本發(fā)明涉及一種利用湖相碳酸鹽巖的團(tuán)簇同位素恢復(fù)古湖泊的氧同位素方法，屬于石油地質(zhì)勘探。

背景技術(shù)：

1、成巖流體的δ18o(比如海水、湖水等)的確定，對(duì)于利用傳統(tǒng)的氧同位素溫度計(jì)確定碳酸鹽的形成溫度至關(guān)重要。但是，要確定古老時(shí)期的海水或湖水的氧同位素，需要利用未發(fā)生蝕變的化石或碳酸鹽礦物并確定礦物的形成溫度。而化石的形成溫度往往是未知且難以確定的。相比較而言，不同時(shí)期的海水的δ18o已經(jīng)得到了較多的研究并建立了演化曲線，而湖水的δ18o目前沒有統(tǒng)一的演化曲線。一方面是因?yàn)楹喹h(huán)境的碳酸鹽化石比較少，給利用化石確定δ18o造成困難，此外，相同時(shí)期的湖泊之間也存在淡水注入、蒸發(fā)環(huán)境的差異，使得相同時(shí)期的不同湖泊之間的δ18o也存在較大差異，難以形成統(tǒng)一的演化曲線。近年來報(bào)道的碳酸鹽團(tuán)簇同位素(δ47)溫度計(jì)，不需要知道碳酸鹽的成巖流體的δ18o，可以單獨(dú)確定碳酸鹽的形成溫度，并且結(jié)合礦物的δ18o，還可以反過來確定碳酸鹽礦物的形成的流體的δ18o，這為確定碳酸鹽的成巖流體提供了新的解決途徑。

2、古老層系的碳酸鹽巖的團(tuán)簇同位素(δ47)往往在后期的埋藏成巖和相對(duì)高溫的影響下而發(fā)生改變，導(dǎo)致碳酸鹽礦物的δ47確定的溫度，并不能代表碳酸鹽形成的初始溫度。根據(jù)前人研究，碳酸鹽的δ47主要受到了成巖蝕變(重結(jié)晶)和高溫固態(tài)重置的影響。假定在沒有發(fā)生蝕變的條件下，需要考慮固態(tài)重置對(duì)δ47的影響，這個(gè)過程可以用動(dòng)力學(xué)模型來進(jìn)行恢復(fù)。而重置的模型需要根據(jù)礦物所經(jīng)歷的熱演化史，特別是最大古溫度進(jìn)行約束。理論上，利用現(xiàn)今的δ47可以約束出最大的埋藏溫度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種利用湖相碳酸鹽巖的團(tuán)簇同位素恢復(fù)古湖泊的氧同位素方法，本發(fā)明利用未發(fā)生顯著蝕變的介殼灰?guī)r的δ47來約束介殼灰?guī)r的最大古埋藏溫度，最終利用傳統(tǒng)的氧同位素溫度計(jì)來恢復(fù)目標(biāo)層系的湖水的氧同位素。

2、本發(fā)明提供的利用湖相碳酸鹽巖的團(tuán)簇同位素恢復(fù)古湖泊的氧同位素方法，包括如下步驟：

3、s1、采集樣品進(jìn)行巖石學(xué)分析，選擇未受到成巖蝕變影響的樣品；

4、s2、對(duì)所述樣品進(jìn)行δ18o和團(tuán)簇同位素分析，得到樣品的δ18o和團(tuán)簇同位素溫度；

5、s3、確定樣品所屬烴源巖所經(jīng)歷的最大埋藏溫度；

6、s4、根據(jù)所述最大埋藏溫度確定目標(biāo)層系的初始平衡溫度；

7、s5、根據(jù)所述初始平衡溫度和所述δ18o，利用氧同位素溫度計(jì)，得到目標(biāo)區(qū)湖水的氧同位素。

8、本發(fā)明恢復(fù)古湖泊的氧同位素方法中，步驟s1中，對(duì)所述樣品進(jìn)行xrd分析，確定礦物組成；

9、收集或制備單井目的層位取心段儲(chǔ)集層的鑄體薄片，通過顯微鏡和陰極射線發(fā)光儀對(duì)介殼灰?guī)r樣品進(jìn)行巖石學(xué)觀察，以判斷目的層樣品是否受到成巖蝕變(重結(jié)晶)的影響。

10、本發(fā)明恢復(fù)古湖泊的氧同位素方法中，步驟s2中，按照下述方法進(jìn)行δ18o和團(tuán)簇同位素分析：

11、將所述樣品粉碎至100目以下；然后采用二氯甲烷萃取得到碳酸鹽粉末(以除去目的層樣品殘余的可溶性有機(jī)物)；將所述碳酸鹽粉末與磷酸反應(yīng)，采用同位素質(zhì)譜儀測(cè)量產(chǎn)生的co2，得到所述δ18o和團(tuán)簇同位素(δ47)，可采用按照huntington等人(2009)提供的方法得到；

12、與所述磷酸反應(yīng)前，還包括與3％?h2o2進(jìn)行反應(yīng)的步驟。

13、基于上述處理得到的樣品，使用3％?h2o2對(duì)粉末進(jìn)行反應(yīng)，重復(fù)多次，直至不產(chǎn)生氣泡，去除殘留的有機(jī)物。

14、本發(fā)明恢復(fù)古湖泊的氧同位素方法中，采用固體碳酸鹽標(biāo)準(zhǔn)eth1～eth4和inercarb(nb4和p1)方法將所述團(tuán)簇同位素轉(zhuǎn)絕對(duì)參照系(δ47，cdes?90℃)，再根據(jù)校準(zhǔn)方程得到所述團(tuán)簇同位素溫度，可采用dennis等人(2011年)建立的校準(zhǔn)方程。

15、本發(fā)明恢復(fù)古湖泊的氧同位素方法中，步驟s3中，按照下述步驟得到所述最大埋藏溫度：

16、收集或制備所述樣品的同層系頁巖的鑄體薄片，對(duì)所述鑄體薄片進(jìn)行顯微觀察，并進(jìn)行鏡質(zhì)體反射率測(cè)試，得到頁巖樣品的鏡質(zhì)體反射率(ro)，進(jìn)而利用easyro模型得到所述最大埋藏溫度。

17、本發(fā)明恢復(fù)古湖泊的氧同位素方法中，步驟s4中，根據(jù)下述1)-3)確定所述初始平衡溫度：

18、1)當(dāng)所述最大埋藏溫度<100℃時(shí)，表明目標(biāo)層系未受到固態(tài)重置作用影響，所述團(tuán)簇同位素溫度即為所述初始溫度；

19、2)當(dāng)所述最大埋藏溫度在100℃-175℃時(shí)，采用固態(tài)重置模型對(duì)目標(biāo)層系礦物形成的初始溫度進(jìn)行恢復(fù)；

20、3)當(dāng)所述最大埋藏溫度在>175℃時(shí)，表明目標(biāo)層系被完全固態(tài)重置，無法進(jìn)行氧同位素計(jì)算。

21、本發(fā)明恢復(fù)古湖泊的氧同位素方法中，當(dāng)所述最大埋藏溫度在100℃-175℃時(shí)，按照下述步驟確定所述初始平衡溫度：

22、采用u-pb定年法或re-os定年法確定目標(biāo)層系地質(zhì)年代；

23、基于所述最大埋藏溫度，采用動(dòng)力學(xué)固態(tài)重置模型，得到目標(biāo)層系的所述初始平衡溫度。

24、本發(fā)明恢復(fù)古湖泊的氧同位素方法中，采用三階段溫度遞減方法驗(yàn)證所述初始平衡溫度與所述團(tuán)簇同位素是否吻合。

25、本發(fā)明基于上述固態(tài)重置恢復(fù)之后的初始平衡溫度，結(jié)合礦物的氧同位素，利用傳統(tǒng)的氧同位素溫度計(jì)，可以得出目標(biāo)區(qū)湖水的氧同位素。

26、本發(fā)明提供的利用湖相碳酸鹽巖的團(tuán)簇同位素恢復(fù)古湖泊的氧同位素方法的關(guān)鍵是利用未發(fā)生顯著蝕變的介殼灰?guī)r的團(tuán)簇同位素(δ47)來約束介殼灰?guī)r的最大古埋藏溫度；與傳統(tǒng)方法不同，本發(fā)明針對(duì)不同區(qū)間的最大古埋藏溫度，獨(dú)立的利用固態(tài)重置模型約束介殼灰?guī)r的初始平衡溫度，進(jìn)而利用傳統(tǒng)的氧同位素溫度計(jì)來恢復(fù)目標(biāo)層系的湖水的氧同位素。

技術(shù)特征：

1.一種利用湖相碳酸鹽巖的團(tuán)簇同位素恢復(fù)古湖泊的氧同位素方法，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的恢復(fù)古湖泊的氧同位素方法，其特征在于：步驟s1中，對(duì)所述樣品進(jìn)行xrd分析，確定礦物組成；

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的恢復(fù)古湖泊的氧同位素方法，其特征在于：步驟s2中，按照下述方法進(jìn)行δ18o和團(tuán)簇同位素分析：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的恢復(fù)古湖泊的氧同位素方法，其特征在于：采用固體碳酸鹽標(biāo)準(zhǔn)eth1～eth4和inercarb(nb4和p1)方法將所述團(tuán)簇同位素轉(zhuǎn)絕對(duì)參照系，再根據(jù)校準(zhǔn)方程得到所述團(tuán)簇同位素溫度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的恢復(fù)古湖泊的氧同位素方法，其特征在于：步驟s3中，按照下述步驟得到所述最大埋藏溫度：

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的恢復(fù)古湖泊的氧同位素方法，其特征在于：步驟s4中，根據(jù)下述1)-3)確定所述初始平衡溫度：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的恢復(fù)古湖泊的氧同位素方法，其特征在于：當(dāng)所述最大埋藏溫度在100℃-175℃時(shí)，按照下述步驟確定所述初始平衡溫度：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的恢復(fù)古湖泊的氧同位素方法，其特征在于：采用三階段溫度遞減方法驗(yàn)證所述初始平衡溫度與所述團(tuán)簇同位素是否吻合。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種利用湖相碳酸鹽巖的團(tuán)簇同位素恢復(fù)古湖泊的氧同位素方法。包括如下步驟：選擇未受到成巖蝕變影響的樣品；對(duì)樣品進(jìn)行氧同位素和團(tuán)簇同位素分析，得到樣品的δ18O和團(tuán)簇同位素溫度；確定樣品所在層系的烴源巖所經(jīng)歷的最大埋藏溫度；根據(jù)最大埋藏溫度和團(tuán)簇同位素的固態(tài)重置動(dòng)力學(xué)參數(shù)確定目標(biāo)層系的初始平衡溫度；根據(jù)初始平衡溫度和δ18O，利用氧同位素溫度計(jì)，得到目標(biāo)區(qū)湖水的氧同位素。本發(fā)明利用未發(fā)生顯著蝕變的介殼灰?guī)r的Δ47來約束介殼灰?guī)r的最大古埋藏溫度與初始平衡溫度；本發(fā)明針對(duì)不同區(qū)間的最大古埋藏溫度，獨(dú)立地利用固態(tài)重置模型約束介殼灰?guī)r的初始平衡溫度，進(jìn)而利用傳統(tǒng)的氧同位素溫度計(jì)來恢復(fù)目標(biāo)層系的湖水的氧同位素。

技術(shù)研發(fā)人員：李平平,陶潤(rùn)澤,王暢,高雅宣,賀世杰,鄒華耀
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國石油大學(xué)（北京）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6