一種低溫背景條件下斷層帶流體活動歷史的定年方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種流體幕式流體活動歷史的定年方法，包括步驟100：測量現(xiàn)今斷裂帶中的溫度；步驟200：基于測量得到的溫度，從斷裂帶中選擇磷灰石礦物；步驟300：對選擇的磷灰石進(jìn)行(U-Th)／He年代學(xué)測試；步驟400：基于測試結(jié)果對斷裂帶中熱史疊加過程進(jìn)行解析；步驟500：基于解析結(jié)果對流體活動期次與年齡進(jìn)行分析。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，精度更高，分辨率更高；不受流體活動形成的自生礦物的限制，克服了流體的非均勻捕獲問題，拓展了流體研究的對象；能為流體活動歷史提供諸多溫度限制；客觀上為區(qū)分不同幕和不同期的流體活動提供了可能。
【專利說明】一種低溫背景條件下斷層帶流體活動歷史的定年方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利涉及一種斷裂帶流體幕式流體活動歷史的定年方法，特別地，涉及一種低溫背景條件下(O?30°c )流體沿斷裂帶幕式活動歷史的定年方法。
【背景技術(shù)】
[0002]地下流體存在穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)兩種流動方式，以姚約東和葛家理在2003年發(fā)表在《石油鉆采工藝》第25卷第5期第40-42頁的文章《石油非達(dá)西滲流的新模式》為例，認(rèn)為穩(wěn)態(tài)流指的是一種連續(xù)滲流過程，流體的各項參數(shù)不隨時間而變化，因而可以用達(dá)西定律描述流體的運(yùn)移。與之相對應(yīng)的是非穩(wěn)態(tài)流體活動，指地下流體突然開始快速流動并在短時間內(nèi)終止的流動過程，流體的各項參數(shù)隨著時間而發(fā)生變化，通常表現(xiàn)為高速非達(dá)西紊流。
[0003]流體超壓(fluid overpressure)是由巖石中流體所產(chǎn)生的超負(fù)荷壓力。在巖石的孔隙和裂隙中常充填有不同成分和數(shù)量的流體，它們所具有的內(nèi)壓稱為流體壓力。在區(qū)域變質(zhì)作用過程中，流體壓力通常相當(dāng)于負(fù)荷壓力，但在溫度升高后，有些變質(zhì)反應(yīng)可釋放出大量的流體，在地殼較深部的封閉條件下，出現(xiàn)流體壓力大于負(fù)荷壓力的狀況，即流體超壓現(xiàn)象。在原巖含水較多、巖層厚度較大、變質(zhì)反應(yīng)加熱速度過快、脫水反應(yīng)中的水形成循環(huán)流體等情況下，均可出現(xiàn)流體超壓現(xiàn)象。
[0004]構(gòu)造應(yīng)力是形成流體異常高壓的最重要的原因之一。Byerlee于1990年發(fā)表在Geophysical Research Letters 的第 17 卷 2109-2112 頁的〈〈Friction, overpressure andfault normal compression》中首先分析了構(gòu)造應(yīng)力場對流體動力場的影響,認(rèn)為構(gòu)造應(yīng)力場與沉積負(fù)載的效應(yīng)大致相似，只是構(gòu)造應(yīng)力場作用的方向主要表現(xiàn)為水平方向，而不是沉積負(fù)載的垂直方向；此后Sibson于1994年在Pamell主編的英國地質(zhì)學(xué)會第78部專輯《Geofluid:Orgion,migration and evolution of fluid in sedimentary basin》的第69-84頁中，發(fā)表了題為《Crustal stress, faulting and fluid flow》的文章，首先系統(tǒng)分析了構(gòu)造應(yīng)力轉(zhuǎn)換過程中的流體壓力變化，認(rèn)為在拉張和擠壓應(yīng)力轉(zhuǎn)換過程中，會導(dǎo)致有效應(yīng)力場發(fā)生3?10倍的變化，相當(dāng)于其埋藏深度增加或者減少了 3?10倍。由于這種強(qiáng)烈的應(yīng)力場變化經(jīng)常發(fā)生在斷裂帶附近，并經(jīng)常在地震活動的過程中觀察到，Byerlee于 1993 年在第 21 卷 Geology 的第 303-306 頁發(fā)表題為《Model for episodic flow ofhigh pressure water in fault zones before earthquakes》，將其命名為地震泵吸作用(Seismic Pumping)。其具體的定義是指地震活動的過程中，固體巖石顆粒的形變(收縮和擴(kuò)張)傳遞到巖石骨架孔隙空間中的流體中，導(dǎo)致孔隙中流體壓力在短時間迅速變化，驅(qū)動流體瞬間高速運(yùn)移。
[0005]地震泵吸作用驅(qū)動的流體運(yùn)移是一種典型的非穩(wěn)態(tài)流，在長期的地質(zhì)研究中受到了充分的關(guān)注和報道。Yeats于1983年在第88卷Journal of Geophysical Research的第569-583頁報道了美國加利福利亞南部Ventura盆地的微震活動導(dǎo)致了油氣沿陡傾斷層向背斜核部運(yùn)移的案例。華保欽于1995年在《沉積學(xué)報》第13卷的第2期的77-85頁系統(tǒng)總結(jié)了中國國內(nèi)地震活動導(dǎo)致油田油氣井采油產(chǎn)量的變化，發(fā)現(xiàn)地震活動的30-90天的時間范圍內(nèi)存在油氣產(chǎn)量明顯提高的過程。Stanislavsky和Garven在逆斷層中觀察到地質(zhì)過程中的超壓流體突破和地震之后的流體吸入作用，成果發(fā)布在第210卷Earth andplanetary science letters的第579-586頁；向才富等于2012年在第86卷的第11期《地質(zhì)學(xué)報》的第1-10頁發(fā)表題為《構(gòu)造控制的油氣晚期快速成藏:松遼盆地大慶長垣流體包裹體和自生伊利石證據(jù)》，報道了白堊末期構(gòu)造活動驅(qū)動流體/油氣快速向大慶長垣運(yùn)移，并形成世界上最大的大慶油氣田的案例。所有這些研究成果從機(jī)理到實例完整說明了構(gòu)造活動與流體活動的密切關(guān)系。
[0006]地震活動過程中存在地震的活躍期和地震活動的平靜期。在地震活動期是流體強(qiáng)烈活動，流體溫度高，流體活動速率大，流體活動持續(xù)時間長。而地震的平靜期流體的活動強(qiáng)度小，溫度低，活動速率小且持續(xù)時間短。Norman H.Sleep和Michael L.Blanpied于1992年在《Nature》第359卷第687-692頁從實驗和野外觀察兩方面報道了地震活動-流體壓力-斷層物性(孔隙度和滲透率)三者在完整的周期性的響應(yīng)關(guān)系；結(jié)合前人研究成果，黃忠賢于1996年在《地震學(xué)報》第18卷第2期第187-193頁通過研究地震活躍期和平靜期的地震模型，指出在構(gòu)造應(yīng)力和斷層中孔隙流體壓力是造成斷層地震周期性活動的關(guān)鍵因素，特別是高應(yīng)力狀態(tài)時，地震活動的周期完全受控于構(gòu)造活動的節(jié)律性。以有地震活動記錄以來的地震活動為例(參見附圖1)，地震的活動可以分為平靜期(圖1a中的Q)和活躍期(圖1a中的A);在地震活動的平靜期，孔隙流體壓力逐漸積聚，當(dāng)達(dá)到斷層的最小抗壓強(qiáng)度時，巖石發(fā)生破裂，斷層活動，流體壓力快速強(qiáng)烈回落，直到孔隙流體壓力與巖石的抗剪強(qiáng)度大小相似(圖1b);此后斷層活動性減弱，流體壓力開始積累，進(jìn)入下一個循環(huán)周期，如此往復(fù)形成斷裂帶的幕式流體壓力變化(圖1b)。如何考慮構(gòu)造應(yīng)力(外力)對流體活動的影響，則整個流體的活動如圖1c所示。受構(gòu)造應(yīng)力的影響，流體活動的變化表現(xiàn)出一定的齒化特征，但是總體來說，在地震活動強(qiáng)烈的平靜期(圖1中的Q)，流體的活動強(qiáng)度相對較小，相應(yīng)的斷裂帶及其周邊的流體的溫度異常相對較??；而在地震的活躍期(圖1中的A)，流體活動的強(qiáng)度大幅度增加，流體的溫度相應(yīng)增加，流體增加的幅度與地震的活動的級別直接相關(guān)。在地震活動的平靜期和活躍期，流體的活動強(qiáng)度及相應(yīng)的流體的溫度多幕往復(fù)，形成斷裂帶中的幕式流體活動。
[0007]已有的研究成果主要通過地下水中的微量組分同位素(如萬軍偉等在中國地質(zhì)大學(xué)出版社出版的《同位素水文學(xué)理論與實踐》第1-191頁詳細(xì)介紹了 36Cl、1291、32S1、14C等)、稀有氣體同位素(如萬軍偉等在中國地質(zhì)大學(xué)出版社出版的《同位素水文學(xué)理論與實踐》第192-428頁詳細(xì)介紹了 D、85Kr、82Kr、4He等稀有氣體)、流體活動形成的自生礦物同位素(如邱華寧和彭良于1997年在中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社出版的《4°Ar-39Ar年代學(xué)與流體包裹體定年》第9-44頁介紹的自生伊利石K-Ar定年方法和第47-161頁介紹的4°Ar-39Ar定年方法)和自生礦物中的流體包裹體均一溫度(如張金亮等在專利號CN102297840A所公開的一種利用流體包裹體均一溫度確定油氣成藏關(guān)鍵時刻的方法和邱華寧和彭良于1997年在中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社出版的《4°Ar-39Ar年代學(xué)與流體包裹體定年》第206-210頁介紹的流體包裹體4°Ar-39Ar定年方法)開展流體定年研究，研究的對象主要是穩(wěn)態(tài)地下流體活動。
[0008]構(gòu)造應(yīng)力和異常流體壓力驅(qū)動的斷裂帶中的幕式流體活動尚無有效的定年方法，主要受其流體活動的以下四個特性控制:[0009]①流體活動的瞬時性:斷裂帶中的幕式流體活動可以分為流體的活動期和間歇期，活動期流體活動的流速大，持續(xù)時間非常短，而間歇期流速慢，持續(xù)時間相對較長(附圖1)。Ehlers于2005年在美國礦物學(xué)家協(xié)會編寫的《Reviews in Mineralogy andGeochemistry》系列叢書的第58卷第315-350頁指出幕式流體活動的周期約為IO3-1O5年，這一持續(xù)時間小于大多數(shù)定年方法所能達(dá)到的精度(> 106)。
[0010]②流體活動的多期多幕性:參見附圖1，斷裂帶中的流體活動一般表現(xiàn)為多期多幕活動。流體的多期多幕活動將導(dǎo)致自生礦物的多期或者繼承性發(fā)育，自生礦物的年齡反映了多幕流體活動的綜合年齡，而不能區(qū)分每幕流體活動的年齡，如附圖1中的tl、t2等。
[0011]③流體活動伴隨的高溫高壓性:地下地層的正常溫度一般可以采用直接或者間接兩種方法進(jìn)行測量:(I)直接確定:在油氣田勘探開發(fā)的試油過程中能獲取輸導(dǎo)層的溫度，如專利號CN1818335 (試油四聯(lián)作技術(shù)工藝)所公開的油田勘探開發(fā)試油過程中的技術(shù)工藝能夠直接獲得輸導(dǎo)層的地層溫度，例如間接確定或者利用有機(jī)質(zhì)的成熟度法、以及粘土礦物和自生礦物組合方法確定盆地不同深度的地層溫度。
[0012]熱流體活動直接導(dǎo)致了超過正常埋藏條件下的地層溫度(如附圖1c)。趙靖舟于2005在《天然氣地球科學(xué)》第16卷第4期第469-476頁的《論幕式成藏》和向才富于2008年在《中國科學(xué)D輯:地球科學(xué)》第38卷增刊I第70-77頁上的《疊合盆地幕式流體活動:麻江古油藏露頭與流體包裹體證據(jù)》說明幕式活動的流體在進(jìn)入上覆地層時，一般伴隨著異常高溫和高壓，在進(jìn)入上覆相對低溫低壓的地層后會產(chǎn)生強(qiáng)烈的沸騰作用，導(dǎo)致所形成的自生礦物捕獲的流體包裹體(沸騰包裹體)不能代表實際的流體形成的溫壓條件，因此不能利用流體包裹體進(jìn)行流體活動定年。但是正是流體的高溫特征(參見附圖1c)為利用其熱效應(yīng)開展定年研究提供了潛在的可能性。Reiners和Ehlers于2005年在美國礦物學(xué)家協(xié)會編寫的《Reviews in Mineralogy and Geochemistry》系列叢書的第58卷詳細(xì)介紹了主要的熱敏礦物的定年方法，特別是磷灰石(49-94頁)和鋯石151-180頁和205-238頁)，其中Donelick等于該書第49-94頁介紹了裂變徑跡分析分析方法和Reiners于該書第151-180頁介紹了(U-Th) / He年齡分析的方法。在開展該項分析測試之前，需要挑選所需的熱敏礦物，挑選流程一般采用將巖石樣品粉碎至30目之后在顯微鏡下挑選或者參考王文珍和楊玉波于1993年在《吉林地質(zhì)》第12卷第I期第80-82頁中報道的《重液淘洗法分選微細(xì)礦物》先分選出重礦物，然后在顯微鏡下挑選所需礦物。
[0013]④多期流體活動造成的不同來源流體的頻繁混合:幕式流體溝通了被蓋層分割的兩個流體動力系統(tǒng)，直接造成了不同流體動力系統(tǒng)中流體微量元素和稀有氣體的混合。萬軍偉等在中國地質(zhì)大學(xué)出版社出版的《同位素水文學(xué)理論與實踐》第18頁、第57頁等多處強(qiáng)調(diào)利用流體中的微量元素或者稀有氣體同位素定年的方法，假設(shè)的前提條件是“流體處于封閉系統(tǒng)”，而超壓流體頻繁的流體混合作用打破了不同流體動力系統(tǒng)中的相對封閉環(huán)境，導(dǎo)致利用流體中的微量組分和稀有氣體同位素定年方法的失效。
[0014]綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)不能應(yīng)用于斷裂帶中幕式流體活動歷史的準(zhǔn)確定年。原因在于:斷裂帶中的幕式流體活動的活動期流體活動的流速大，持續(xù)時間非常短；斷裂帶中流體一般表現(xiàn)為多期多幕活動，流體的多期多幕活動將導(dǎo)致自生礦物的多期或者繼承性發(fā)育，自生礦物的年齡反映了多幕流體活動的綜合年齡，而不能區(qū)分每幕流體活動的年齡；斷裂帶中流體幕式活動的流體在進(jìn)入上覆地層時，一般伴隨著異常高溫和高壓，在進(jìn)入上覆相對低溫低壓的地層后會產(chǎn)生強(qiáng)烈的沸騰作用，導(dǎo)致所形成的自生礦物捕獲的流體包裹體(沸騰包裹體)不能代表實際的流體形成的溫壓條件；斷裂帶中流體頻繁的流體混合作用打破了不同流體動力系統(tǒng)中的相對封閉環(huán)境，導(dǎo)致利用流體中的微量組分和稀有氣體同位素定年方法的失效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種低溫背景條件下(O?30°C )確定斷層活動性和斷裂帶中流體幕式流體活動歷史的定年方法，該方法包括以下步驟:
[0016]步驟100:測量現(xiàn)今斷裂帶中的溫度；
[0017]步驟200:基于步驟100測量得到的溫度，從斷裂帶中選擇磷灰石礦物；
[0018]步驟300:對步驟200中選擇的磷灰石進(jìn)行(U-Th) / He年代學(xué)測試；
[0019]步驟400:基于步驟300的測試結(jié)果對輸導(dǎo)體系中熱史疊加過程進(jìn)行解析；
[0020]步驟500:基于步驟400的解析結(jié)果對流體活動期次與年齡進(jìn)行解析。
[0021]優(yōu)選地，步驟100可以包括:步驟110:根據(jù)鉆遇斷層的探井試油結(jié)果中或者地層測試直接獲取輸導(dǎo)層中的溫度；或者步驟110’:根據(jù)現(xiàn)今斷裂帶的埋藏深度D，地溫梯度Δ T和研究區(qū)的年平均溫度T0，采用以下計算方法求取:T=T0+D* Δ T0
[0022]進(jìn)一步,上述步驟200進(jìn)一步包括:
[0023]步驟210:當(dāng)測定的斷裂帶溫度為0_30°C時，沿斷裂帶開展系統(tǒng)取樣；
[0024]步驟220:對步驟210取樣所得的磷灰石礦物進(jìn)行粉碎，挑選出重磷灰石礦物；
[0025]步驟230:基于步驟220所挑選的重磷灰石礦物挑選磷灰石顆粒；
[0026]步驟240:通過掃描電鏡進(jìn)行詳細(xì)的晶體形貌學(xué)分析；
[0027]步驟250:在晶體形貌學(xué)分析的基礎(chǔ)上，通過能譜分析或背散射電子圖像分析磷灰石顆粒和其內(nèi)部包裹體的成分，剔除成分分布不均或者嚴(yán)重不均的樣品。
[0028]可選地，所述晶體形貌學(xué)分析的步驟包括:
[0029]步驟241:從所挑選顆粒的晶體形態(tài)中呈六方柱狀晶形或相對接近六方柱狀晶形的顆粒，并根據(jù)顆粒的完好程度進(jìn)行分類；
[0030]步驟242:根據(jù)磷灰石顆粒中包裹體發(fā)育的程度，確定包裹體的主要類型，挑選沒有或者相對沒有包裹體的顆粒；
[0031]步驟243:判斷磷灰石顆粒是否有裂縫、環(huán)帶結(jié)構(gòu)，挑選沒有環(huán)帶結(jié)構(gòu)的顆?；蛘邲]有明顯環(huán)帶結(jié)構(gòu)的顆粒。
[0032]步驟244:測量每個單顆粒的長度，寬度，對六方柱晶體保存比較完整的，進(jìn)一步測量主體兩端錐形體的高度4、h2，計算晶體的體積和表面積。
[0033]更為優(yōu)選地，步驟300進(jìn)一步包括:
[0034]步驟310:將1-5顆用鉬金包裹的樣品在50-70W800-1500nm連續(xù)釹-釔鋁石榴石激光束(Nd-YAG)下照射3-5分鐘，樣品被加熱到600-1200°C，釋放其中的4He,加入0.2-0.6pmol的3He,在16-37K條件下聚氣并純化；
[0035]步驟320:將步驟310聚氣后的樣品在與步驟310同樣的溫度調(diào)節(jié)下加熱同樣的時間，如果某些樣品仍然含有可檢測的4He,則拋棄這些樣品；
[0036]步驟330:在MAP215-50四極場質(zhì)譜儀下測定4He豐度；[0037]步驟340:對步驟330中測定完4He同位素的樣品加入濃度為0.6-1.2ppm的229Th和233U溶液，然后在20% -40%濃硝酸和20% -40%的氫氟酸混合液中溶解；
[0038]步驟350:在步驟340形成的溶液中加入硼酸，使多余的氫氟酸轉(zhuǎn)化為氟硼酸巖，消除氫氟酸的毒性；
[0039]步驟360:測定步驟350溶液中的238U / 233U,232Th/229Th以及Th / U比值；
[0040]步驟370: (U-Th) / He 年齡計算；
[0041]步驟380: (U-Th) / He年齡校正:根據(jù)步驟244所確定的晶體大小進(jìn)行He年齡的校正。
[0042]在另一個實施方式中，步驟400進(jìn)一步包括:
[0043]步驟410:將所獲得的不同樣品的裂變徑跡沿所確定的輸導(dǎo)通道在垂向上合平面上展開；
[0044]步驟420:根據(jù)克里金內(nèi)插法做出年齡分布平面等值線圖；
[0045]步驟430:熱史疊加模式的確定。
[0046]進(jìn)一步，步驟430為:將熱史疊加過程分為流體活動減弱型疊加模式和流體活動增強(qiáng)型疊加模式，其中，流體活動減弱型疊加模式中，晚期活動的流體影響的范圍逐漸變小，導(dǎo)致年齡的分布在空間上形成向流體起源部位逐漸減小的分布格局；流體活動增強(qiáng)型疊加模式中，早期流體活動證據(jù)被后期活動的流體抹平；根據(jù)平面等值線圖將熱史疊加模式確定為上述兩種模式中的任意一種。
[0047]更進(jìn)一步，步驟420包括:
[0048]步驟421:根據(jù)測定年齡的分布區(qū)間，選擇年齡分布的最大值和最小值；
[0049]步驟422:根據(jù)步驟421所確定的范圍和做圖的精度；
[0050]步驟423:選擇做圖的起始點；
[0051]步驟424:插值:在步驟422和423的基礎(chǔ)上，在相鄰控制點之間進(jìn)行插值，將數(shù)值相等的點連接成平滑的直線。
[0052]非限制性地，在步驟500中，進(jìn)行流體活動期次與年齡分析，確定多期流體活動年齡，年齡分布范圍最廣泛的年齡代表流體活動強(qiáng)度最大，年齡分布范圍最小的年齡代表流體活動的強(qiáng)度最小。
[0053]本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于:相對于前述各類定年方法而言，本發(fā)明的技術(shù)方案的精度更高，分辨率更高；不受流體活動形成的自生礦物的限制，克服了流體的非均勻捕獲問題，拓展了流體研究的對象；能為流體活動歷史提供諸多溫度限制；客觀上為區(qū)分不同幕和不同期的流體活動提供了可能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0054]附圖1為斷層閥作用及其幕式流體活動示意圖；
[0055]附圖2為本發(fā)明斷裂帶中熱敏礦物年齡疊加模式及其對流體活動強(qiáng)弱變化和流體活動期次的判識模型；
[0056]附圖3磷灰石晶體大小測量和表面積、體積計算方法；
[0057]附圖4為根據(jù)鉆井測溫資料確定的研究區(qū)的地層溫度垂向分布圖；
[0058]附圖5為濱北地區(qū)的構(gòu)造特征和鉆井取樣平面分布圖；圖例:1-盆地邊界；2_斷層；3-構(gòu)造單元分區(qū)線；4_鉆井位置；
[0059]附圖6為濱北地區(qū)的下部扶楊油層(Klq)流體活動年齡分布圖；
[0060]附圖7為濱北地區(qū)的中部姚家組(Kly)流體活動年齡分布圖；
【具體實施方式】
[0061]下面結(jié)合說明書附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0062]為解決斷裂帶中瞬態(tài)流體活動的有效定年方法這一技術(shù)問題，本發(fā)明的第一實施方式中公開了一種利用地震泵吸作用流體活動的高溫特征及其對所流經(jīng)巖石骨架(輸導(dǎo)體系)中的磷灰石礦物熱烘烤效應(yīng)進(jìn)行定年研究的技術(shù)方案。具體地，披露了一種流體幕式流體活動歷史的定年方法，該方法包括以下步驟:
[0063]步驟100:測量現(xiàn)今斷裂帶中的溫度；
[0064]步驟200:基于步驟100測量得到的溫度，從斷裂帶中選擇磷灰石礦物；
[0065]步驟300:對步驟200中選擇的磷灰石進(jìn)行(U-Th) / He年代學(xué)測試；
[0066]步驟400:基于步驟300的測試結(jié)果對輸導(dǎo)體系中熱史疊加過程進(jìn)行解析；
[0067]步驟500:基于步驟400的解析結(jié)果對流體活動期次與年齡進(jìn)行解析。
[0068]進(jìn)一步，在本發(fā)明的第二實施方式中，進(jìn)一步對第一實施方式中的步驟100進(jìn)行進(jìn)一步描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這種描述是非限制性的。
[0069]在第二實施方式中，上述步驟100中對現(xiàn)今溫度的測量可以根據(jù)研究區(qū)現(xiàn)場積累資料情況或者公開發(fā)表文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)確定現(xiàn)今輸導(dǎo)通道中的溫度分布。優(yōu)選地，步驟100可以包括:
[0070]步驟110:根據(jù)鉆遇斷層的探井試油結(jié)果中或者地層測試直接獲取輸導(dǎo)層中的溫度。
[0071]或者步驟110’:根據(jù)現(xiàn)今斷裂帶的埋藏深度D，地溫梯度AT和研究區(qū)的年平均溫度T0，采用以下計算方法求取:T=T0+D*AT ;其中，年平均溫度TO可以根據(jù)研究區(qū)所處的緯度或者氣象預(yù)報獲得。
[0072]根據(jù)上述測量得結(jié)果，可以確定地層溫度的空間分布范圍。例如附圖2中虛線所示意出的等溫線描述了 0°C?30°C的空間分布范圍。
[0073]更進(jìn)一步，在本發(fā)明的第三實施方式中，進(jìn)一步對第一實施方式或第二實施方式中的步驟200進(jìn)行進(jìn)一步描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這種描述是非限制性的。
[0074]在第三實施方式中，上述步驟200所描述的從斷裂帶中選擇的磷灰石礦物為磷灰石單礦物。非限制性地，其可進(jìn)一步包括:
[0075]步驟210:當(dāng)測定的斷裂帶溫度為0_30°C時，沿斷裂帶開展系統(tǒng)取樣。在實際應(yīng)用中，可以在野外采樣沿斷層露頭開展磷灰石礦物系統(tǒng)取樣，取樣覆蓋斷裂帶的不同部位，不同的構(gòu)造層，不同的物源體系，盡量做到空間分布上的點、線、面結(jié)合。優(yōu)選地，如附圖2中選定的井，沿橫切斷裂帶的六條剖面線方向取樣。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這一沿橫切斷裂帶的取樣方式并非唯一的取樣方式。
[0076]步驟220:對步驟210取樣所得的磷灰石礦物進(jìn)行粉碎，挑選出重磷灰石礦物。優(yōu)選地，將取樣樣品(磷灰石礦物)粉碎至NI目，非限制性地，NI數(shù)值范圍為30-50目，利用重液對粉碎后的磷灰石礦物，挑選出重礦物。所述重液的比重變化范圍為1.5克/立方厘米?6.25克/立方厘米。用重液來分離不同比重的磷灰石礦物，將重液的比重調(diào)整到一個中間的比重，將磷灰石礦物混合物浸入其中，比重較大的磷灰石礦物直接下沉，而比重較小的礦物礦物上升。
[0077]步驟230:基于步驟220所挑選的重磷灰石礦物挑選磷灰石顆粒。優(yōu)選地，可以在雙目鏡放大X160的情況下，對磷灰石顆粒進(jìn)行觀察，剔除具有明顯包裹體的樣品，挑選出包裹體相對較少的樣品。觀察磷灰石顆粒的保存完好程度，挑選顆粒相對保存完好的樣品。根據(jù)挑選單礦物顆粒的數(shù)量，對顆粒數(shù)量不足N2(N2取值范圍為50?2000，優(yōu)選地，N2取值為500)的樣品進(jìn)行第二次取樣和挑選。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，挑選磷灰石顆粒的步驟并非本發(fā)明必須的，特別是對于質(zhì)地優(yōu)良的磷灰石礦物而言，此步驟是可選的。
[0078]步驟240:對步驟230挑選出的磷灰石晶體進(jìn)行形貌學(xué)分析。優(yōu)選地，在步驟230挑選的磷灰石顆粒的基礎(chǔ)上，通過掃描電鏡進(jìn)行詳細(xì)的晶體形貌學(xué)分析。所述晶體形貌學(xué)分析的步驟包括:
[0079]步驟241:晶體形態(tài)分析。從所挑選顆粒的晶體形態(tài)中呈六方柱狀晶形或相對接近六方柱狀晶形(針狀晶體)的顆粒，并根據(jù)顆粒的完好程度進(jìn)行分類，例如進(jìn)一步分為好、中、差三類，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，這種分類并非絕對的，可以取一參考顆粒作為中類，將各個顆粒與該參考顆粒進(jìn)行比較，比參考顆粒完好程度好的顆粒分類到好類當(dāng)中，比參考顆粒完好程度差的，分類到差類當(dāng)中。優(yōu)選地，挑選出保存完好或者相對完好的顆粒。
[0080]步驟242:包裹體分析。根據(jù)磷灰石顆粒中包裹體發(fā)育的程度，確定包裹體的主要類型，挑選沒有或者相對沒有包裹體的顆粒。
[0081]步驟243:晶體特殊結(jié)構(gòu)分析。判斷磷灰石顆粒是否有特殊的結(jié)構(gòu)(裂縫、環(huán)帶等)，特別是環(huán)帶結(jié)構(gòu)，挑選沒有環(huán)帶結(jié)構(gòu)的顆?；蛘邲]有明顯環(huán)帶結(jié)構(gòu)的顆粒。
[0082]步驟244:晶體顆粒大小分析:在顯微鏡下根據(jù)目鏡中的十字絲測量每個單顆粒的長度(L)，寬度(附圖4)。為保障測量寬度的準(zhǔn)確性，至少測量晶體兩個方向的寬度，即，測量晶體的X方向(垂直晶體的100面的方向，F(xiàn)1)和y方向(垂直晶體的010面的方向，r2)的寬度，然后取其平均值。對六方柱晶體保存比較完整的，進(jìn)一步測量主體兩端錐形體的高度hph”根據(jù)其形態(tài)和大小可以計算晶體的體積(V)和表面積(SA)(附圖4)。
[0083]步驟250:對步驟240挑選出的磷灰石進(jìn)行成分分析。在晶體形貌學(xué)分析的基礎(chǔ)上，通過能譜分析或背散射電子圖像分析磷灰石顆粒和其內(nèi)部包裹體的成分，剔除成分分布不均或者嚴(yán)重不均的樣品。
[0084]更進(jìn)一步，在本發(fā)明的第四實施方式中，進(jìn)一步對第一實施方式、或第二實施方式、或第三實施方式中的步驟300進(jìn)行進(jìn)一步描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這種描述是非限制性的。
[0085]在步驟300中，對步驟200中選擇的磷灰石進(jìn)行(U-Th) / He年代學(xué)測試，得到磷灰石的氦年齡數(shù)據(jù)的平面和垂向分布特征。優(yōu)選地，磷灰石(U-Th) / He年齡的分析測試方法分以下步驟:
[0086]步驟310:晶體高溫釋氣和聚氣處理:將1-5顆用鉬金包裹的樣品在50-70W(優(yōu)選為60W)800-1500nm(優(yōu)選為1064nm)連續(xù)釹-釔鋁石榴石激光束(Nd-YAG)下照射3_5分鐘，樣品被加熱到600-1200°C，優(yōu)選為900°C，釋放其中的4He,加入0.2-0.6pmol，優(yōu)選為0.4pmol的3He,在超低溫條件(16-37K)下聚氣并純化；[0087]步驟320:對步驟310中聚氣并純化后的樣品進(jìn)行二次加熱，篩查無效樣品:將步驟310聚氣后的樣品在與步驟310同樣的溫度調(diào)節(jié)下加熱同樣的時間，如果某些樣品仍然含有可檢測的4He,則拋棄這些樣品；
[0088]步驟330:對步驟320中經(jīng)過核照射的樣品進(jìn)行同位素測定和分析:優(yōu)選地，在MAP215-50四極場質(zhì)譜儀下測定4He豐度，實驗表明，其測量精度可達(dá)±1% (1)；
[0089]步驟340:磷灰石樣品的溶解:對步驟330中測定完4He同位素的樣品加入濃度為
0.6-1.2ppm(優(yōu)選為 0.09ppm)的 229Th 和 233U 溶液，然后在 20% -40%濃硝酸和 20% -40%的氫氟酸混合液中溶解，優(yōu)選地，在30%濃硝酸和30%的氫氟酸按1:3體積比構(gòu)成的混合液中溶解；
[0090]步驟350:去除溶液中的氫氟酸:在步驟340形成的溶液中加入硼酸，使多余的氫氟酸轉(zhuǎn)化為氟硼酸巖，消除氫氟酸的毒性；
[0091]步驟360:U-Th含量測定:利用Finnigan Element2ICP_MS儀測定步驟350溶液中
的 238U / 233U,232Th/229Th 以及 Th / U 比值。
[0092]步驟370: (U-Th) / He年齡計算:利用如下計算He:
[0093]
【權(quán)利要求】
1.一種流體幕式流體活動歷史的定年方法，該方法包括以下步驟: 步驟100:測量現(xiàn)今斷裂帶中的溫度； 步驟200:基于步驟100測量得到的溫度，從斷裂帶中選擇磷灰石礦物； 步驟300:對步驟200中選擇的磷灰石進(jìn)行(U-Th) / He年代學(xué)測試； 步驟400:基于步驟300的測試結(jié)果對輸導(dǎo)體系中熱史疊加過程進(jìn)行解析； 步驟500:基于步驟400的解析結(jié)果對流體活動期次與年齡進(jìn)行解析。
2.如權(quán)利要求1所述的流體幕式流體活動歷史的定年方法，其特征在于:步驟100可以包括:步驟110:根據(jù)鉆遇斷層的探井試油結(jié)果中或者地層測試直接獲取輸導(dǎo)層中的溫度；或者步驟110’:根據(jù)現(xiàn)今斷裂帶的埋藏深度D，地溫梯度AT和研究區(qū)的年平均溫度T0，采用以下計算方法求取:T = T0+D*AT。
3.如權(quán)利要求1或2所述的流體幕式流體活動歷史的定年方法，其特征在于:上述步驟200進(jìn)一步包括: 步驟210:當(dāng)測定的斷裂帶溫度為0-30°C時，沿斷裂帶開展系統(tǒng)取樣； 步驟220:對步驟210取樣所得的磷灰石礦物進(jìn)行粉碎，挑選出重磷灰石礦物； 步驟230:基于步驟220所挑選的重磷灰石礦物挑選磷灰石顆粒； 步驟240:通過掃描電鏡進(jìn)行詳細(xì)的晶體形貌學(xué)分析； 步驟250:在晶體形貌學(xué)分`析的基礎(chǔ)上，通過能譜分析或背散射電子圖像分析磷灰石顆粒和其內(nèi)部包裹體的成分，剔除成分分布不均或者嚴(yán)重不均的樣品。
4.如權(quán)利要求3所述的流體幕式流體活動歷史的定年方法，其特征在于:所述晶體形貌學(xué)分析的步驟包括: 步驟241:從所挑選顆粒的晶體形態(tài)中呈六方柱狀晶形或相對接近六方柱狀晶形的顆粒，并根據(jù)顆粒的完好程度進(jìn)行分類； 步驟242:根據(jù)磷灰石顆粒中包裹體發(fā)育的程度，確定包裹體的主要類型，挑選沒有或者相對沒有包裹體的顆粒； 步驟243:判斷磷灰石顆粒是否有裂縫、環(huán)帶結(jié)構(gòu)，挑選沒有環(huán)帶結(jié)構(gòu)的顆?；蛘邲]有明顯環(huán)帶結(jié)構(gòu)的顆粒。 步驟244:測量每個單顆粒的長度，寬度，對六方柱晶體保存比較完整的，進(jìn)一步測量主體兩端錐形體的高度hp h2，計算晶體的體積和表面積。
5.如權(quán)利要求4所述的流體幕式流體活動歷史的定年方法，其特征在于:步驟300進(jìn)一步包括: 步驟310:將1-5顆用鉬金包裹的樣品在50-70W800-1500nm連續(xù)釹-釔鋁石榴石激光束(Nd-YAG)下照射3-5分鐘，樣品被加熱到600-1200°C，釋放其中的4He,加入0.2-0.6pmol的3He,在16-37K條件下聚氣并純化； 步驟320:將步驟310聚氣后的樣品在與步驟310同樣的溫度調(diào)節(jié)下加熱同樣的時間，如果某些樣品仍然含有可檢測的4He,則拋棄這些樣品； 步驟330:在MAP215-50四極場質(zhì)譜儀下測定4He豐度； 步驟340:對步驟330中測定完4He同位素的樣品加入濃度為0.6-1.2ppm的229Th和233U溶液，然后在20% -40%濃硝酸和20% -40%的氫氟酸混合液中溶解； 步驟350:在步驟340形成的溶液中加入硼酸，使多余的氫氟酸轉(zhuǎn)化為氟硼酸巖，消除氫氟酸的毒性； 步驟360:測定步驟350溶液中的238U / 233U,232Th/229Th以及Th / U比值； 步驟370: (U-Th) / He年齡計算； 步驟380: (U-Th) / He年齡校正:根據(jù)步驟244所確定的晶體大小進(jìn)行He年齡的校正。
6.如權(quán)利要求5所述的流體幕式流體活動歷史的定年方法，其特征在于:步驟400進(jìn)一步包括: 步驟410:將所獲得的不同樣品的裂變徑跡沿所確定的輸導(dǎo)通道在垂向上合平面上展開； 步驟420:根據(jù)克里金內(nèi)插法做出年齡分布平面等值線圖； 步驟430:熱史疊加模式的確定。
7.如權(quán)利要求6所述的流體幕式流體活動歷史的定年方法，其特征在于:步驟430為:將熱史疊加過程分為流體活動減弱型疊加模式和流體活動增強(qiáng)型疊加模式，其中，流體活動減弱型疊加模式中，晚期活動的流體影響的范圍逐漸變小，導(dǎo)致年齡的分布在空間上形成向流體起源部位逐漸減小的分布格局；流體活動增強(qiáng)型疊加模式中，早期流體活動證據(jù)被后期活動的流體抹平；根據(jù)平面等值線圖將熱史疊加模式確定為上述兩種模式中的任意一種。
8.如權(quán)利要求7所述 的流體幕式流體活動歷史的定年方法，其特征在于:步驟420包括: 步驟421:根據(jù)測定年齡的分布區(qū)間，選擇年齡分布的最大值和最小值； 步驟422:根據(jù)步驟421所確定的范圍和做圖的精度； 步驟423:選擇做圖的起始點； 步驟424:插值:在步驟422和423的基礎(chǔ)上，在相鄰控制點之間進(jìn)行插值，將數(shù)值相等的點連接成平滑的直線。
9.如權(quán)利要求8所述的流體幕式流體活動歷史的定年方法，其特征在于:在步驟500中，進(jìn)行流體活動期次與年齡分析，確定多期流體活動年齡，年齡分布范圍最廣泛的年齡代表流體活動強(qiáng)度最大，年齡分布范圍最小的年齡代表流體活動的強(qiáng)度最小。
【文檔編號】G01N23/22GK103868939SQ201410011240
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年1月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月10日
【發(fā)明者】向才富 申請人:向才富