物U-Pb定年方法，将载气和水蒸气一起引入激光剥蚀池，从而消除了不同副矿物间U-Pb年龄分析时的基体效应，解决了由于缺乏合适标样而无法对特定副矿物进行U-Pb年龄分析的瓶颈问题，属于对定年仪器的改造。CN106483189A公开了一种基于LA-ICP-(Q)MS的斜锆石U-Pb定年方法，实现了对斜锆石样品的有效采集以及对元素分馏效应的有效控制、准确校正。CN109490401A公开了一种激光剥蚀分馏效应的校正方法，通过提供多种拟合函数类型对标样的核素比值数据进行拟合，提高了Pb/U和Pb/Th比值精准度，并极大地减少了人为选区的影响，属于对定年仪器的参数优化。CN109580761A公开了一种适用于铪(氧)同位素与铀铅年龄的绝对微区原位分析的装置及方法，实现了对锆石样品的重质量部分进行U-Pb同位素定年分析，对轻质量部分进行Hf同位素或氧同位素分析。
针对目前的方法较多是对定年仪器的改进或是利用锆石样品探究碎屑岩定年方法，但针对碳酸盐岩定年尚未提出有针对性的选样工作，因此，目前急需提出一种选出适用于碳酸盐岩的热液流体U-Pb定年样品的方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提出一种筛选碳酸盐岩热液流体U-Pb定年样品的方法。本发明提出的分析和筛选方法，通过精细的微观鉴定、成岩观察以及野外地质调查和取样，为碳酸盐岩准确的U-Pb定年做好了样品准备。
为了实现上述目的，本发明提供了一种筛选碳酸盐岩热液流体U-Pb定年样品的方法，该方法包括：
S1：样品采集：采集热液白云岩样品；
S2：制样磨片：选出步骤S1采集的热液白云岩样品中白云石和方解石较发育的样品，并在其上确定磨片位置，分别磨制第一薄片、第二薄片和第三薄片；
S3：薄片分析：确定所述第一薄片的白云石和方解石的结晶程度、晶形和基质围岩的接触方式；确定所述第二薄片的白云石和方解石在受热液流体影响下其内部形成的环带结构；
S4：U-Pb含量分析：基于步骤S3，在第三薄片上标注白云石和方解石发育较好的位置，然后对第三薄片进行喷碳，对喷碳后的第三薄片中标注位置的白云石和方解石内的U-Pb含量进行分析，选出U和Pb含量高的样品，作为所述碳酸盐岩热液流体U-Pb定年样品。
本发明的技术方案具有如下有益效果：
通过本发明的方法，可以高质量筛选与碳酸盐岩热液流体活动相关的并且U-Pb含量较高的岩石样品，其可帮助地质科研人员提高筛选样品效率，为碳酸盐岩进行准确的U-Pb定年测试。解决了因碳酸盐岩U、Pb含量较低而制约U-Pb定年技术在碳酸盐岩领域广泛应用的问题。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。
图1示出了本发明提供的一种筛选碳酸盐岩热液流体U-Pb定年样品的方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明提供了一种筛选碳酸盐岩热液流体U-Pb定年样品的方法，该方法包括：
S1：样品采集：采集热液白云岩样品；
S2：制样磨片：选出步骤S1采集的热液白云岩样品中白云石和方解石较发育的样品，并在其上确定磨片位置，分别磨制第一薄片、第二薄片和第三薄片；
S3：薄片分析：确定所述第一薄片的白云石和方解石的结晶程度、晶形和基质围岩的接触方式；确定所述第二薄片的白云石和方解石在受热液流体影响下其内部形成的环带结构；
S4：U-Pb含量分析：基于步骤S3，在第三薄片上标注白云石和方解石发育较好的位置，然后对第三薄片进行喷碳，对喷碳后的第三薄片中标注位置的白云石和方解石内的U-Pb含量进行分析，选出U和Pb含量高的样品，作为所述碳酸盐岩热液流体U-Pb定年样品。
本发明中，通过详细观察步骤S1采集的野外样品即热液白云岩样品，选出样品中白云石和方解石较发育的样品。
根据本发明，优选地，步骤S1中，通过岩心观察和/或野外露头勘察采集所述热液白云岩样品。
根据本发明，优选地，所述第一薄片为普通薄片，步骤S3中，分析所述第一薄片的仪器为显微镜。
根据本发明，优选地，所述第二薄片为阴极发光片，步骤S3中，分析所述第二薄片的仪器为阴极发光仪器。
根据本发明，优选地，分析所述第二薄片的步骤包括：调节所述阴极发光仪器的阴极发光射线的电压和电流，确定并拍摄白云石和方解石在受热液流体影响下其内部形成的环带结构。
根据本发明，优选地，所述第三薄片为电子探针片，步骤S4中，所述分析仪器为电子探针仪。
本发明中，所述显微镜、所述阴极发光仪器、所述电子探针仪均可采用本领域常规的仪器。
根据本发明，优选地，步骤S4中，对所述第三薄片的白云石和方解石内的U-Pb含量进行分析的步骤包括：调节所述电子探针片的镜头焦距，用成分相模式找到第三薄片的标注位置，对所述标注位置的白云石和方解石内的U-Pb含量进行分析。
根据本发明，优选地，所述U-Pb含量分析选自点分析、线分析和面分析中的至少一种。
根据本发明，优选地，对所述第三薄片的白云石和方解石内的U-Pb含量进行分析的步骤还包括将所述第三薄片放入电子探针的样品仓、对所述样品仓抽真空。
根据本发明，优选地，其中，所述白云石为鞍形白云石和/或非平直晶面它形白云石；所述方解石为(后期充填的)巨晶方解石。
以下通过实施例进一步说明本发明。
实施例
本实施例提供一种筛选碳酸盐岩热液流体U-Pb定年样品的方法，本方法以成功用于四川盆地二叠系茅口组热液矿物定年，该方法包括：
S1：通过岩心观察和野外露头勘察采集所述热液白云岩样品。
S2：仔细观察步骤S1采集的所述热液白云岩样品，选出热液白云岩样品中白云石和方解石较发育的样品，用马克笔在选出的样品表面划线，确定磨片位置，分别磨制磨普通薄片、阴极发光片和电子探针片；
S3：在显微镜下确定所述普通薄片的白云石和方解石的结晶程度、晶形和基质围岩的接触方式，找到普通薄片中的发育较好的鞍形白云石和(后期充填的)巨晶方解石；调节所述阴极发光仪器的阴极发光射线的电压和电流，确定所述阴极发光片的鞍形白云石和(后期充填的)巨晶方解石在受热液流体影响下其晶体内部形成的环带结构；
S4：基于步骤S3，在电子探针片上标注鞍形白云石和(后期充填的)巨晶方解石发育较好的位置，然后对电子探针片进行喷碳，将喷碳后的电子探针片放入电子探针的样品仓、对所述样品仓抽真空，调节所述电子探针片的镜头焦距，用成分相模式找到电子探针片的标注位置，对所述标注位置的鞍形白云石和巨晶方解石内的U-Pb含量进行点分析、线分析和面分析，测试结果显示巨晶方解石内的U-Pb含量高于鞍形白云石，因此选择与热液流体活动有关的巨晶方解石样品进行U-Pb定年。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (6)
1.一种筛选碳酸盐岩热液流体U-Pb定年样品的方法，其特征在于，该方法包括：
S1：样品采集：采集热液白云岩样品；
S2：制样磨片：选出步骤S1采集的热液白云岩样品中白云石和方解石较发育的样品，并在其上确定磨片位置，分别磨制第一薄片、第二薄片和第三薄片；
S3：薄片分析：确定所述第一薄片的白云石和方解石的结晶程度、晶形和基质围岩的接触方式；
所述第二薄片为阴极发光片，分析所述第二薄片的仪器为阴极发光仪器；分析所述第二薄片的步骤包括：调节所述阴极发光仪器的阴极发光射线的电压和电流，确定并拍摄白云石和方解石在受热液流体影响下其内部形成的环带结构；
S4：U-Pb含量分析：基于步骤S3，在第三薄片上标注白云石和方解石发育较好的位置，然后对第三薄片进行喷碳，对喷碳后的第三薄片中标注位置的白云石和方解石内的U-Pb含量进行分析，选出U和Pb含量高的样品，作为所述碳酸盐岩热液流体U-Pb定年样品；
所述第三薄片为电子探针片，步骤S4中，所述分析仪器为电子探针仪；
步骤S4中，对所述第三薄片的白云石和方解石内的U-Pb含量进行分析的步骤包括：调节所述电子探针片的镜头焦距，用成分相模式找到第三薄片的标注位置，对所述标注位置的白云石和方解石内的U-Pb含量进行分析。
2.根据权利要求1所述的筛选碳酸盐岩热液流体U-Pb定年样品的方法，其中，步骤S1中，通过岩心观察和/或野外露头勘察采集所述热液白云岩样品。
3.根据权利要求1所述的筛选碳酸盐岩热液流体U-Pb定年样品的方法，其中，所述第一薄片为普通薄片，步骤S3中，分析所述第一薄片的仪器为显微镜。
4.根据权利要求1所述的筛选碳酸盐岩热液流体U-Pb定年样品的方法，其中，所述U-Pb含量分析选自点分析、线分析和面分析中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的筛选碳酸盐岩热液流体U-Pb定年样品的方法，其中，对所述第三薄片的白云石和方解石内的U-Pb含量进行分析的步骤还包括将所述第三薄片放入电子探针的样品仓、对所述样品仓抽真空。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的筛选碳酸盐岩热液流体U-Pb定年样品的方法，其中，所述白云石为鞍形白云石和/或非平直晶面它形白云石；所述方解石为巨晶方解石。
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