利用自生伊利石K-Ar定年分析油气成藏期次课件.ppt

1、 传统的成藏期分析传统的成藏期分析:构造发育史、圈闭形成史、构造发育史、圈闭形成史、烃源岩生排烃史的研究烃源岩生排烃史的研究(间接法）间接法）20 世纪世纪8090 年代，油气成藏期研究在国年代，油气成藏期研究在国内外取得重要的进展和突破，一些新的分析内外取得重要的进展和突破，一些新的分析技术和研究方法相继出现，例如储层成岩作技术和研究方法相继出现，例如储层成岩作用分析、流体包裹体分析、储层固体沥青分用分析、流体包裹体分析、储层固体沥青分析、析、成岩矿物定年成岩矿物定年等等（直接法）（直接法）提纲提纲 自生伊利石自生伊利石K-ArK-Ar定年原理定年原理 K-ArK-Ar测年实验过程及年龄数据

2、分析测年实验过程及年龄数据分析 K-ArK-Ar年代剖面特征及地质意义年代剖面特征及地质意义 存在的问题及讨论存在的问题及讨论自生伊利石自生伊利石K-Ar定年原理定年原理沉积环境中的沉积环境中的伊利石伊利石碎屑伊利石碎屑伊利石自生伊利石自生伊利石高岭石、蒙皂石转化高岭石、蒙皂石转化长石溶解长石溶解砂岩孔洞中伊利石砂岩孔洞中伊利石自生作用自生作用自生伊利石自生伊利石K-Ar定年原理定年原理自生伊利石特征自生伊利石特征 自生伊利石广泛存在于砂岩储层自生伊利石广泛存在于砂岩储层,多呈片状或丝发状充填于孔隙当中。早期形多呈片状或丝发状充填于孔隙当中。早期形成的伊利石多为片状形态成的伊利石多为片状形态,

3、而晚期的伊利石多为丝发状。随着伊利石的生长而晚期的伊利石多为丝发状。随着伊利石的生长,伊伊利石发丝逐渐变细。利石发丝逐渐变细。自生伊利石自生伊利石K-Ar定年原理定年原理 因此粗粒样品比细粒可能含有更多的早期生成的伊利石。因此粗粒样品比细粒可能含有更多的早期生成的伊利石。最细伊利石应为最后生成的最细伊利石应为最后生成的,其其K-ArK-Ar年龄就是伊利石停止生长年龄就是伊利石停止生长的时间。的时间。自生伊利石自生伊利石K-Ar定年原理定年原理 伊利石仅形成于伊利石仅形成于富含钾离子的水介富含钾离子的水介质条件下，在油气质条件下，在油气注入圈闭成藏的过注入圈闭成藏的过程中由于油气代替程中由于油气

4、代替地层水从而引起硅地层水从而引起硅酸盐成岩作用终止酸盐成岩作用终止（Hamilton 等）等）又因为自生伊利又因为自生伊利石在众多砂岩储层石在众多砂岩储层中是在油气运移之中是在油气运移之前形成的最后成岩前形成的最后成岩矿物矿物,因此形成时因此形成时间有可能限定油气间有可能限定油气的运移时间。的运移时间。自生伊利石自生伊利石K-Ar定年原理定年原理为为40K的总衰变常数，的总衰变常数，e为为40K向向40Ar的衰变常数的衰变常数自生伊利石自生伊利石K-Ar定年原理定年原理两个前提条件两个前提条件：1）所研究的砂岩储层必须有充分发育的）所研究的砂岩储层必须有充分发育的伊利石成岩作用伊利石成岩作用

5、2）所研究的伊利石成岩作用终止必须与油）所研究的伊利石成岩作用终止必须与油气注入事件有成因联系气注入事件有成因联系提纲提纲 自生伊利石自生伊利石K-ArK-Ar定年原理定年原理 K-ArK-Ar测年实验过程及年龄数据分析测年实验过程及年龄数据分析 K-ArK-Ar年代剖面特征及地质意义年代剖面特征及地质意义 存在的问题及讨论存在的问题及讨论K-ArK-Ar测年实验过程及年龄数据分析测年实验过程及年龄数据分析一、样品选择一、样品选择 实际工作中缺乏对试验样品的足够重视常常是导致实际工作中缺乏对试验样品的足够重视常常是导致实验结果错误的重要原因，因此加强样品的岩石学特实验结果错误的重要原因，因此加

6、强样品的岩石学特征及成岩作用的研究是实验的基础。征及成岩作用的研究是实验的基础。砂岩岩石类型砂岩岩石类型（中砂岩、细砂岩较粉砂、泥质（中砂岩、细砂岩较粉砂、泥质粉砂岩效果好）粉砂岩效果好）高岭石、绿泥石高岭石、绿泥石（理论上不含（理论上不含K）蒙皂石向伊利石的成岩演化程度蒙皂石向伊利石的成岩演化程度（I/S层间比层间比越小，含越小，含K量越高，越接近伊利石量越高，越接近伊利石)K-ArK-Ar测年实验过程及年龄数据分析测年实验过程及年龄数据分析二、系统流程二、系统流程 样品清洗样品清洗分离提纯并提取分离提纯并提取多个粒级的样品多个粒级的样品K含量测定含量测定Ar同位素比值测定同位素比值测定XR

7、D纯度检测纯度检测K-Ar年龄计算年龄计算年龄结果评价年龄结果评价年龄数据分析年龄数据分析SEM、XRD分析分析样品矿物特征样品矿物特征 自生伊利石的自生伊利石的分离提纯及其分离提纯及其K-Ar 同位素测年技同位素测年技术是一项包含内术是一项包含内容较多的分析技容较多的分析技术术。每个环节都非每个环节都非常重要常重要,若处理不若处理不当均会对最终的当均会对最终的自生伊利石自生伊利石K-Ar 年龄的测定不利年龄的测定不利K-ArK-Ar测年实验过程及年龄数据分析测年实验过程及年龄数据分析分离提纯分离提纯自生伊利石分离提纯流程图技术（张有瑜等，自生伊利石分离提纯流程图技术（张有瑜等，2001）最为

8、理想的样品最为理想的样品基本上由自生伊利基本上由自生伊利石组成石组成,极少含碎屑极少含碎屑钾长石和碎屑伊利钾长石和碎屑伊利石。通过石。通过真空抽滤、真空抽滤、沉降分离、离心分沉降分离、离心分离技术离技术，将样本分，将样本分为多个粒级，为多个粒级，其目的就是剔除碎其目的就是剔除碎屑钾长石和碎屑伊屑钾长石和碎屑伊利石等碎屑含钾矿利石等碎屑含钾矿物杂质并尽量使自物杂质并尽量使自生伊利石得到最大生伊利石得到最大程度的富集。程度的富集。K-ArK-Ar测年实验过程及年龄数据分析测年实验过程及年龄数据分析纯度检测纯度检测 自生伊利石粘土样品分自生伊利石粘土样品分离提纯的质量是决定其离提纯的质量是决定其K-

9、Ar 同位素测年技术成功与同位素测年技术成功与否的关键。否的关键。碎屑伊利石具有较为明显碎屑伊利石具有较为明显的的X 射线衍射特征射线衍射特征:一是峰一是峰位为位为10105 10-1 nm 且基本不变且基本不变;二是半高宽小二是半高宽小于于0.42(2),据此便可以据此便可以将其与自生伊利区石区分将其与自生伊利区石区分开开,并利用分峰技术对二者并利用分峰技术对二者进行定量分析。进行定量分析。K-ArK-Ar测年实验过程及年龄数据分析测年实验过程及年龄数据分析年龄数据分析年龄数据分析 实验分离提纯的局限性：实验分离提纯的局限性：即使是非常细小的颗粒即使是非常细小的颗粒,也都是碎屑和成岩物质的混

10、合也都是碎屑和成岩物质的混合,分离提纯无法将自生分离提纯无法将自生伊利石与碎屑成分完全分离。伊利石与碎屑成分完全分离。九十年代，九十年代，Pevear 进行过系统研究并提出了进行过系统研究并提出了IAA(Illite Age Analysis)技术进行数据分析。国技术进行数据分析。国内有学者对此也进行过系统研究并提出了内有学者对此也进行过系统研究并提出了“校正年校正年龄龄”概念（张有瑜，概念（张有瑜，2001）。K-ArK-Ar测年实验过程及年龄数据分析测年实验过程及年龄数据分析 研究表明研究表明,在碎屑含钾矿物相的质量分数小于在碎屑含钾矿物相的质量分数小于5%的范围内的范围内,伊利石伊利石粘

11、土样品的表观粘土样品的表观K-Ar 年龄与其碎屑含钾矿物相的质量分数之间呈线年龄与其碎屑含钾矿物相的质量分数之间呈线性关系（性关系（Hamilton，1989）。）。K-ArK-Ar测年实验过程及年龄数据分析测年实验过程及年龄数据分析“校正年龄校正年龄”计算步骤计算步骤 (1)根据根据XRD 纯度检测分析结纯度检测分析结果果,计算各个粒级自生伊利石粘计算各个粒级自生伊利石粘土样品的碎屑钾长石和碎屑伊利土样品的碎屑钾长石和碎屑伊利石含量之和即石含量之和即x;(2)以各个粒级自生伊利石粘土以各个粒级自生伊利石粘土样品的样品的40Ar/40 K测量值为测量值为y;(3)以以x、y 为参数作线性回归为

12、参数作线性回归分析并求出碎屑组分为零时的分析并求出碎屑组分为零时的40Ar/40 K;(4)利用利用K-Ar 测年公式计算出测年公式计算出碎屑组分为零时的年龄即碎屑组分为零时的年龄即“校正校正年龄年龄”。提纲提纲 自生伊利石自生伊利石K-ArK-Ar定年原理定年原理 K-ArK-Ar测年实验过程及年龄数据分析测年实验过程及年龄数据分析 K-ArK-Ar年代剖面特征及地质意义年代剖面特征及地质意义 存在的问题及讨论存在的问题及讨论K-ArK-Ar年代剖面特征及地质意义年代剖面特征及地质意义自生伊利石年龄数据的解释：自生伊利石年龄数据的解释：分析自生伊利石成岩终止分析自生伊利石成岩终止与油气充注的

13、关系与油气充注的关系自生伊利石自生伊利石K-Ar年龄标准剖面年龄标准剖面(Hamilton 等等,1989)提纲提纲 自生伊利石自生伊利石K-ArK-Ar定年原理定年原理 K-ArK-Ar测年实验过程及年龄数据分析测年实验过程及年龄数据分析 K-ArK-Ar年代剖面特征及地质意义年代剖面特征及地质意义 存在的问题及讨论存在的问题及讨论存在的问题及讨论存在的问题及讨论l实验实验K-Ar年龄的真实性年龄的真实性（含钾碎屑矿物的污染、高温的影（含钾碎屑矿物的污染、高温的影响）响）l校正年龄有时误差较大校正年龄有时误差较大（XRD精度不高、难以识别风化成因精度不高、难以识别风化成因的的I/S层间矿物）

14、层间矿物）l自生伊利石年龄可能只是代表油气充注的最大年龄自生伊利石年龄可能只是代表油气充注的最大年龄（多（多期运移、多期成藏）期运移、多期成藏）l伊利石测年结果的多解性伊利石测年结果的多解性（油气充注、温度变化、物质供（油气充注、温度变化、物质供给）给）存在的问题及讨论存在的问题及讨论 综上所述，在判知综上所述，在判知K-Ar 年龄代表的就是油气运移时间的年龄代表的就是油气运移时间的前提下前提下,K-Ar 年龄不仅能年龄不仅能圈定油气成藏的绝对时间圈定油气成藏的绝对时间,而且在而且在研究油气充注特征研究油气充注特征时也有很好的指导意义。时也有很好的指导意义。自生伊利石同位素年代学分析为油气藏形

15、成时间提供了科自生伊利石同位素年代学分析为油气藏形成时间提供了科学根据。但由于其方法的局限性，只有将自生矿物同位素学根据。但由于其方法的局限性，只有将自生矿物同位素地质年代学、储层流体包裹体和固体沥青显微分析与构造地质年代学、储层流体包裹体和固体沥青显微分析与构造演化史、圈闭形成期、生油岩排烃史以及油气运聚期地质演化史、圈闭形成期、生油岩排烃史以及油气运聚期地质综合对比分析紧密结合综合对比分析紧密结合,将宏观和微观分析将宏观和微观分析,推测和实测分推测和实测分析结果相互对比析结果相互对比,才能实现油气藏成藏时间和成藏演化史才能实现油气藏成藏时间和成藏演化史分析的定量化。分析的定量化。谢谢 谢！谢！