成巖礦物同位素測年研究油氣的成藏期次課件

40Ar-39Ar定年技術(shù)在油氣成藏期研究中的應(yīng)用姓名：庹雷班級：礦普4班40Ar-39Ar定年技術(shù)在油氣成藏期研究中的應(yīng)用姓名：1匯報(bào)提綱一、40Ar-39Ar法與K-Ar法的比較二、40Ar-39Ar法測年原理三、技術(shù)流程四、40Ar-39Ar定年難題與可行性分析五、實(shí)例分析匯報(bào)提綱一、40Ar-39Ar法與K-Ar法的比較2匯報(bào)提綱一、40Ar-39Ar法與K-Ar法的比較二、40Ar-39Ar法測年原理三、技術(shù)流程四、40Ar-39Ar定年難題與可行性分析五、實(shí)例分析匯報(bào)提綱一、40Ar-39Ar法與K-Ar法的比較3自生伊利石40Ar-39Ar定年是在K-Ar定年的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種同位素測年方法。1966年Merrihue等首次完成了40Ar-39Ar法測年技術(shù),并應(yīng)用于地質(zhì)。但由于未能解決樣品分離、核反沖及數(shù)據(jù)解釋等問題,而一直未能推廣應(yīng)用。近年來由于油氣資源勘探的迫切需要以及各種分析技術(shù)取得了很大的進(jìn)展,并成功應(yīng)用于一些油氣田的成藏定年研究。因此40Ar-39Ar正逐漸成為成藏年代學(xué)研究中的一種重要手段。自生伊利石40Ar-39Ar定年是在K-Ar定年的4自生伊利石40Ar-39Ar定年與K-Ar定年相比主要有以下優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)1、所需樣品少2、避免樣品不均勻性誤差3、精度高4、信息豐富缺點(diǎn)：由于需要核照射，存在核反沖，測試成本高和核污染問題。自生伊利石40Ar-39Ar定年與K-Ar定年相比主5

40Ar-39Ar法

K-Ar法所需樣品量較少(一般少于50mg），為傳統(tǒng)K-Ar用量的萬分之一所需的樣品量大，一些砂巖儲層能分離出的自生伊利石有限，不足以進(jìn)行K-Ar研究一份中子活化樣品完成所有的測量，不會因?yàn)闃悠凡痪斐蓽y量誤差需要在兩份樣品上分別測量K和Ar含量，樣品的不均勻分布會引起測量誤差所用測量都在高精度的質(zhì)譜計(jì)中進(jìn)行，測量精度明顯提高K的測量一般是用原子吸收，精度相對比較低采用階段升溫法獲得不同溫度點(diǎn)的坪年齡,使結(jié)果更為翔實(shí)可靠,可獲得更加豐富的信息一次性燒融，只能得到自生伊利石與碎屑伊利石的混合年齡由于核照射，存在核反沖、測試成本高以及核輻射和核廢料問題無需核照射，因而測試周期短、測試成本較低、也不存在核污染問題40Ar-39Ar法K-Ar法6匯報(bào)提綱一、40Ar-39Ar法與K-Ar法的比較二、40Ar-39Ar法測年原理三、技術(shù)流程四、40Ar-39Ar定年難題與可行性分析五、實(shí)例分析匯報(bào)提綱一、40Ar-39Ar法與K-Ar法的比較7

其基本原理是砂巖儲層中自生伊利石是烴類充填儲集層前最晚形成的,儲層中自生伊利石僅在流動的富鉀水介質(zhì)環(huán)境中形成,油氣充注儲集層后伊利石終止生長。因此,可利用自生伊利石的年齡來判斷儲集層中油氣藏形成的最老年齡。其基本原理是砂巖儲層中自生伊利石是烴類充填840Ar-39Ar法年齡計(jì)算基本公式為：

t=(1/λ)ln（1+J(40Ar/39Ark)）其中J為照射參數(shù),采用標(biāo)準(zhǔn)樣品確定J值:J=(eλt-1)/(40Ar/39Ark)其中λ為40K的總衰變常數(shù)，λ=5.543×10-10a-1

待測樣品和標(biāo)準(zhǔn)樣品一起經(jīng)過核反應(yīng)堆快中子活化后，只需測定其40Ar和39Ar同位素比值，即可確定待測樣品的J值和年齡值。40Ar-39Ar法年齡計(jì)算基本公式為：待測樣品和標(biāo)9匯報(bào)提綱一、40Ar-39Ar法與K-Ar法的比較二、40Ar-39Ar法測年原理三、技術(shù)流程四、40Ar-39Ar定年難題與可行性分析五、實(shí)例分析匯報(bào)提綱一、40Ar-39Ar法與K-Ar法的比較10樣品破碎樣品提純粘土礦物分級粒度和純度檢測真空封樣Ar同位素測試數(shù)據(jù)處理核照射實(shí)驗(yàn)流程主要分為以下八步：先用錘子碎成直徑1.5cm的碎塊，再置于冷凍-加熱循環(huán)碎樣儀待樣品碎成單礦物顆粒時(shí)，用試劑除去有機(jī)質(zhì)用高速離心機(jī)分離出不同粒徑的粘土礦物SEM對樣品進(jìn)行粒度檢測,XRD對樣品進(jìn)行純度和成分檢測先將樣品干燥,然后在真空系統(tǒng)中將樣品封裝在石英安瓿里,最后將石英安瓿和黑云母標(biāo)樣ZBH-2506封裝在石英瓶中將封裝好的石英瓶送交反應(yīng)堆進(jìn)行快中子照射在MM1200質(zhì)譜計(jì)上進(jìn)行，采用階段升溫方法進(jìn)行Ar同位素的提取根據(jù)Ar同位素測試數(shù)據(jù)對Ca和K進(jìn)行了干擾校正樣品破碎樣品提純粘土礦物分級粒度和純度檢測真空封樣Ar同位素11匯報(bào)提綱一、40Ar-39Ar法與K-Ar法的比較二、40Ar-39Ar法測年原理三、技術(shù)流程四、40Ar-39Ar定年難題與可行性分析五、實(shí)例分析匯報(bào)提綱一、40Ar-39Ar法與K-Ar法的比較12油氣砂巖儲層自生伊利石40Ar-39Ar定年存在兩大技術(shù)難題：1、自生伊利石分離提取技術(shù)2、有機(jī)雜質(zhì)氣體純化技術(shù)對于1，前人提出循環(huán)式冷凍-加熱法使小粒的砂巖沿礦物顆粒邊界或解理面裂開,盡量減少含K碎屑礦物因過度破碎而混入“伊利石”中。嘗試?yán)猛榛@陽離子優(yōu)先置換出碎屑伊利石中的K,減少碎屑伊利石對年齡的影響。對于2，邱華寧等研制了一套能夠有效除去有機(jī)雜氣的純化裝置應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)中,使Ar同位素分析不受有機(jī)碎片的影響,保證了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性。油氣砂巖儲層自生伊利石40Ar-39Ar定年存在兩大技13匯報(bào)提綱一、40Ar-39Ar法與K-Ar法的比較二、40Ar-39Ar法測年原理三、技術(shù)流程四、40Ar-39Ar定年難題與可行性分析五、實(shí)例分析匯報(bào)提綱一、40Ar-39Ar法與K-Ar法的比較14地質(zhì)背景與樣品特征

實(shí)驗(yàn)樣品采自珠江口盆地珠一坳陷第三紀(jì)珠海組砂巖儲層,砂巖厚度較大,發(fā)育多套下粗上細(xì)不完整正旋回,珠海組地層年齡范圍為21.0-25.5Ma。樣品06ZJ26I取自HZ19-2-1井3676.95m深處,采集樣品含油飽和度較高,且石英含量較高,顆粒間填隙物廣泛發(fā)育高嶺石、伊利石和綠泥石等粘土礦物。地質(zhì)背景與樣品特征

實(shí)驗(yàn)樣品采自珠江口盆地珠一坳15實(shí)驗(yàn)結(jié)果

最初3個低溫階段表觀年齡形成一個低溫“年齡坪”。從第4個階段開始,表觀年齡逐漸上升,從17.2Ma一直上升到第14階段的95.8Ma。第15-19階段年齡變化很小,形成高溫年齡坪。溫度進(jìn)一步升高,表觀年齡稍有下降。根據(jù)這些數(shù)據(jù)計(jì)算的樣品總年齡(83.9±0.3)Ma,相當(dāng)于K-Ar法年齡。實(shí)驗(yàn)結(jié)果

最初3個低溫階段表觀年齡形成一個低溫“年齡16

伊利石06ZJ26I40Ar-39Ar激光階段加熱形成一個逐漸上升的階梯型年齡譜。低溫階段代表樣品中最容易釋放氣體“組分”對年齡譜的貢獻(xiàn)。與碎屑礦物相比,自生伊利石顆粒微小,容易在激光加熱的低溫階段通過擴(kuò)散作用最早釋放出Ar氣，且該階段加權(quán)平均年齡(12.1±2.2)Ma小于珠海組地層的年齡,與盆地模擬分析推斷的油氣成藏年齡相吻合。因此,我們認(rèn)為,開始3個低溫階段加權(quán)平均年齡(12.1±2.2)Ma代表了珠一坳陷珠海組油氣成藏年齡最大值。伊利石06ZJ26I40Ar-39Ar激光階段加熱形17隨著激光能量逐漸增強(qiáng),加熱溫度逐漸增高,一些顆粒較大的礦物開始釋出氣體,導(dǎo)致年齡逐漸升高。中高溫階段坪年齡(98.0±0.9)Ma遠(yuǎn)遠(yuǎn)老于珠海組地層的年齡,代表陸源碎屑長石的年齡。隨著激光能量逐漸增強(qiáng),加熱溫度逐漸增高,一些顆粒較大18敬請指正！敬請指正！1940Ar-39Ar定年技術(shù)在油氣成藏期研究中的應(yīng)用姓名：庹雷班級：礦普4班40Ar-39Ar定年技術(shù)在油氣成藏期研究中的應(yīng)用姓名：20匯報(bào)提綱一、40Ar-39Ar法與K-Ar法的比較二、40Ar-39Ar法測年原理三、技術(shù)流程四、40Ar-39Ar定年難題與可行性分析五、實(shí)例分析匯報(bào)提綱一、40Ar-39Ar法與K-Ar法的比較21匯報(bào)提綱一、40Ar-39Ar法與K-Ar法的比較二、40Ar-39Ar法測年原理三、技術(shù)流程四、40Ar-39Ar定年難題與可行性分析五、實(shí)例分析匯報(bào)提綱一、40Ar-39Ar法與K-Ar法的比較22自生伊利石40Ar-39Ar定年是在K-Ar定年的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種同位素測年方法。1966年Merrihue等首次完成了40Ar-39Ar法測年技術(shù),并應(yīng)用于地質(zhì)。但由于未能解決樣品分離、核反沖及數(shù)據(jù)解釋等問題,而一直未能推廣應(yīng)用。近年來由于油氣資源勘探的迫切需要以及各種分析技術(shù)取得了很大的進(jìn)展,并成功應(yīng)用于一些油氣田的成藏定年研究。因此40Ar-39Ar正逐漸成為成藏年代學(xué)研究中的一種重要手段。自生伊利石40Ar-39Ar定年是在K-Ar定年的23自生伊利石40Ar-39Ar定年與K-Ar定年相比主要有以下優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)1、所需樣品少2、避免樣品不均勻性誤差3、精度高4、信息豐富缺點(diǎn)：由于需要核照射，存在核反沖，測試成本高和核污染問題。自生伊利石40Ar-39Ar定年與K-Ar定年相比主24

40Ar-39Ar法

K-Ar法所需樣品量較少(一般少于50mg），為傳統(tǒng)K-Ar用量的萬分之一所需的樣品量大，一些砂巖儲層能分離出的自生伊利石有限，不足以進(jìn)行K-Ar研究一份中子活化樣品完成所有的測量，不會因?yàn)闃悠凡痪斐蓽y量誤差需要在兩份樣品上分別測量K和Ar含量，樣品的不均勻分布會引起測量誤差所用測量都在高精度的質(zhì)譜計(jì)中進(jìn)行，測量精度明顯提高K的測量一般是用原子吸收，精度相對比較低采用階段升溫法獲得不同溫度點(diǎn)的坪年齡,使結(jié)果更為翔實(shí)可靠,可獲得更加豐富的信息一次性燒融，只能得到自生伊利石與碎屑伊利石的混合年齡由于核照射，存在核反沖、測試成本高以及核輻射和核廢料問題無需核照射，因而測試周期短、測試成本較低、也不存在核污染問題40Ar-39Ar法K-Ar法25匯報(bào)提綱一、40Ar-39Ar法與K-Ar法的比較二、40Ar-39Ar法測年原理三、技術(shù)流程四、40Ar-39Ar定年難題與可行性分析五、實(shí)例分析匯報(bào)提綱一、40Ar-39Ar法與K-Ar法的比較26

其基本原理是砂巖儲層中自生伊利石是烴類充填儲集層前最晚形成的,儲層中自生伊利石僅在流動的富鉀水介質(zhì)環(huán)境中形成,油氣充注儲集層后伊利石終止生長。因此,可利用自生伊利石的年齡來判斷儲集層中油氣藏形成的最老年齡。其基本原理是砂巖儲層中自生伊利石是烴類充填2740Ar-39Ar法年齡計(jì)算基本公式為：

t=(1/λ)ln（1+J(40Ar/39Ark)）其中J為照射參數(shù),采用標(biāo)準(zhǔn)樣品確定J值:J=(eλt-1)/(40Ar/39Ark)其中λ為40K的總衰變常數(shù)，λ=5.543×10-10a-1

待測樣品和標(biāo)準(zhǔn)樣品一起經(jīng)過核反應(yīng)堆快中子活化后，只需測定其40Ar和39Ar同位素比值，即可確定待測樣品的J值和年齡值。40Ar-39Ar法年齡計(jì)算基本公式為：待測樣品和標(biāo)28匯報(bào)提綱一、40Ar-39Ar法與K-Ar法的比較二、40Ar-39Ar法測年原理三、技術(shù)流程四、40Ar-39Ar定年難題與可行性分析五、實(shí)例分析匯報(bào)提綱一、40Ar-39Ar法與K-Ar法的比較29樣品破碎樣品提純粘土礦物分級粒度和純度檢測真空封樣Ar同位素測試數(shù)據(jù)處理核照射實(shí)驗(yàn)流程主要分為以下八步：先用錘子碎成直徑1.5cm的碎塊，再置于冷凍-加熱循環(huán)碎樣儀待樣品碎成單礦物顆粒時(shí)，用試劑除去有機(jī)質(zhì)用高速離心機(jī)分離出不同粒徑的粘土礦物SEM對樣品進(jìn)行粒度檢測,XRD對樣品進(jìn)行純度和成分檢測先將樣品干燥,然后在真空系統(tǒng)中將樣品封裝在石英安瓿里,最后將石英安瓿和黑云母標(biāo)樣ZBH-2506封裝在石英瓶中將封裝好的石英瓶送交反應(yīng)堆進(jìn)行快中子照射在MM1200質(zhì)譜計(jì)上進(jìn)行，采用階段升溫方法進(jìn)行Ar同位素的提取根據(jù)Ar同位素測試數(shù)據(jù)對Ca和K進(jìn)行了干擾校正樣品破碎樣品提純粘土礦物分級粒度和純度檢測真空封樣Ar同位素30匯報(bào)提綱一、40Ar-39Ar法與K-Ar法的比較二、40Ar-39Ar法測年原理三、技術(shù)流程四、40Ar-39Ar定年難題與可行性分析五、實(shí)例分析匯報(bào)提綱一、40Ar-39Ar法與K-Ar法的比較31油氣砂巖儲層自生伊利石40Ar-39Ar定年存在兩大技術(shù)難題：1、自生伊利石分離提取技術(shù)2、有機(jī)雜質(zhì)氣體純化技術(shù)對于1，前人提出循環(huán)式冷凍-加熱法使小粒的砂巖沿礦物顆粒邊界或解理面裂開,盡量減少含K碎屑礦物因過度破碎而混入“伊利石”中。嘗試?yán)猛榛@陽離子優(yōu)先置換出碎屑伊利石中的K,減少碎屑伊利石對年齡的影響。對于2，邱華寧等研制了一套能夠有效除去有機(jī)雜氣的純化裝置應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)中,使Ar同位素分析不受有機(jī)碎片的影響,保證了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性。油氣砂巖儲層自生伊利石40Ar-39Ar定年存在兩大技32匯報(bào)提綱一、40Ar-39Ar法與K-Ar法的比較二、40Ar-39Ar法測年原理三、技術(shù)流程四、40Ar-39Ar定年難題與可行性分析五、實(shí)例分析匯報(bào)提綱一、40Ar-39Ar法與K-Ar法的比較33地質(zhì)背景與樣品特征

實(shí)驗(yàn)樣品采自珠江口盆地珠一坳陷第三紀(jì)珠海組砂巖儲層,砂巖厚度較大,發(fā)育多套下粗上細(xì)不完整正旋回,珠海組地層年齡范圍為21.0-25.5Ma。樣品06ZJ26I取自HZ19-2-1井3676.95m深處,采集樣品