中国石油大学(北京)高等石油地质学——陈棡利用自生伊利石K-Ar定年分析

自生伊利石分离提纯流程图技术（张有瑜等，2001）
K-Ar测年实验过程及年龄数据分析
纯度检测
自生伊利石粘土样品分 离提纯的质量是决定其KAr 同位素测年技术成功与 否的关键。 碎屑伊利石具有较为明 显的X 射线衍射特征: 一 是峰位为10105 ×10 - 1 nm 且基本不变;二是半高 宽小于0.42°(2θ) , 据此便 可以将其与自生伊利区石 区分开, 并利用分峰技术 对二者进行定量分析。
提纲
• 自生伊利石K-Ar定年原理
• K-Ar测年实验过程及年龄数据分析
• K-Ar年代剖面特征及地质意义
• 存在的问题及讨论
自生伊利石K-Ar定年原理
碎屑伊利石 沉积环境中的 伊利石 自生伊利石
高岭石、蒙皂石转化
长石溶解
砂岩孔洞中伊利石 自生作用
自生伊利石K-Ar定年原理
自生伊利石特征
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 成的伊利石多为片状形态,而晚期的伊利石多为丝发状。随着伊利石的生长,伊 利石发丝逐渐变细。
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
综合对比分析紧密结合, 将宏观和微观分析, 推测和实测分
析结果相互对比, 才能实现油气藏成藏时间和成藏演化史 分析的定量化。
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• K-Ar测年实验过程及年龄数据分析
• K-Ar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
实验K-Ar年龄的真实性（含钾碎屑矿物的污染、高温的影
Biblioteka Baidu响）
校正年龄有时误差较大（XRD精度不高、难以识别风化成因
的I/S层间矿物）
自生伊利石年龄可能只是代表油气充注的最大年龄（多
期运移、多期成藏）
自生伊利石K-Ar定年原理
λ为40K的总衰变常数，λe为40K向40Ar的衰变常数
自生伊利石K-Ar定年原理
两个前提条件：
1）所研究的砂岩储层必须有充分发育的 伊利石成岩作用 2）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
提纲
• 自生伊利石K-Ar定年原理
• K-Ar测年实验过程及年龄数据分析
K-Ar测年实验过程及年龄数据分析
研究表明, 在碎屑含钾矿物相的质量分数小于5 %的范围内, 伊利石 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 性关系（Hamilton，1989）。
K-Ar测年实验过程及年龄数据分析
“校正年龄”计算步骤 (1) 根据XRD 纯度检测分析结 果, 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 石含量之和即x ; (2) 以各个粒级自生伊利石粘土 样品的40Ar/ 40 K测量值为y ; (3) 以x 、y 为参数作线性回归 分析并求出碎屑组分为零时的 40Ar/ 40 K; (4) 利用K-Ar 测年公式计算出 碎屑组分为零时的年龄即“校正 年龄”。
利用自生伊利石K-Ar定年分析 油气成藏期次
陈棡 s100010192
• 传统的成藏期分析:构造发育史、圈闭形成史、 烃源岩生排烃史的研究 (间接法） • 20 世纪80—90 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 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 析、成岩矿物定年等（直接法）
越小，含K量越高，越接近伊利石)
K-Ar测年实验过程及年龄数据分析
二、系统流程
自生伊利石的 分离提纯及其KAr 同位素测年技 术是一项包含内 容较多的分析技 术。 每个环节都非 常重要,若处理不 当均会对最终的 自生伊利石K-Ar 年龄的测定不利
SEM、XRD分析 样品矿物特征
样品清洗
分离提纯并提取 多个粒级的样品
• K-Ar年代剖面特征及地质意义
• 存在的问题及讨论
K-Ar测年实验过程及年龄数据分析
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 实验结果错误的重要原因，因此加强样品的岩石学特 征及成岩作用的研究是实验的基础。 砂岩岩石类型（中砂岩、细砂岩较粉砂、泥质
粉砂岩效果好）
高岭石、绿泥石（理论上不含K） 蒙皂石向伊利石的成岩演化程度（I/S层间比
K含量测定
Ar同位素比值测定
XRD纯度检测
K-Ar年龄计算
年龄结果评价
年龄数据分析
K-Ar测年实验过程及年龄数据分析
分离提纯
最为理想的样品 基本上由自生伊利 石组成, 极少含碎屑 钾长石和碎屑伊利 石。通过真空抽滤、 沉降分离、离心分 离技术，将样本分 为多个粒级， 其目的就是剔除碎 屑钾长石和碎屑伊 利石等碎屑含钾矿 物杂质并尽量使自 生伊利石得到最大 程度的富集。
K-Ar测年实验过程及年龄数据分析
年龄数据分析
实验分离提纯的局限性：即使是非常细小的颗粒, 也都是碎屑和成岩物质的混合,分离提纯无法将自生 伊利石与碎屑成分完全分离。
九十年代，Pevear 进行过系统研究并提出了 IAA( Illite Age Analysis) 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“校正年 龄”概念（张有瑜，2001） 。
自生伊利石K-Ar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。 最细伊利石应为最后生成的,其K-Ar年龄就是伊利石停止生长 的时间。
自生伊利石K-Ar定年原理
伊利石仅形成于 富含钾离子的水介 质条件下，在油气 注入圈闭成藏的过 程中由于油气代替 地层水从而引起硅 酸盐成岩作用终止 （Hamilton 等） 又因为自生伊利 石在众多砂岩储层 中是在油气运移之 前形成的最后成岩 矿物,因此形成时 间有可能限定油气 的运移时间。
提纲
• 自生伊利石K-Ar定年原理
• K-Ar测年实验过程及年龄数据分析
• K-Ar年代剖面特征及地质意义
• 存在的问题及讨论
K-Ar年代剖面特征及地质意义
自生伊利石年龄数据的解释：分析自生伊利石成岩终止
与油气充注的关系
自生伊利石K-Ar年龄标准剖面(Hamilton 等, 1989)
提纲
• 自生伊利石K-Ar定年原理
伊利石测年结果的多解性（油气充注、温度变化、物质供
给）
存在的问题及讨论
综上所述，在判知K-Ar 年龄代表的就是油气运移时间
的前提下, K-Ar 年龄不仅能圈定油气成藏的绝对时间,而
且在研究油气充注特征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