一种利用湖相碳酸盐岩的团簇同位素恢复古湖泊的氧同位素方法

本发明涉及一种利用湖相碳酸盐岩的团簇同位素恢复古湖泊的氧同位素方法，属于石油地质勘探。

背景技术：

1、成岩流体的δ18o(比如海水、湖水等)的确定，对于利用传统的氧同位素温度计确定碳酸盐的形成温度至关重要。但是，要确定古老时期的海水或湖水的氧同位素，需要利用未发生蚀变的化石或碳酸盐矿物并确定矿物的形成温度。而化石的形成温度往往是未知且难以确定的。相比较而言，不同时期的海水的δ18o已经得到了较多的研究并建立了演化曲线，而湖水的δ18o目前没有统一的演化曲线。一方面是因为湖相环境的碳酸盐化石比较少，给利用化石确定δ18o造成困难，此外，相同时期的湖泊之间也存在淡水注入、蒸发环境的差异，使得相同时期的不同湖泊之间的δ18o也存在较大差异，难以形成统一的演化曲线。近年来报道的碳酸盐团簇同位素(δ47)温度计，不需要知道碳酸盐的成岩流体的δ18o，可以单独确定碳酸盐的形成温度，并且结合矿物的δ18o，还可以反过来确定碳酸盐矿物的形成的流体的δ18o，这为确定碳酸盐的成岩流体提供了新的解决途径。

2、古老层系的碳酸盐岩的团簇同位素(δ47)往往在后期的埋藏成岩和相对高温的影响下而发生改变，导致碳酸盐矿物的δ47确定的温度，并不能代表碳酸盐形成的初始温度。根据前人研究，碳酸盐的δ47主要受到了成岩蚀变(重结晶)和高温固态重置的影响。假定在没有发生蚀变的条件下，需要考虑固态重置对δ47的影响，这个过程可以用动力学模型来进行恢复。而重置的模型需要根据矿物所经历的热演化史，特别是最大古温度进行约束。理论上，利用现今的δ47可以约束出最大的埋藏温度。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种利用湖相碳酸盐岩的团簇同位素恢复古湖泊的氧同位素方法，本发明利用未发生显著蚀变的介壳灰岩的δ47来约束介壳灰岩的最大古埋藏温度，最终利用传统的氧同位素温度计来恢复目标层系的湖水的氧同位素。

2、本发明提供的利用湖相碳酸盐岩的团簇同位素恢复古湖泊的氧同位素方法，包括如下步骤：

3、s1、采集样品进行岩石学分析，选择未受到成岩蚀变影响的样品；

4、s2、对所述样品进行δ18o和团簇同位素分析，得到样品的δ18o和团簇同位素温度；

5、s3、确定样品所属烃源岩所经历的最大埋藏温度；

6、s4、根据所述最大埋藏温度确定目标层系的初始平衡温度；

7、s5、根据所述初始平衡温度和所述δ18o，利用氧同位素温度计，得到目标区湖水的氧同位素。

8、本发明恢复古湖泊的氧同位素方法中，步骤s1中，对所述样品进行xrd分析，确定矿物组成；

9、收集或制备单井目的层位取心段储集层的铸体薄片，通过显微镜和阴极射线发光仪对介壳灰岩样品进行岩石学观察，以判断目的层样品是否受到成岩蚀变(重结晶)的影响。

10、本发明恢复古湖泊的氧同位素方法中，步骤s2中，按照下述方法进行δ18o和团簇同位素分析：

11、将所述样品粉碎至100目以下；然后采用二氯甲烷萃取得到碳酸盐粉末(以除去目的层样品残余的可溶性有机物)；将所述碳酸盐粉末与磷酸反应，采用同位素质谱仪测量产生的co2，得到所述δ18o和团簇同位素(δ47)，可采用按照huntington等人(2009)提供的方法得到；

12、与所述磷酸反应前，还包括与3％ h2o2进行反应的步骤。

13、基于上述处理得到的样品，使用3％ h2o2对粉末进行反应，重复多次，直至不产生气泡，去除残留的有机物。

14、本发明恢复古湖泊的氧同位素方法中，采用固体碳酸盐标准eth1～eth4和inercarb(nb4和p1)方法将所述团簇同位素转绝对参照系(δ47，cdes 90℃)，再根据校准方程得到所述团簇同位素温度，可采用dennis等人(2011年)建立的校准方程。

15、本发明恢复古湖泊的氧同位素方法中，步骤s3中，按照下述步骤得到所述最大埋藏温度：

16、收集或制备所述样品的同层系页岩的铸体薄片，对所述铸体薄片进行显微观察，并进行镜质体反射率测试，得到页岩样品的镜质体反射率(ro)，进而利用easyro模型得到所述最大埋藏温度。

17、本发明恢复古湖泊的氧同位素方法中，步骤s4中，根据下述1)-3)确定所述初始平衡温度：

18、1)当所述最大埋藏温度<100℃时，表明目标层系未受到固态重置作用影响，所述团簇同位素温度即为所述初始温度；

19、2)当所述最大埋藏温度在100℃-175℃时，采用固态重置模型对目标层系矿物形成的初始温度进行恢复；

20、3)当所述最大埋藏温度在>175℃时，表明目标层系被完全固态重置，无法进行氧同位素计算。

21、本发明恢复古湖泊的氧同位素方法中，当所述最大埋藏温度在100℃-175℃时，按照下述步骤确定所述初始平衡温度：

22、采用u-pb定年法或re-os定年法确定目标层系地质年代；

23、基于所述最大埋藏温度，采用动力学固态重置模型，得到目标层系的所述初始平衡温度。

24、本发明恢复古湖泊的氧同位素方法中，采用三阶段温度递减方法验证所述初始平衡温度与所述团簇同位素是否吻合。

25、本发明基于上述固态重置恢复之后的初始平衡温度，结合矿物的氧同位素，利用传统的氧同位素温度计，可以得出目标区湖水的氧同位素。

26、本发明提供的利用湖相碳酸盐岩的团簇同位素恢复古湖泊的氧同位素方法的关键是利用未发生显著蚀变的介壳灰岩的团簇同位素(δ47)来约束介壳灰岩的最大古埋藏温度；与传统方法不同，本发明针对不同区间的最大古埋藏温度，独立的利用固态重置模型约束介壳灰岩的初始平衡温度，进而利用传统的氧同位素温度计来恢复目标层系的湖水的氧同位素。

技术特征：

1.一种利用湖相碳酸盐岩的团簇同位素恢复古湖泊的氧同位素方法，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的恢复古湖泊的氧同位素方法，其特征在于：步骤s1中，对所述样品进行xrd分析，确定矿物组成；

3.根据权利要求1或2所述的恢复古湖泊的氧同位素方法，其特征在于：步骤s2中，按照下述方法进行δ18o和团簇同位素分析：

4.根据权利要求3所述的恢复古湖泊的氧同位素方法，其特征在于：采用固体碳酸盐标准eth1～eth4和inercarb(nb4和p1)方法将所述团簇同位素转绝对参照系，再根据校准方程得到所述团簇同位素温度。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的恢复古湖泊的氧同位素方法，其特征在于：步骤s3中，按照下述步骤得到所述最大埋藏温度：

6.根据权利要求1-5中任一项所述的恢复古湖泊的氧同位素方法，其特征在于：步骤s4中，根据下述1)-3)确定所述初始平衡温度：

7.根据权利要求6所述的恢复古湖泊的氧同位素方法，其特征在于：当所述最大埋藏温度在100℃-175℃时，按照下述步骤确定所述初始平衡温度：

8.根据权利要求7所述的恢复古湖泊的氧同位素方法，其特征在于：采用三阶段温度递减方法验证所述初始平衡温度与所述团簇同位素是否吻合。

技术总结本发明公开了一种利用湖相碳酸盐岩的团簇同位素恢复古湖泊的氧同位素方法。包括如下步骤：选择未受到成岩蚀变影响的样品；对样品进行氧同位素和团簇同位素分析，得到样品的δ18O和团簇同位素温度；确定样品所在层系的烃源岩所经历的最大埋藏温度；根据最大埋藏温度和团簇同位素的固态重置动力学参数确定目标层系的初始平衡温度；根据初始平衡温度和δ18O，利用氧同位素温度计，得到目标区湖水的氧同位素。本发明利用未发生显著蚀变的介壳灰岩的Δ47来约束介壳灰岩的最大古埋藏温度与初始平衡温度；本发明针对不同区间的最大古埋藏温度，独立地利用固态重置模型约束介壳灰岩的初始平衡温度，进而利用传统的氧同位素温度计来恢复目标层系的湖水的氧同位素。技术研发人员：李平平,陶润泽,王畅,高雅宣,贺世杰,邹华耀受保护的技术使用者：中国石油大学（北京）技术研发日：技术公布日：2025/1/6