天然气藏中氩同位素积累模式及其定年公式.pdfVIP

地 质 科 学 SCIENTiA GEOLOGICA SINIC^ 第 2期 天然气藏中氩同位素积累模式 及其定年公式 朱 铭 (中国科学院地质研究所) 关曩饲：天然气 氩同位零 天然气定年 中原油气田 提要：本文提 出的天然气藏定年遣径是建立在围岩与天然气藏之间放射性成园氩扩散 与 积累模式基础上的。中原油田部分钻井天然气形成年龄的计算结果，表明其 自生自储天然气 藏的形成始于 21．M8前。 关于天然气形成时代的确定一直是许多石油、天然气工作者十分重视的问题，自1935 年苏联 ( qeHK。提出 He／Ar法测定天然气 、地下水年龄方法以来 已有半个世纪。后来 ∞∞ O9~0)对参数作了调整，僵其原理与参数的确定方面都有较多的争议。近十几 年，徐永昌等(1979)提出了用 Ar ／Ar 方法计算 “气源岩”年龄，但在再造天然气形成 年龄方面仍然遇到一些困难。因此，至今还没有较好的天然气定年方法。 上述方法主要不足之处是： 1．气藏 中 He及 Ar积累的物理模型不具体；2．无论 He／Ar法，还是 Ar ／Ar法都是假定非放射性成 因参照物 Ar或 Ar 的量是常数 ；3 所采取的参数没有考虑具体情况。 为了探索天然气形成时代的测定方法，作者提出了天然气藏稀有气体的积累模式以 及定年方法。 一 、 原 理 一 般认为天然气藏中氩的同位素有四种来源 ： 1．放射性成因来源：是围岩含钾矿物中 K 衰变的子体 Arl在一定的条件下，扩 散到岩石 的孔隙中积累起来的组分 ； 2．大气来源：由古代或现代的大气通过地下水或其它途径进入到气藏中的组分； 3．继承来源：在气藏形成与运移过程中俘获地壳内部非原岩层中的氩组分； 4．地幔来源：通过深断裂或火山通道带人的幔源稀有气体的组分。 由于天然气中氩同位素有多种来源，因此气藏中氩同位素组分 A 及 A 的组 合形式也是多种多样的，但其基本组合形式有以下四种： 本文于 l9明 年 ‘月收至 2甜 朱 铭：天然气藏中氩同位素祝累模式及其 年公式 (1)”Ar 一 Ar ”Ar 一 0 (2) Ar 一 Ar + Ar。； Ar=一 “Ar ‘ (3)”Ar一 Argc，+ Ar4+ ”Ari； Arg一 Ar．+ Arl ({) Ar4一 At + Ar，+ Ari+ Ar。； “Ar 一 Ar．+ Arl+ Ar蕾 其下角标 g(r)、a、i、 分别代表放射性成因源、大气源、继 源、幔源。其中只有放射 娃成因源才有年代效应o 现假定沉积岩形成至今的时 伺 为 I．、气藏形成的时间为 ‘、 围岩表面年龄为 1．，、围岩碎屑矿 物的 “原始年龄 为 f，那束沉积 岩 中由钾衰变来的放射性成因氩 霎善 在不 同时间范围内的积累曲线如 图 1所示。 图 1说明沉积岩 中碎屑矿物 的氩积累曲线是沿 A—A 方向， 如果在某时刻 以后 不 发生氩 丢 失，则积累曲线又沿 A一A 的 图 1 沉积岩放射性成囡氩积累曲线 方 向继续积累放射性成 因氩；如 iE-- 沉积岩碎屑矿物 原始年龄 ； j——沉稠岩表面年 龄； ，．——沉积岩形成年龄 ； r广一 曲、气形成年龄 ； Ar广一 果在 年前 由于受到温度、生 放射性成困氲总量； A 一 现夸保持在岩石、矿物中的放射 物、化学等条件的影响，可以使晶 性成因氩量 ； ‘ d——从岩石、矿物 中扩散与丢失的放射性成 格能较低的矿物中的放射性成因 因氩置； Ar 广一 现令气藏中积累的放射 性