矿物颗粒中制造技术

本发明专利技术属于石油勘探技术领域，涉及一种矿物颗粒中

【技术实现步骤摘要】
矿物颗粒中4He定量装置和方法以及铀-钍/氦定年方法
本专利技术属于石油勘探
，更具体地，涉及一种矿物颗粒中4He定量装置和方法以及铀-钍/氦定年方法。
技术介绍
(U-Th)/He定年是基于磷灰石、锆石等矿物颗粒中U、Th放射性元素蜕变产生4He并在一定温度点由于某种地质事件而使矿物颗粒进入He封闭体系进而启动地质时钟进行定年，是近年来迅速发展起来的一种低温热年代学研究的新技术，矿物(U-Th)/He年龄是指岩石冷却到相应矿物从(U-Th)/He体系封闭到现在的时间，记录了从矿物经历封闭温度后的构造演化历史，在地质体定年、差异剥蚀、热演化、地形地貌演化和沉积物源分析等得到了广泛应用，尤其在沉积盆地中构造抬升剥蚀时间及剥蚀厚度恢复、热史动态演化、构造形成后石油生成的时代、由构造抬升造成的油气藏调整改造时间及成藏年代的约束等方面的研究中，具有广阔的应用前景。本专利技术提供的矿物颗粒的(U-Th)/He定年方法及装置，用于定年磷灰石或锆石矿物颗粒遴选、氦气释放、矿物颗粒酸化学消解、U/Th含量测定、年龄计算及校正的(U-Th)/He定年方法及分析装置，为地质体定年、差异剥蚀、热演化、地形地貌演化和沉积物源分析等提供低温热年代学信息。专利文献CN106908510A公开一种测定锆石样品的铀铅年龄的方法。该方法包括以下步骤：(1)将锆石样品和锆石标准物质分别嵌入环氧树脂中以制成样品靶；(2)利用激光束分别对所述样品靶中锆石进行激光剥蚀，从而得到固溶胶；(3)利用载气将所述固溶胶载入多接收电感耦合等离子体质谱仪的等离子离子源中进行电离，从而得到一次离子；(4)使所述一次离子经过双聚焦的所述一次离子并计算所述锆石样品和所述锆石标准物质的一次离子的原始铀铅比值；(6)使用所述锆石标准物质的已知的标称铀铅比值和所测得的原始铀铅比值对所述锆石样品的所述原始铀铅比值进行校正，从而获得所述锆石样品的校正后的铀铅比值；(7)使用所述校正后的铀铅比值计算所述锆石样品的铀铅年龄。该方法的不足之处在于：所给出的铀铅年龄是结晶年龄，只能提供地质体高温条件下的热年代学信息，无法给出低温热演化历史信息。专利文献CN108020862A公开一种利用磷灰石裂变径迹测年确定脆性断层活动时限的方法。具体公开：步骤一、区域构造解析，通过区域构造解析，获取研究区地层时代划分、岩浆岩侵入期次、大地构造单元、地球动力学背景、断层活动资料，尤其是断层活动的期次与性质，确定具体要研究的断层；步骤二、野外样品采集，在具体要研究的断层采集样品，样品要包括上盘样品，下盘样品和断层带样品；步骤三、实验数据分析，通过对磷灰石样品测试所取得的数据进行分析，详细掌握样品的的冷却年龄与径迹分布特征信息；步骤四、断层活动时间判定，通过对断层性质的判定，与断层上下两盘与步骤三中的样品的的冷却年龄与径迹分布特征信息，初步确定断层可能活动的时间；步骤五、冷却史模拟，通过对样品径迹年龄与径迹长度进行温度时间模拟，反演所有样品t-T演化轨迹，验证步骤四中的断层活动时间是否正确；步骤六、区域地质资料综合利用，再次验证断层活动时间。该方法的不足之处在于：裂变径迹测年所采用的是磷灰石、锆石核衰变过程中所产生的粒子径迹的长度和密度等来获得，定年精度相对较低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种制样简单、封闭温度低、检测精确高的矿物颗粒中4He定量装置和方法以及铀-钍/氦定年方法。为了实现上述目的，本专利技术提供一种矿物颗粒中4He定量装置。该定量装置包括：激光加热系统、纯化富集系统、标样混合系统、检测分析系统、自动控制与数据处理系统、以及真空处理系统；所述激光加热系统、所述纯化富集系统、以及所述检测分析系统依次串联连通；所述激光加热系统用于加热矿物颗粒，以使所述矿物颗粒释放气体，并且提取气体，所述气体含有4He；所述纯化富集系统用于纯化富集所述气体中的4He；所述标样混合系统包括4He标准定量管、与所述4He标准定量管连通的4He标准罐、3He稀释定量管、以及与所述3He稀释定量管连通的3He稀释罐；所述4He标准定量管和所述4He标准罐，与所述3He稀释定量管和所述3He稀释罐并联连接；所述检测分析系统用于检测4He和3He的含量；所述真空处理系统用于对所述定量装置进行真空处理；所述自动控制与数据处理系统用于控制所述激光加热系统、所述纯化富集系统、所述标样混合系统、所述检测分析系统、以及所述真空处理系统，并且计算所述矿物颗粒中4He的含量。具体地，所述标样混合系统还包括4He校准定量管、以及与所述4He校准定量管连通的4He校准罐，所述4He校准定量管和所述4He校准罐，与所述4He标准定量管和所述4He标准罐并联连接。更具体地，所述标样混合系统还包括：设置在所述4He标准定量管的出气端管线上的第一气动阀、设置在所述4He标准定量管与所述4He标准罐连通管线上的第二气动阀、设置在所述3He稀释定量管的出气端管线上的第三气动阀、设置在所述3He稀释定量管与所述3He稀释罐连通管线上的第四气动阀。更具体地，所述4He标准定量管、所述3He稀释定量管、以及所述4He校准定量管与所述纯化富集系统连通。更具体地，所述4He标准定量管、所述3He稀释定量管、以及所述4He校准定量管体积相同。更具体地，所述标样混合系统还包括：设置在所述4He校准定量管的出气端管线上的第五气动阀、以及设置在所述4He校准定量管与所述4He校准罐连通管线上的第六气动阀。具体地，所述激光加热系统包括：二极管激光加热器、透镜聚焦系统、样品池、以及样品盘；其中，所述二极管激光加热器发射的激光经所述透镜聚焦系统对样品盘中的矿物颗粒进行加热；所述样品盘位于所述样品池上；所述样品池驱动所述样品盘转动，以使所述二极管激光加热器发射的激光对准所述样品盘中的所述矿物颗粒进行加热。具体地，所述纯化富集系统包括：依次串联连通的活性炭冷阱、锆铝吸气器、以及锆钒铁吸气器；所述锆钒铁吸气器靠近所述检测分析系统设置。更具体地，所述活性炭冷阱与所述样品盘通过管线连通。更具体地，所述激光加热系统与所述活性炭冷阱连通的管线上设置有第一电磁阀；所述锆铝吸气器的出气端与所述标样混合系统的连通管线上设置有第七气动阀；靠近所述锆钒铁吸气器的进气端管线上设置有第八气动阀。具体地，所述检测分析系统包括四极杆质谱计。具体地，所述真空处理系统包括：机械泵、分子泵、离子泵、机械泵压力表监控器、分子泵压力表监控器、离子泵压力表监控器、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、以及第九气动阀；所述机械泵与分子泵串联连接；所述机械泵压力表监控器、所述分子泵压力表监控器、以及所述离子泵压力表监控器分别监控所述机械泵、所述分子泵、以及所述离子泵的真空压力；所述第二电磁阀控制所述机械泵对所述定量装置抽真空；所述第三电磁阀设置在所述机械泵与所述分子泵之间的连接管线上；所述第九气动阀设置在所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矿物颗粒中

【技术特征摘要】
1.一种矿物颗粒中4He定量装置，其特征在于，该定量装置包括：激光加热系统(10)、纯化富集系统(20)、标样混合系统(30)、检测分析系统(40)、自动控制与数据处理系统(50)、以及真空处理系统(60)；
所述激光加热系统(10)、所述纯化富集系统(20)、以及所述检测分析系统(40)依次串联连通；
所述激光加热系统(10)用于加热矿物颗粒，以使所述矿物颗粒释放气体，并且提取气体，所述气体含有4He；
所述纯化富集系统(20)用于纯化富集所述气体中的4He；
所述标样混合系统(30)包括4He标准定量管(302)、与所述4He标准定量管(302)连通的4He标准罐(301)、3He稀释定量管(304)、以及与所述3He稀释定量管(304)连通的3He稀释罐(303)；所述4He标准定量管(302)和所述4He标准罐(301)，与所述3He稀释定量管(304)和所述3He稀释罐(303)并联连接；
所述检测分析系统(40)用于检测4He和3He的含量；
所述真空处理系统(60)用于对所述定量装置进行真空处理；
所述自动控制与数据处理系统(50)，用于控制所述激光加热系统(10)、所述纯化富集系统(20)、所述标样混合系统(30)、所述检测分析系统(40)、以及所述真空处理系统(60)，并且计算所述矿物颗粒中4He的含量。


2.根据权利要求1所述的矿物颗粒中4He定量装置，其特征在于，所述标样混合系统(30)还包括4He校准定量管(306)、以及与所述4He校准定量管(306)连通的4He校准罐(305)，所述4He校准定量管(306)和所述4He校准罐(305)，与所述4He标准定量管(302)和所述4He标准罐(301)并联连接；
优选地，所述标样混合系统(30)还包括：设置在所述4He标准定量管(302)的出气端管线上的第一气动阀(F1)、设置在所述4He标准定量管(302)与所述4He标准罐(301)连通管线上的第二气动阀(F2)、设置在所述3He稀释定量管(304)的出气端管线上的第三气动阀(F3)、设置在所述3He稀释定量管(304)与所述3He稀释罐(303)连通管线上的第四气动阀(F4)；
优选地，所述标样混合系统(30)还包括：设置在所述4He校准定量管(306)的出气端管线上的第五气动阀(F5)、以及设置在所述4He校准定量管(306)与所述4He校准罐(305)连通管线上的第六气动阀(F6)。


3.根据权利要求1或2所述的矿物颗粒中4He定量装置，其特征在于，所述激光加热系统(10)包括：二极管激光加热器(101)、透镜聚焦系统(102)、样品池(103)、以及样品盘(104)；
其中，所述二极管激光加热器(101)发射的激光经所述透镜聚焦系统(102)对样品盘(104)中的矿物颗粒进行加热；
所述样品盘(104)位于所述样品池(103)上；
所述样品池(103)驱动所述样品盘(104)转动，以使所述二极管激光加热器(101)发射的激光对准所述样品盘(104)中的所述矿物颗粒进行加热。


4.根据权利要求1或2所述的矿物颗粒中4He定量装置，其特征在于，所述纯化富集系统(20)包括：依次串联连通的活性炭冷阱(201)、锆铝吸气器(202)、以及锆钒铁吸气器(203)；所述锆钒铁吸气器(203)靠近所述检测分析系统(40)设置；
优选地，所述激光加热系统(10)与所述活性炭冷阱(201)连通的管线上设置有第一电磁阀(C1)；
所述锆铝吸气器(202)的出气端与所述标样混合系统(30)的连通管线上设置有第七气动阀(F7)；
靠近所述锆钒铁吸气器(203)的进气端管线上设置有第八气动阀(F8)；
优选地，所述检测分析系统(40)包括四极杆质谱计。


5.根据权利要求1或2所述的矿物颗粒中4He定量装置，其特征在于，所述真空处理系统(60)包括：机械泵(601)、分子泵(602)、离子泵(603)、机械泵压力表监控器(604)、分子泵压力表监控器(605)、离子泵压力表监控器(606)、第二电磁阀(C2)、第三电磁阀(C3)、第四电磁阀(C4)、以及第九气动阀(F9)；
所述机械泵(601)与所述分子泵(602)串联连接；
所述机械泵压力表监控器(604)、所述分子泵压力表监控器(605)、以及所述离子泵压力表监控器(606)分别监控所述机械泵(601)、所述分子泵(602)、以及所述离子泵(603)的真空压力；
所述第二电磁阀(C2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王杰，王强，王萍，马亮帮，陈强路，陶成，杨华敏，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11