四川盆地中部走滑断裂活动时间与控藏作用——来自断裂带胶结物U-Pb定年和流体包裹体的证据

四川盆地中部(川中地区)深层海相地层发育多组走滑断裂,其垂向位移小且存在多期活动,断裂的形成时期难以判识。通过对断裂带附近发育的多期碳酸盐胶结物进行U-Pb定年,结合矿物的成岩序次分析、流体包裹体分析及其他矿物的定年结果,综合厘定了川中地区走滑断裂多期流体活动的时限,剖析了走滑断裂对油气成藏的控制作用。研究结果表明:川中地区的走滑断裂经历了多期活动,主要活动时间为早加里东期—燕山期,与峨眉地裂运动有关的晚海西期走滑拉张断裂在垂向上沟通了多个层系,有利于在断裂带附近形成优质储层,并为印支期大规模古油藏的形成提供输导条件;印支期,裂陷槽内烃源岩大量生油,原油沿着NWW向走滑断裂在纵向和横向上进行长距离输导,在川中地区形成了多层系、立体、差异化富集的古油藏;燕山期,古油藏发生准原位裂解而形成古气藏;晚燕山期—喜马拉雅期,古气藏发生调整改造和再运移,此时,NWW向走滑断裂主要起到封闭和横向遮挡的作用,控制了天然气的局部富集和保存。NWW向走滑断裂对川中地区油气的运移成藏与富集起到了重要的控制作用。

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.

第四纪洞穴次生碳酸盐激光及同位素稀释剂法U-Pb定年

碳酸盐U-Pb年代学具有广阔的应用价值与潜力。近些年同位素稀释剂法和激光原位法碳酸盐U-Pb定年迅速发展,但国内尚未报道利用激光原位法测试的第四纪以来碳酸盐U-Pb年代,碳酸盐U-Pb定年的同位素稀释剂法也亟待开发,在此背景下西安交通大学同位素实验室针对第四纪洞穴次生碳酸盐开展了激光和稀释剂法(LA&ID MC-ICPMS)U-Pb定年方法研究。本研究利用激光法对不同碳酸盐标样进行了测试,获得的U-Pb年代结果与标准值在误差范围内一致;首次报道了三宝洞第四纪洞穴次生碳酸盐的高精度激光U-Pb定年结果,与国外实验室稀释法所得年代可相互印证;讨论了第四纪碳酸盐U-Pb定年初始U系非平衡分馏校正的有关问题,强调了稀释剂法对于δ^(234)U和Pb同位素高精度测试的重要价值;稀释剂法方面,本实验室全流程Pb本底目前能够达到世界一流水平(约10 pg);对于第四纪洞穴次生碳酸盐的初步测试结果(1.14±0.04 Ma, 2σ, n=5, MSWD=1)与国外稀释剂法及本实验室激光法在误差范围内一致,更进一步完善有望提高年代精度。本实验室建立了可靠的较高精度激光法和初步的稀释剂碳酸盐U-Pb定年方法,除了较老的碳酸盐样品以外,还能够对老于64万年的第四纪洞穴次生碳酸盐进行较高精度U-Pb年代学测试,对于早第四纪以来的众多科学问题的进一步研究具有重要意义。

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。