塔里木盆地塔河油田奧陶系儲層方解石u-pb同位素定年研究

塔里木盆地塔河油田奧陶系儲層方解石u-pb同位素定年研究

多旋轉重復盆地經(jīng)歷了復雜的構造發(fā)育，通常形成一系列復雜的儲存和屋頂組合，具有多階段油氣形成和重建的特點。方解石激光原位U-Pb同位素定年是基于原位微區(qū)分析的同位素定年技術，測試精度高，實驗周期短，只需少量樣品便可實現(xiàn)對方解石年齡的精確測定1地質背景塔河油田面積約2400km2分析方法及測定條件實驗樣品來自塔里木盆地塔河油田TS3井、AT5井和S118井奧陶系一間房組和鷹山組碳酸鹽巖儲層中的方解石脈體，取樣井位置見圖1，方解石脈產狀見圖2。將采集的4塊方解石樣品磨制成厚約100μm且雙面拋光的包裹體片進行流體包裹體巖相學觀察、熒光光譜及陰極發(fā)光分析。流體包裹體巖相學觀察及熒光光譜分析于中國地質大學（武漢）構造與油氣資源教育部重點實驗室完成，陰極發(fā)光測試于中國地質大學（武漢）地質過程與礦產資源國家重點實驗室完成。流體包裹體巖相學觀察采用儀器為NIKON-LV100雙通道熒光-透射光顯微鏡，熒光光譜由Maya2000Pro顯微熒光光譜分析儀獲得，陰極發(fā)光測試采用的儀器為英國CL8200-MK5型陰極發(fā)光儀。方解石微區(qū)原位微量元素分析及激光原位U-Pb定年測試在澳大利亞昆士蘭大學放射性同位素實驗室開展，所用儀器為四級桿等離子體質譜儀（iCap-RQICP-MS），并配備了193nm的ARF準分子激光剝蝕器。首先用環(huán)氧樹脂將方解石樣品制成直徑為25mm的靶，并對靶表面進行拋光、清洗。將方解石靶樣置于LaurinTechnic樣品室，用激光對樣品表面進行掃描，選擇出合適區(qū)域開展U-Pb同位素定年。為提高ICP-MS靈敏度，采用的激光束斑直徑為100μm，能量密度設置為3J/cm3體包裹體3.1藍白色熒光油包裹體塔河油田奧陶系儲層方解石中油包裹體相對比較發(fā)育，通過熒光觀察，可識別出兩種類型的油包裹體。一種為單偏光下呈無色-淺黃色，紫外光下發(fā)黃色熒光的油包裹體（圖3a—f）；另一種為單偏光下呈無色，紫外光下發(fā)藍白色熒光的油包裹體（圖3g,h）。在樣品A1,T1,T2和S1-1中，均可見黃色和藍白色熒光油包裹體。其中，黃色熒光油包裹體多位于方解石顆粒內，呈孤立分布，為原生油包裹體，個體相對較大，主要在10～20μm，形狀以次圓狀和不規(guī)則狀為主。藍白色熒光油包裹體主要位于方解石裂紋內，呈串珠狀分布，為次生油包裹體，個體相對較小，主要在5～10μm，形狀以長條狀為主。流體包裹體巖相學反映黃色熒光油包裹體被捕獲的時間與方解石形成的時間相同，而藍白色熒光油包裹體被捕獲的時間晚于方解石的形成時間。3.2流體包裹體初始變色油包裹體熒光顏色的不同是由包裹體成分的差異造成的，可以用來指示油包裹體的成熟度。隨著油包裹體成熟度增加，熒光顏色從紅色變?yōu)辄S色再到藍色。熒光光譜記錄了油包裹體在紫外光照射下不同波長處的熒光強度，可以更加準確地區(qū)分油包裹體熒光顏色的差異，減小肉眼觀察的不確定性。常用的熒光光譜參數(shù)包括主峰波長（λ4方解石脈體記錄的成巖流體性質同一套地層中成巖流體的氧化還原環(huán)境、流體來源及成分特征在不同地質時期可能存在差異，導致方解石脈體記錄的成巖流體性質存在差異。由于采集的每塊樣品中均沒有觀察到方解石脈體的交切關系，因此，本研究主要通過陰極發(fā)光和微量元素分析來確定不同樣品中方解石脈體的形成期次。方解石脈體期次的劃分是進行激光原位U-Pb同位素定年并獲得各期方解石脈體形成時間的基礎。4.1黑暗光澤的特性Mn4.2稀土元素配分曲線稀土元素可以通過交代CaA1,T1和T2稀土元素配分模式相似，配分曲線較平坦，S1-1稀土元素配分曲線波動較大（圖7）。流體中的Eu主要以三價態(tài)賦存，在高溫熱液流體（>250℃）中，Eu5藍白色熒光原油充注時間在方解石微區(qū)原位微量元素測試的基礎上，挑選出油包裹體巖相學觀察顯示，黃色熒光油包裹體為原生包裹體，說明包裹體中黃色熒光原油是在方解石結晶過程中，與方解石脈同時形成并被捕獲于方解石缺陷晶格之中形成無排列次序的原生油包裹體，因此黃色熒光原油的充注時間與方解石脈的成脈年齡相同；藍白色熒光油包裹體為次生包裹體，說明在方解石形成之后，由于后期構造熱活動使方解石產生裂縫，藍白色熒光原油進入這些裂縫并被捕獲于包裹體之中形成沿著愈合裂紋分布的次生油包裹體，因此藍白色熒光原油的充注時間晚于方解石脈的成脈年齡。綜合油包裹體觀察結果可以確定，塔里木盆地塔河油田奧陶系儲層中存在兩期黃色熒光原油充注，第一期充注時間為329.7Ma±1.6Ma，對應海西中期，第二期黃色熒光原油充注時間為249.3Ma±2.6Ma～220.5Ma±7.3Ma，對應海西晚期—印支期。藍白色熒光油包裹體在兩期方解石脈中均為次生包裹體，說明發(fā)藍白色熒光原油充注的時間相對較晚。中國許多大型含油氣盆地諸如塔里木、四川、鄂爾多斯、松遼、渤海灣和準噶爾等盆地均為多旋回疊合盆地，多套烴源巖多期生烴、多期構造運動疊加改造以及多期油氣運聚成藏的特征導致對盆地中油氣成藏過程的研究尤為困難，確定多期油氣充注的時間更是恢復油氣成藏過程的難點與關鍵。方解石激光原位U-Pb同位素定年結合烴類包裹體可用于確定多旋回疊合盆地中油氣成藏絕對時間，識別油氣充注史，重建油氣動態(tài)成藏過程，對于研究油氣來源、油氣成藏的動力學機制和主控因素、油氣成藏期的流體環(huán)境、總結油氣成藏規(guī)律以及提高油氣勘探成功率均有重要意義。6方解石脈體的形成1）采集的塔里木盆地塔河油田奧陶系儲層方解石脈樣品中存在發(fā)黃色和藍白色熒光兩種類型油包裹體。黃色熒光油包裹體為原生油包裹體，λ2）陰極發(fā)光和微區(qū)微量元素結果顯示，塔河油田奧陶系儲層中發(fā)育原生黃色熒光油包裹體的方解石脈體可分為兩期。第一期方解石脈體Fe3）采用激光原位U-Pb同位素定年技術獲得4塊方解石脈體形成絕對時間分別是220.5Ma±7.3Ma,249.3Ma±2.6Ma,224.1Ma±1.7Ma和3