一种低温背景条件下断层带流体活动历史的定年方法技术

本发明专利技术涉及一种流体幕式流体活动历史的定年方法，包括步骤100：测量现今断裂带中的温度；步骤200：基于测量得到的温度，从断裂带中选择磷灰石矿物；步骤300：对选择的磷灰石进行(U‑Th)／He年代学测试；步骤400：基于测试结果对断裂带中热史叠加过程进行解析；步骤500：基于解析结果对流体活动期次与年龄进行分析。本发明专利技术相对于现有技术而言，精度更高，分辨率更高；不受流体活动形成的自生矿物的限制，克服了流体的非均匀捕获问题，拓展了流体研究的对象；能为流体活动历史提供诸多温度限制；客观上为区分不同幕和不同期的流体活动提供了可能。

【技术实现步骤摘要】
一种低温背景条件下断层带流体活动历史的定年方法
本专利技术专利涉及一种断裂带流体幕式流体活动历史的定年方法，特别地，涉及一种低温背景条件下(0～30℃)流体沿断裂带幕式活动历史的定年方法。
技术介绍
地下流体存在稳态和非稳态两种流动方式，以姚约东和葛家理在2003年发表在《石油钻采工艺》第25卷第5期第40-42页的文章《石油非达西渗流的新模式》为例，认为稳态流指的是一种连续渗流过程，流体的各项参数不随时间而变化，因而可以用达西定律描述流体的运移。与之相对应的是非稳态流体活动，指地下流体突然开始快速流动并在短时间内终止的流动过程，流体的各项参数随着时间而发生变化，通常表现为高速非达西紊流。流体超压(fluidoverpressure)是由岩石中流体所产生的超负荷压力。在岩石的孔隙和裂隙中常充填有不同成分和数量的流体，它们所具有的内压称为流体压力。在区域变质作用过程中，流体压力通常相当于负荷压力，但在温度升高后，有些变质反应可释放出大量的流体，在地壳较深部的封闭条件下，出现流体压力大于负荷压力的状况，即流体超压现象。在原岩含水较多、岩层厚度较大、变质反应加热速度过快、脱水反应中的水形成循环流体等情况下，均可出现流体超压现象。构造应力是形成流体异常高压的最重要的原因之一。Byerlee于1990年发表在GeophysicalResearchLetters的第17卷2109-2112页的《Friction，overpressureandfaultnormalcompression》中首先分析了构造应力场对流体动力场的影响，认为构造应力场与沉积负载的效应大致相似，只是构造应力场作用的方向主要表现为水平方向，而不是沉积负载的垂直方向；此后Sibson于1994年在Pamell主编的英国地质学会第78部专辑《Geofluid：Orgion，migrationandevolutionoffluidinsedimentarybasin》的第69-84页中，发表了题为《Crustalstress，faultingandfluidflow》的文章，首先系统分析了构造应力转换过程中的流体压力变化，认为在拉张和挤压应力转换过程中，会导致有效应力场发生3～10倍的变化，相当于其埋藏深度增加或者减少了3～10倍。由于这种强烈的应力场变化经常发生在断裂带附近，并经常在地震活动的过程中观察到，Byerlee于1993年在第21卷Geology的第303-306页发表题为《Modelforepisodicflowofhighpressurewaterinfaultzonesbeforeearthquakes》，将其命名为地震泵吸作用(SeismicPumping)。其具体的定义是指地震活动的过程中，固体岩石颗粒的形变(收缩和扩张)传递到岩石骨架孔隙空间中的流体中，导致孔隙中流体压力在短时间迅速变化，驱动流体瞬间高速运移。地震泵吸作用驱动的流体运移是一种典型的非稳态流，在长期的地质研究中受到了充分的关注和报道。Yeats于1983年在第88卷JournalofGeophysicalResearch的第569-583页报道了美国加利福利亚南部Ventura盆地的微震活动导致了油气沿陡倾断层向背斜核部运移的案例。华保钦于1995年在《沉积学报》第13卷的第2期的77-85页系统总结了中国国内地震活动导致油田油气井采油产量的变化，发现地震活动的30-90天的时间范围内存在油气产量明显提高的过程。Stanislavsky和Garven在逆断层中观察到地质过程中的超压流体突破和地震之后的流体吸入作用，成果发布在第210卷Earthandplanetaryscienceletters的第579-586页；向才富等于2012年在第86卷的第11期《地质学报》的第1-10页发表题为《构造控制的油气晚期快速成藏：松辽盆地大庆长垣流体包裹体和自生伊利石证据》，报道了白垩末期构造活动驱动流体／油气快速向大庆长垣运移，并形成世界上最大的大庆油气田的案例。所有这些研究成果从机理到实例完整说明了构造活动与流体活动的密切关系。地震活动过程中存在地震的活跃期和地震活动的平静期。在地震活动期是流体强烈活动，流体温度高，流体活动速率大，流体活动持续时间长。而地震的平静期流体的活动强度小，温度低，活动速率小且持续时间短。NormanH.Sleep和MichaelL.Blanpied于1992年在《Nature》第359卷第687-692页从实验和野外观察两方面报道了地震活动-流体压力-断层物性(孔隙度和渗透率)三者在完整的周期性的响应关系；结合前人研究成果，黄忠贤于1996年在《地震学报》第18卷第2期第187-193页通过研究地震活跃期和平静期的地震模型，指出在构造应力和断层中孔隙流体压力是造成断层地震周期性活动的关键因素，特别是高应力状态时，地震活动的周期完全受控于构造活动的节律性。以有地震活动记录以来的地震活动为例(参见附图1)，地震的活动可以分为平静期(图1a中的Q)和活跃期(图1a中的A)；在地震活动的平静期，孔隙流体压力逐渐积聚，当达到断层的最小抗压强度时，岩石发生破裂，断层活动，流体压力快速强烈回落，直到孔隙流体压力与岩石的抗剪强度大小相似(图1b)；此后断层活动性减弱，流体压力开始积累，进入下一个循环周期，如此往复形成断裂带的幕式流体压力变化(图1b)。如何考虑构造应力(外力)对流体活动的影响，则整个流体的活动如图1c所示。受构造应力的影响，流体活动的变化表现出一定的齿化特征，但是总体来说，在地震活动强烈的平静期(图1中的Q)，流体的活动强度相对较小，相应的断裂带及其周边的流体的温度异常相对较小；而在地震的活跃期(图1中的A)，流体活动的强度大幅度增加，流体的温度相应增加，流体增加的幅度与地震的活动的级别直接相关。在地震活动的平静期和活跃期，流体的活动强度及相应的流体的温度多幕往复，形成断裂带中的幕式流体活动。已有的研究成果主要通过地下水中的微量组分同位素(如万军伟等在中国地质大学出版社出版的《同位素水文学理论与实践》第1-191页详细介绍了36Cl、129I、32Si、14C等)、稀有气体同位素(如万军伟等在中国地质大学出版社出版的《同位素水文学理论与实践》第192-428页详细介绍了D、85Kr、82Kr、4He等稀有气体)、流体活动形成的自生矿物同位素(如邱华宁和彭良于1997年在中国科学技术大学出版社出版的《40Ar-39Ar年代学与流体包裹体定年》第9-44页介绍的自生伊利石K-Ar定年方法和第47-161页介绍的40Ar-39Ar定年方法)和自生矿物中的流体包裹体均一温度(如张金亮等在专利号CN102297840A所公开的一种利用流体包裹体均一温度确定油气成藏关键时刻的方法和邱华宁和彭良于1997年在中国科学技术大学出版社出版的《40Ar-39Ar年代学与流体包裹体定年》第206-210页介绍的流体包裹体40Ar-39Ar定年方法)开展流体定年研究，研究的对象主要是稳态地下流体活动。构造应力和异常流体压力驱动的断裂带中的幕式流体活动尚无有效的定年方法，主要受其流体活动的以下四个特性控制：①流体活动的瞬时性：断裂带中的幕式流体活动可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流体幕式流体活动历史的定年方法，该方法包括以下步骤：步骤100：测量现今断裂带中的温度；步骤200：基于步骤100测量得到的温度，从断裂带中选择磷灰石矿物；步骤300：对步骤200中选择的磷灰石进行(U‑Th)/He年代学测试；步骤400：基于步骤300的测试结果对输导体系中热史叠加过程进行解析；步骤500：基于步骤400的解析结果对流体活动期次与年龄进行解析；步骤300进一步包括：步骤310：将1‑5颗用铂金包裹的样品在50‑70W 800‑1500nm连续钕‑钇铝石榴石激光束(Nd‑YAG)下照射3‑5分钟，样品被加热到600‑1200℃，释放其中的

【技术特征摘要】
1.一种流体幕式流体活动历史的定年方法，该方法包括以下步骤：步骤100：测量现今断裂带中的温度；步骤200：基于步骤100测量得到的温度，从断裂带中选择磷灰石矿物；步骤300：对步骤200中选择的磷灰石进行(U-Th)/He年代学测试；步骤400：基于步骤300的测试结果对输导体系中热史叠加过程进行解析；步骤500：基于步骤400的解析结果对流体活动期次与年龄进行解析；步骤300进一步包括：步骤310：将1-5颗用铂金包裹的样品在50-70W800-1500nm连续钕-钇铝石榴石激光束(Nd-YAG)下照射3-5分钟，样品被加热到600-1200℃，释放其中的4He，加入0.2-0.6pmol的3He，在16-37K条件下聚气并纯化；步骤320：将步骤310聚气后的样品在与步骤310同样的温度调节下加热同样的时间，如果某些样品仍然含有可检测的4He，则抛弃这些样品；步骤330：在MAP215-50四极场质谱仪下测定4He丰度；步骤340：对步骤330中测定完4He同位素的样品加入浓度为0.6-1.2ppm的229Th和233U溶液，然后在20％-40％浓硝酸和20％-40％的氢氟酸混合液中溶解；步骤350：在步骤340形成的溶液中加入硼酸，使多余的氢氟酸转化为氟硼酸，消除氢氟酸的毒性；步骤360：测定步骤350溶液中的238U/233U、232Th/229Th以及Th/U比值；步骤370：(U-Th)/He年龄计算；步骤380：(U-Th)/He年龄校正：根据确定的晶体大小进行He年龄的校正；步骤400进一步包括：步骤410：将所获得的不同样品的裂变径迹沿所确定的输导通道在垂向上合平面上展开；步骤420：根据克里金内插法做出年龄分布平面等值线图；步骤430：热史叠加模式的确定；步骤430为：将热史叠加过程分为流体活动减弱型叠加模式和流体活动增强型叠加模式，其中，流体活动减弱型叠加模式中，晚期活动的流体影响的范围逐渐变小，导致年龄的分布在空间上形成向流体起源部位逐渐减小的分布格局；流体活动增强型叠加模式中，早期流体活动证据被后期活动的流体抹平；根据平面等值线图将热史叠加模式...

【专利技术属性】
技术研发人员：向才富，
申请(专利权)人：向才富，
类型：发明
国别省市：北京,11