CN117214279A - 不同颜色白云岩成因的综合研究方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种不同颜色白云岩成因的综合研究方法，包括：选取若干不同颜色的白云岩，按照颜色分类标记，将每个样品制成相应的粉末样品和铸体薄片；粉末样品均进行δ13Ccarb、δ13Corg、δ18Ocarb、和TOC分析测试；铸体薄片进行镜下观察分析，得到相应的δ13C与δ18O分布图、δ18Ocarb和δ13Ccarb值的交叉图、δ13Corg和TOC值相交图；和Mn/Sr比的数据，选出受后期成岩作用改造强和不受或受弱后期成岩作用改造的白云岩样品，分别进行研究分析。本发明提供的方法可以填充地质学中白云岩成因问题的空缺，油气勘探有利储集区带划分提供重要参考。
Description
技术领域
本发明属于白云岩成因研究领域，具体是不同颜色白云岩成因的综合研究方法。
背景技术
白云岩成因是碳酸盐岩沉积成岩作用研究的核心问题，长期以来一直是国内外地质学家研究的热点。前期研究表明，全球白云岩宏观上主要呈灰色、灰白色。但近期在四川盆地地层中发现存在黑色、灰黑色和紫红色几种较为特殊的白云岩，与以往研究发现的白云岩有差异。在以往的研究中，各学者对于白云岩研究主要聚焦于其形成期次、后期成岩流体、成因机理、空间分布规律等方面，鲜有针对不同颜色白云岩的宏观、微观特征及其与普遍意义上浅灰色、灰白色白云岩之间差异的研究。此外，这几种特殊白云岩均处于重要油气储层段。因此通过对白云岩不同颜色成因的探究，可为白云石化成因指明方向，为油气勘探有利储集区带划分提供重要参考。
发明内容
本发明提出了不同颜色白云岩成因的综合研究方法，旨在进一步填充地质学中白云岩成因问题的空缺，油气勘探有利储集区带划分提供重要参考。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
不同颜色白云岩成因的综合研究方法，包括以下步骤：
步骤一：选取若干不同颜色的白云岩，按照颜色分类标记，将每个样品分别进行研磨和制片，得到相应的粉末样品和铸体薄片。
步骤二：将步骤一中的粉末样品均进行δ13Ccarb、δ13Corg、δ18Ocarb、、和TOC分析测试；将步骤一中的铸体薄片进行镜下观察分析。
步骤三：分别将步骤二中C-O同位素和主微量分析测试的测试数据进行归纳整理，得到相应的δ13C与δ18O分布图、δ18Ocarb和δ13Ccarb值的交叉图、δ13Corg和TOC值相交图；
步骤四：根据步骤三中的δ18Ocarb和δ13Ccarb值的交叉图、δ13Corg和TOC值相交图和Mn/Sr比的数据，选出受后期成岩作用改造强和不受或受弱后期成岩作用改造的白云岩样品。
步骤五：对步骤四选出的受后期成岩作用改造强的白云岩样品和受后期成岩作用改造弱或不受后期成岩作用改造的白云岩进行全岩X衍射分析测试。
步骤六：综合步骤三中的地化分析和步骤五中全岩X衍射分析测试结果，对受后期成岩作用改造强的白云岩颜色成因进行研究分析。
步骤七：选取步骤四中选出的受后期成岩作用改造弱或不受后期成岩作用改造的白云岩块样进行SEM分析。
步骤八：综合步骤三中的地化分析和步骤五中全岩X衍射分析和步骤七中的SEM分析测试结果，对受后期成岩作用改造弱的白云岩颜色成因进行研究分析。
进一步的：
步骤三中的δ18Ocarb和δ13Ccarb分析测试方法：用直径0.5-2.5mm的微钻从白云岩样品中获得粉末，经过岩相检查。粉末样品与100％磷酸反应得到CO2气体，在恒定的25℃下进行24h的化学反应，利用入MAT253plus质谱仪对CO2进行了碳氧同位素分析，并将同位素组成表示为相对于VPDB标准的δ18Ocarb和δ13Ccarb。C、O同位素组成的分析精度优于±0.1‰。
步骤三中的δ13Corg和TOC分析测试方法：在TOC和δ13Corg分析之前，首先将200mg等分试样的样品用10体积％盐酸在60℃下处理两次24小时。然后将每个样品在超声波浴中振荡并用蒸馏水洗涤5分钟。之后，将样品50℃条件下干燥过夜，然后称重。再用与ConFlo III系统和Thermo MAT253同位素比质谱仪集成的Thermo元素分析仪来获得TOC和δ13Corg数据。同位素分析使用甘氨酸δ13CVPDB＝-33.3‰作为外部工作标准进行校准。有机碳同位素结果表示为相对于VPDB的δ13Corg。δ13Corg的分析精度优于±0.1‰。
步骤七中的SEM分析测试方法：选取所需白云岩样品，用ZeissSupra55型场发射扫描电子显微镜在20kV加速电压下，运行距离约5mm，进行抛光处理，并进行了场发射扫描电子显微镜分析。二次电子成像探测器用于表征形貌特征，AsB探测器用于揭示化学差异。
步骤五中的全岩X衍射分析方法：在SEM抛光后的样品处理的基础上，在分析前涂上～10nm厚的铂以用于导电。利用FESEM相连的Oxford能量色散X射线谱仪，定量评价了微米级斑点的元素浓度，将光束直径约为2μm。将天然矿物质和合成材料MINM 25-53均用作参比标准品，单个点的重复分析表明，分析误差小于1％。
步骤五中的微量元素测试方法为：通过X射线荧光光谱技术，测定白云岩样品中多种微量元素的含量。
采用上述方案后将实现以下有益效果：
(1)将白云岩分为受后期成岩作用改造强与受后期成岩作用改造弱两类进行研究分析，可以更准确地揭示白云岩颜色成因；因为碳酸盐岩一般是在盆地内部形成，其颜色主要为自生色和次生色两类。自生色是碳酸盐岩沉积物在沉积期以及早后期成岩过程中形成的颜色，与沉积环境的关系非常密切。而次生色是在后生作用阶段或者风化过程中，原生组分发生次生变化，基本上颜色的改变是由新生成的次生矿物影响或再氧化后所形成的最终颜色变化。
(2)δ18Ocarb和δ13Ccarb值的交叉图与δ13Corg和TOC值相交图根据其相关性强弱可以有效地判断受后期成岩作用的强弱，一般正相关越强，表明受后期成岩改造作用越强。因此白云岩颜色主要受后期改造影响，通过SEM与EDS再结合正常白云岩对比分析，将有效得出后期生成矿物影响。
(3)受弱后期成岩作用影响或不受后期成岩影响的白云岩颜色绝大部分受当时沉积环境影响，如灰色、深灰或者黑灰色调一般都属于自生色，颜色越深一般反映了沉积时水体越深，有机质含量越高、还原环境越强以及水体能量越低等因素。此外白云岩的晶体粒度大小与其形成时所处的环境条件密切相关。通过晶体粒度分析，可以推断出白云岩的形成深度、沉积速率等信息，从而更好地理解白云岩形成的环境和历史。
(4)以白云岩的颜色分析为基础对四川盆地不同颜色白云岩成因进行综合研究可以辅助判断白云岩的成因；白云岩的成因常常是一个复杂的问题，需要从多个方面进行综合研究。颜色成因分析的探索可以为后续的岩石学、地球化学等研究提供重要的参考，从而更准确地判断白云岩的成因。
(5)综上，在根据δ18Ocarb和δ13Ccarb值的交叉图、δ13Corg和TOC值相交图与Mn/Sr比柱状图综合研究后，若该类特殊白云岩受后期成岩作用改造强，则从白云岩后生矿物入手，与正常白云岩进行对比；若该类特殊白云岩未受或受弱后期成岩作用改造，则从探讨当时沉积环境入手，再结合地化数据进行深入讨论。
附图说明
图1是本发明的方法流程图；
图2是实施例的四川盆地不同颜色白云岩宏观特征照；
其中，a.TS11井，栖霞组，浅灰色白云岩；b.TS3井，茅口组，灰黑色白云岩；c.ST3井，观雾山组，紫红色白云岩d.K2井，观雾山组，黄褐色白云岩
图3是实施例的四川盆地内不同颜色白云岩样品碳、氧同位素交会图；
图4a是实施例的δ18Ocarb和δ13Ccarb值的交叉图；
图4b是实施例的δ13Corg和TOC值相交图；
图5是实施例的灰色与紫红色白云岩Mn/Sr比与Sr交汇图；
图6是实施例的黑色白云岩Mn/Sr比图。
具体实施方式
结合实施例说明本发明的具体技术方案。
本实施例针对四川盆地的不同颜色白云岩成因，进行综合研究，如图1所示的流程：
步骤一：选取若干不同颜色的白云岩，按照颜色分类标记，如图2所示，将每个样品分别进行研磨和制片，得到相应的粉末样品和铸体薄片。
步骤二：将步骤一中的粉末样品均进行δ13Ccarb、δ13Corg、δ18Ocarb、、和TOC分析测试；将步骤一中的铸体薄片进行镜下观察分析。
步骤三：分别将步骤二中C-O同位素和主微量分析测试的测试数据进行归纳整理，得到如图3所示的相应的δ13C与δ18O分布图、δ18Ocarb和如图4a和图4b所示的δ13Ccarb值的交叉图、δ13Corg和TOC值相交图。
进一步，其中步骤三中的δ18Ocarb和δ13Ccarb分析测试方法：用直径0.5-2.5mm的微钻从白云岩样品中获得粉末，经过岩相检查。粉末样品与100％磷酸反应得到CO2气体，在恒定的25℃下进行24h的化学反应，利用入MAT253plus质谱仪对CO2进行了碳氧同位素分析，并将同位素组成表示为相对于ViennaPee Dee belemnite(VPDB)标准的δ18Ocarb和δ13Ccarb。C、O同位素组成的分析精度优于±0.1‰(1σ)。
进一步，其中步骤三中的δ13Corg和TOC分析测试方法：在TOC和δ13Corg分析之前，首先将200mg等分试样的样品用10体积％盐酸(HCl)在60℃下处理两次24小时。然后将每个样品在超声波浴中振荡并用蒸馏水洗涤5分钟。之后，将样品干燥过夜(50℃)，然后称重。再用与ConFlo III系统和Thermo MAT253同位素比质谱仪集成的Thermo元素分析仪(Flash EA1112)来获得TOC和δ13Corg数据。同位素分析使用甘氨酸(δ13CVPDB＝-33.3‰)作为外部工作标准进行校准。有机碳同位素结果表示为相对于Vienna Pee Dee belemnite(VPDB)的δ13Corg。δ13Corg的分析精度优于±0.1‰。
步骤四：根据步骤三中的δ18Ocarb和δ13Ccarb值的交叉图、δ13Corg和TOC值相交图和如图5和图6所示的Mn/Sr比的数据，选出受后期成岩作用改造强和不受或受弱后期成岩作用改造的白云岩样品。
步骤五：对步骤四选出的受后期成岩作用改造强的白云岩样品和受后期成岩作用改造弱或不受后期成岩作用改造的白云岩进行全岩X衍射分析测试。
对于步骤五中的全岩X衍射分析方法：在SEM抛光后的样品处理的基础上，在分析前涂上～10nm厚的铂以用于导电。利用FESEM相连的Oxford能量色散X射线谱仪(EDS)，定量评价了微米级斑点的元素浓度，将光束直径约为2μm。将天然矿物质和合成材料(MINM 25-53)均用作参比标准品，单个点的重复分析表明，分析误差小于1％。
其中步骤五中的微量元素测试方法为：通过X射线荧光光谱技术，测定白云岩样品中多种微量元素的含量。四川盆地内不同颜色白云岩样品全岩X衍射分析如表1。
表1四川盆地内不同颜色白云岩样品全岩X衍射分析表
步骤六：综合步骤三中的地化分析和步骤五中全岩X衍射分析测试结果，对受后期成岩作用改造强的白云岩颜色成因进行研究分析。
步骤七：选取步骤四中选出的受后期成岩作用改造弱或不受后期成岩作用改造的白云岩块样进行SEM分析。
对于步骤七中的SEM分析测试方法：选取所需白云岩样品，用ZeissSupra55型场发射扫描电子显微镜(FESEM)在20kV加速电压下，运行距离约5mm，进行抛光处理，并进行了场发射扫描电子显微镜(FESEM)分析。二次电子成像探测器(SE2)用于表征形貌特征，AsB探测器用于揭示化学差异。步骤八：综合步骤三中的地化分析和步骤五中全岩X衍射分析和步骤七中的SEM分析测试结果，对受后期成岩作用改造弱的白云岩颜色成因进行研究分析。
综上所述，黄褐色、紫红色白云岩整体受后期成岩改造作用较强，呈现明显的红调是受后期所生成的赤铁矿而导致的；黑色白云岩受后期成岩改造作用较弱，其特殊颜色的形成是由当时沉积环境所影响，而进一步的探究，则需要从该白云岩的沉积背景继续开展工作。
Claims (6)
1.不同颜色白云岩成因的综合研究方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：选取若干不同颜色的白云岩，按照颜色分类标记，将每个样品分别进行研磨和制片，得到相应的粉末样品和铸体薄片；
步骤二：将步骤一中的粉末样品均进行δ13Ccarb、δ13Corg、δ18Ocarb、、和TOC分析测试；将步骤一中的铸体薄片进行镜下观察分析；
步骤三：分别将步骤二中C-O同位素和主微量分析测试的测试数据进行归纳整理，得到相应的δ13C与δ18O分布图、δ18Ocarb和δ13Ccarb值的交叉图、δ13Corg和TOC值相交图；
步骤四：根据步骤三中的δ18Ocarb和δ13Ccarb值的交叉图、δ13Corg和TOC值相交图和Mn/Sr比的数据，选出受后期成岩作用改造强和不受或受弱后期成岩作用改造的白云岩样品；
步骤五：对步骤四选出的受后期成岩作用改造强的白云岩样品和受后期成岩作用改造弱或不受后期成岩作用改造的白云岩进行全岩X衍射分析测试；
步骤六：综合步骤三中的地化分析和步骤五中全岩X衍射分析测试结果，对受后期成岩作用改造强的白云岩颜色成因进行研究分析；
步骤七：选取步骤四中选出的受后期成岩作用改造弱或不受后期成岩作用改造的白云岩块样进行SEM分析；
步骤八：综合步骤三中的地化分析和步骤五中全岩X衍射分析和步骤七中的SEM分析测试结果，对受后期成岩作用改造弱的白云岩颜色成因进行研究分析。
2.根据权利要求1所述的不同颜色白云岩成因的综合研究方法，其特征在于，步骤三中的δ18Ocarb和δ13Ccarb分析测试方法：用直径0.5-2.5mm的微钻从白云岩样品中获得粉末，经过岩相检查；粉末样品与100％磷酸反应得到CO2气体，在恒定的25℃下进行24h的化学反应，利用入MAT253plus质谱仪对CO2进行了碳氧同位素分析，并将同位素组成表示为相对于VPDB标准的δ18Ocarb和δ13Ccarb；C、O同位素组成的分析精度优于±0.1‰。
3.根据权利要求1所述的不同颜色白云岩成因的综合研究方法，其特征在于，步骤三中的δ13Corg和TOC分析测试方法：在TOC和δ13Corg分析之前，首先将200mg等分试样的样品用10体积％盐酸在60℃下处理两次24小时；然后将每个样品在超声波浴中振荡并用蒸馏水洗涤5分钟；之后，将样品50℃条件下干燥过夜，然后称重；再用与ConFlo III系统和ThermoMAT253同位素比质谱仪集成的Thermo元素分析仪来获得TOC和δ13Corg数据；同位素分析使用甘氨酸δ13CVPDB＝-33.3‰作为外部工作标准进行校准；有机碳同位素结果表示为相对于VPDB的δ13Corg；δ13Corg的分析精度优于±0.1‰。
4.根据权利要求1所述的不同颜色白云岩成因的综合研究方法，其特征在于，步骤七中的SEM分析测试方法：选取所需白云岩样品，用ZeissSupra55型场发射扫描电子显微镜在20kV加速电压下，运行距离约5mm，进行抛光处理，并进行了场发射扫描电子显微镜分析；二次电子成像探测器用于表征形貌特征，AsB探测器用于揭示化学差异。
5.根据权利要求1所述的不同颜色白云岩成因的综合研究方法，其特征在于，步骤五中的全岩X衍射分析方法：在SEM抛光后的样品处理的基础上，在分析前涂上～10nm厚的铂以用于导电；利用FESEM相连的Oxford能量色散X射线谱仪，定量评价了微米级斑点的元素浓度，将光束直径约为2μm；将天然矿物质和合成材料MINM 25-53均用作参比标准品，单个点的重复分析表明，分析误差小于1％。
6.根据权利要求1所述的不同颜色白云岩成因的综合研究方法，其特征在于，步骤五中的微量元素测试方法为：通过X射线荧光光谱技术，测定白云岩样品中多种微量元素的含量。
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| CN114441581A (zh) * | 2021-12-07 | 2022-05-06 | 青岛海洋地质研究所 | 一种多期成因致密白云岩的判别分析方法 |
| CN114720235A (zh) * | 2022-04-27 | 2022-07-08 | 西南石油大学 | 基于碳酸盐组构与地球化学分析对古海水性质重建的方法 |
| CN115327665A (zh) * | 2022-09-01 | 2022-11-11 | 成都理工大学 | 一种改进的通过白云岩岩屑信息判别白云岩成因的系统 |
| CN115453085A (zh) * | 2022-08-05 | 2022-12-09 | 西南石油大学 | 一种定量分析超深层蒸发岩与微生物白云岩之间耦合机制的方法 |
| CN116430475A (zh) * | 2023-04-23 | 2023-07-14 | 中国石油大学(华东) | 深层古老海相白云岩成因的综合研究方法 |
-
2023
- 2023-10-12 CN CN202311318889.3A patent/CN117214279B/zh active Active
Patent Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| CN114441581A (zh) * | 2021-12-07 | 2022-05-06 | 青岛海洋地质研究所 | 一种多期成因致密白云岩的判别分析方法 |
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Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| LU FEIFAN等: "Origin of the penecontemporaneous sucrosic dolomite in the Permian Qixia Formation, northwestern Sichuan Basin, SW China", PETROLEUM EXPLORATION AND DEVELOPMENT, 31 December 2020 (2020-12-31), pages 1218 - 1234, XP086419338, DOI: 10.1016/S1876-3804(20)60131-3 * |
| 杨文杰等: "四川盆地威远—高石梯地区中二叠统栖霞组台内薄层白云岩发育特征与成因", 中国石油勘探, vol. 27, no. 4, 31 July 2022 (2022-07-31), pages 75 - 90 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117214279B (zh) | 2024-03-19 |
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