团簇同位素在白云岩化流体恢复中的应用与局限性
2021-06-29李平平邹华耀余新亚
李平平,王 淳,邹华耀,余新亚
[1.中国石油大学(北京) 油气资源与探测国家重点实验室,北京 102249; 2.中国石油大学(北京) 地球科学学院,北京 102249;3.中国地质大学(武汉) 资源学院,武汉 湖北 430074]
白云岩化的流体性质与来源识别,是建立白云岩化模式和预测白云岩分布的关键问题之一[1]。对于白云岩化的流体来源分析,传统研究主要依据地质(白云岩的分布特征)、同位素地球化学(δ13C,δ18O和87Sr/86Sr等)和元素地球化学(Fe,Mn和REE等)的分析进行推测[1-5],而对于白云岩化流体(水)的性质,比如如何确定白云岩化流体的δ18O,目前尚存在诸多难题。确定白云岩化流体的δ18O时,根据传统的氧同位素温度计[2, 6-7],需要确定白云石的δ18O和形成温度,前者容易获得,但白云石的形成温度研究较少,这也是确定白云岩化流体的δ18O的难点所在。此外,现今白云岩储集层中的地层水在白云岩化之后还经历了复杂的烃-水-岩相互作用,难以代表白云岩化时期的流体性质。
团簇同位素(clumped isotopes)最早由美国加州理工学院的John Eiler教授团队提出,并实现了对碳酸盐团簇同位素(Δ47)的测定[8-10]。国内部分学者也称之为二元同位素、耦合同位素[11-14]。碳酸盐的Δ47可以直接确定碳酸盐矿物(比如方解石或白云石等)的形成温度[10],结合矿物本身的δ18O,并利用氧同位素温度计,就可以确定矿物生长流体的δ18O,这为确定白云岩化流体的δ18O提供了新的解决办法[15]。目前Δ47在白云岩化的流体来源与模式中也得到了广泛的应用[12,16-20]。但是白云石形成后的重结晶作用,或深埋过程的高温固态重置作用,会改变白云石的Δ47[21-24],由此确定的白云石生长温度要高于实际的白云石生长温度,这对于利用白云石的Δ47来确定白云岩化流体的δ18O造成了一定的局限性。……
