激光原位碳酸盐岩U-Pb定年实验方法改进与石油地质应用

激光原位碳酸盐岩U-Pb定年技术方兴未艾,在石油地质中应用潜力大,但由于碳酸盐岩U含量低(<10μg/g)、普通Pb含量较高,且U、Pb分布非均质性强,缺少基体匹配标样等因素使得碳酸盐岩U-Pb定年的精度差和成功率低,限制了该技术的广泛应用.针对目前激光原位碳酸盐岩U-Pb定年技术中存在问题,基于LA-SF-ICP-MS仪器,通过对实验方法的改进,提出一种合理确定样品剥蚀参数的方法,在同一个序列中根据样品U含量高低对标样和未知样品设置不同大小的激光光斑和剥蚀频率,既保证标样和样品剥蚀坑深/宽比一致,避免元素分馏差异造成的系统偏差,也有效节约了标样.根据碳酸盐岩U、Pb含量低且分布不均的特点,利用网格法筛选和边筛边布点的方法快速筛选出高U和低普通Pb的点位,有效提高靶点筛选和布点效率以及定年的成功率,节省时间和经济成本.通过对实验方法的改进,有效提高了碳酸盐岩U-Pb定年的精度和成功率,并将该技术应用于传统方法难以测准的两个实例——川中地区低U、高普通Pb的热液鞍状白云石和准噶尔盆地南缘高泉背斜白垩系清水河组砂岩储层中的低U、高普通Pb的年轻方解石胶结物,得到可靠的年龄数据,对研究区成岩-成藏过程研究提供了关键时限的约束.

湖北宜昌埃迪卡拉系陡山沱组底部盖帽碳酸盐岩中具极负碳同位素值方解石的U-Pb年龄

作为新元古代全球冰期结束的标志,盖帽碳酸盐岩在全球广泛分布。盖帽碳酸盐岩特殊的沉积构造和地球化学特征使其长时间以来成为学界研究新元古代冰期事件的重点关注对象。湖北宜昌三斗坪地区埃迪卡拉系陡山沱组底部盖帽碳酸盐岩中具极负碳同位素值(δ^(13)C最低值小于-40‰,VPDB)方解石的形成与甲烷氧化有关,被认为是甲烷水合物释放导致冰期结束和盖帽碳酸盐岩沉积这一假说的关键证据。但也有学者认为这些具极负碳同位素值方解石是在盖帽碳酸盐岩沉积之后形成的,因此与冰期结束和盖帽碳酸盐岩沉积无关。为探讨盖帽碳酸盐岩中具极负碳同位素值方解石的形成时间,本文利用近年来发展迅速的碳酸盐矿物激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)U-Pb定年技术,分别对湖北宜昌九龙湾剖面陡山沱组底部盖帽碳酸盐岩裂隙和孔洞中的暗色方解石、白云石胶结物、白云石围岩进行了年龄测定。测试结果表明,暗色方解石的形成时间为593.7±8.7 Ma(2σ,n=111,MSWD=3.6),比盖帽白云岩沉积时间晚约40Myr,而白云石胶结物和围岩的分析测试获得了与方解石近似的U-Pb年龄,表明后期富甲烷流体的活动也对裂隙早期胶结物和周围的白云岩造成了影响。

白云岩储层成因研究进展及发展趋势

白云岩储层占全球油气储层近1/4,因深埋条件下更易保持孔隙而成为石油地质学家关注重点。白云岩储层有效孔隙可源于前驱灰岩、封闭体系白云岩化作用和成岩溶蚀改造;白云岩化作用可以增加、保持、减少孔隙,并非一定形成储层,却能提高岩石渗透率;早期白云岩化作用和适度重结晶作用有利于形成储层。白云岩抗压性、脆性更优,且易于发育裂缝,深埋条件更易保存孔隙;白云岩成因模式反映白云岩化作用方式与水文条件,有助于预测储层分布规律。稀土元素、Mg同位素成为示踪白云岩化流体新技术,碳酸盐岩U-Pb定年技术、二元同位素测温技术使储层成因认识更精准,实验与数值模拟推动储层表征向动态化发展,地质大数据有助于揭示白云岩储层成因更多规律性认识。