一种沉积地层年龄的测定方法与流程

本发明属于沉积盆地矿产勘察，具体涉及一种沉积地层年龄的测定方法。

背景技术：

1、沉积地层年龄的确定一直是沉积学与地层学研究的难点之一，而确定沉积地层年龄在沉积盆地矿产勘探中对于划分地层，厘定成矿层位，确定找矿目的层非常重要。

2、目前地层年龄的确定主要有古生物、古地磁、同位素等方法，而同位素方法较为常用和精确。目前用于测定沉积年龄的同位素年代学方法主要有k-ar稀释法、u-pb法、rb-sr等时线法、40ar/39ar法和裂变径迹法等，所选择的测试对象主要选择能够指示沉积年龄的自生矿物(如伊利石、白云石、硬石膏、重晶石、天青石等)或同生沉积时的火山碎屑矿物(如斑脱岩、橄榄粗安岩等火山碎屑岩夹层)。上述方法均要求所测定的对象为同沉积(或早期成岩)期形成，且在沉积岩形成后一直处于封闭体系，未遭受溶蚀、溶解和重结晶等作用。由于样品形成之初自生矿物是否达到同位素均一化以及是否遭受后期热事件的显著扰动等，难以通过成分分析和形貌鉴定加以识别，所以测得的同位素年龄需加以分析解释是沉积年龄还是成岩年龄或热事件年龄。火山碎屑岩夹层形成于火山喷发时期，耐风化的锆石、磷灰石、金红石等矿物保存较好，理论上这些矿物的同位素年龄最能代表地层的沉积年龄，但该方法仅适用于火山碎屑岩发育地区。

3、综上，沉积地层年龄的测定方法较多，同位素方法较为精确，但以自生矿物进行同位素年龄计算，需要考虑自生矿物生成时间及后期热改造作用，而以火山碎屑岩矿物进行同位素年龄计算在地域上具有局限性。

4、在沉积盆地地层中常发育多层泥岩或煤层铀异常，主要为同生沉积成因，在泥岩的早期成岩b期，其内部水体多数已排出，岩石由半固结到固结，渗透性急剧减小，使泥岩内剩余的铀元素处于相对封闭体系之中，因铀的衰变不受其它物理因素影响，因此可排除晚成岩阶段及成岩期后热事件等引起矿物成分变化对其所产生的影响。

5、因此，通过测定泥岩全岩的u-pb等时线年龄可以确定泥岩的早期成岩阶段年龄，该年龄微小于地层沉积年龄，因此该成岩年龄近似可代表地层年龄。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种沉积地层年龄的测定方法，基于钻孔岩心，通过系统采集具有放射性的泥岩样品进行微量及pb同位素测试工作，拟合计算u-pb等时线年龄，确定地层年龄及地层时代，该方法能够避晚成岩阶段及成岩期后热事件的影响，精确厘定泥岩早成岩阶段年龄，为地层时代的确定提供数据支撑。

2、实现本发明目的的技术方案：

3、一种沉积地层年龄的测定方法，所述方法包括：

4、步骤一：钻孔岩心编录；

5、步骤二：研究目的层样品采集；

6、步骤三：对采集的样品进行岩石微量及铅同位素分析测试，计算各个样品的238u/204pb与235u/204pb数值；

7、步骤四：根据238u/204pb与235u/204pb数值，进行238u-206pb、235u-207pb等时线年龄拟合；

8、步骤五：根据238u-206pb、235u-207pb等时线年龄判定泥岩段早期成岩阶段的年龄；

9、步骤六：根据泥岩段早期成岩阶段的年龄，确定地层时代。

10、所述步骤一具体为：选定具放射性泥岩的钻孔；利用岩心编录仪对研究目的层的放射性泥岩进行放射性编录，测得泥岩的放射性数据。

11、所述步骤二具体为：根据步骤一所测得的泥岩的放射性数据，采集具有不同放射性强度的泥岩，去掉泥岩表面的泥浆及岩心的表层，作为泥浆样品。

12、所述步骤二采样间距控制为5～10cm，单个样品重量不小于50g，每个研究目的层采集的放射性泥岩样品数不少于5个，且放射性强度均匀分布。

13、所述步骤三具体为：对步骤二采集的样品粉碎后，进行微量及铅同位素测试，计算各个样品的238u/204pb与235u/204pb数值；

14、238u/204pb的计算公式为：

15、

16、235u/204pb的计算公式为：

17、

18、式中，137.88为238u/235u的值，mu为铀元素含量；mu为铀的平均原子量，其值为238.028；mpb为铅元素含量；mpb为铅的平均原子量。

19、所述步骤三中铅的平均原子量的计算公式为：

20、

21、式中，mpb为铅饿平均原子量；n208、n207、n206、n204分别为208pb、207pb、206pb、204pb的占比。

22、所述步骤四具体为：根据步骤三计算的各个样品的238u/204pb与235u/204pb数值，利用isoplot软件分别拟合238u-206pb、235u-207pb等时线年龄。

23、所述步骤五具体为：将步骤四所拟合的238u-206pb等时线年龄与235u-207pb等时线年龄进行对比，若以上两个等时线年龄误差在5％内，且拟合计算得出的初始206pb/204pb值和初始207pb/204pb值分别与盆地内其它低铀含量样品的206pb/204pb值和207pb/204pb值相差±0.2以内，则238u-206pb等时线年龄即可认定为该泥岩段早期成岩阶段的年龄；若两个等时线年龄相近，但拟合计算得出的初始206pb/204pb值和初始207pb/204pb值分别大于盆地内其它低铀含量样品的206pb/204pb值和207pb/204pb值0.2以上，则该泥岩段成岩后并未一直处于封闭状态，中间发生了铀元素的改变，238u-206pb等时线年龄为成岩期后铀发生改变时的年龄；若两个等时线年龄相差较大，则该年龄无地质意义。

24、所述步骤六具体为：根据步骤五对等时线年龄的判定，若238u-206pb等时线年龄认定为泥岩段早期成岩阶段的年龄，则可近似认定其为该泥岩段地层的沉积年龄，根据区域地层年代表地层界线年龄，确定研究目的层的地层时代。

25、本发明的有益技术效果在于：

26、1、本发明提供的一种沉积地层年龄的测定方法，以钻孔岩心具放射性的泥岩为测试对象进行u-pb等时线年龄计算，可避晚成岩阶段及成岩期后热事件的影响，精确厘定泥岩早成岩阶段年龄，为地层时代的确定提供数据支撑。

27、2、本发明提供的一种沉积地层年龄的测定方法，以全岩样品作为u-pb同位素测试对象，相较于传统方法不需要挑选矿物及确定矿物成因，避免了成岩期后矿物对测年数据的影响，具有操作简单、影响因素小等优点。

28、3、本发明提供的一种沉积地层年龄的测定方法，通过步骤五，将238u-206pb、235u-207pb等时线年龄进行对比，并将拟合计算得出的初始铅同位素组成与盆地内其它低铀含量样品的初始铅同位素组进行综合辅助判定依据，有效提高了厘定年龄的准确度。

技术特征：

1.一种沉积地层年龄的测定方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种沉积地层年龄的测定方法，其特征在于，所述步骤一具体为：选定具放射性泥岩的钻孔；利用岩心编录仪对研究目的层的放射性泥岩进行放射性编录，测得泥岩的放射性数据。

3.根据权利要求2所述的一种沉积地层年龄的测定方法，其特征在于，所述步骤二具体为：根据步骤一所测得的泥岩的放射性数据，采集具有不同放射性强度的泥岩，去掉泥岩表面的泥浆及岩心的表层，作为泥浆样品。

4.根据权利要求3所述的一种沉积地层年龄的测定方法，其特征在于，所述步骤二采样间距控制为5～10cm，单个样品重量不小于50g，每个研究目的层采集的放射性泥岩样品数不少于5个，且放射性强度均匀分布。

5.根据权利要求3所述的一种沉积地层年龄的测定方法，其特征在于，所述步骤三具体为：对步骤二采集的样品粉碎后，进行微量及铅同位素测试，计算各个样品的238u/204pb与235u/204pb数值；

6.根据权利要求5所述的一种沉积地层年龄的测定方法，其特征在于，所述步骤三中铅的平均原子量的计算公式为：

7.根据权利要求6所述的一种沉积地层年龄的测定方法，其特征在于，所述步骤四具体为：根据步骤三计算的各个样品的238u/204pb与235u/204pb数值，利用isoplot软件分别拟合238u-206pb、235u-207pb等时线年龄。

8.根据权利要求7所述的一种沉积地层年龄的测定方法，其特征在于，所述步骤五具体为：将步骤四所拟合的238u-206pb等时线年龄与235u-207pb等时线年龄进行对比，若以上两个等时线年龄误差在5％内，且拟合计算得出的初始206pb/204pb值和初始207pb/204pb值分别与盆地内其它低铀含量样品的206pb/204pb值和207pb/204pb值相差±0.2以内，则238u-206pb等时线年龄即可认定为该泥岩段早期成岩阶段的年龄；若两个等时线年龄相近，但拟合计算得出的初始206pb/204pb值和初始207pb/204pb值分别大于盆地内其它低铀含量样品的206pb/204pb值和207pb/204pb值0.2以上，则该泥岩段成岩后并未一直处于封闭状态，中间发生了铀元素的改变，238u-206pb等时线年龄为成岩期后铀发生改变时的年龄；若两个等时线年龄相差较大，则该年龄无地质意义。

9.根据权利要求8所述的一种沉积地层年龄的测定方法，其特征在于，所述步骤六具体为：根据步骤五对等时线年龄的判定，若238u-206pb等时线年龄认定为泥岩段早期成岩阶段的年龄，则可近似认定其为该泥岩段地层的沉积年龄，根据区域地层年代表地层界线年龄，确定研究目的层的地层时代。

技术总结
本发明属于沉积盆地矿产勘察技术领域，具体涉及一种沉积地层年龄的测定方法，该方法包括：步骤一：钻孔岩心编录；步骤二：研究目的层样品采集；步骤三：对采集的样品进行岩石微量及铅同位素分析测试，计算各个样品的<supgt;238</supgt;U/<supgt;204</supgt;Pb与<supgt;235</supgt;U/<supgt;204</supgt;Pb数值；步骤四：根据<supgt;238</supgt;U/<supgt;204</supgt;Pb与<supgt;235</supgt;U/<supgt;204</supgt;Pb数值，进行<supgt;238</supgt;U‑<supgt;206</supgt;Pb、<supgt;235</supgt;U‑<supgt;207</supgt;Pb等时线年龄拟合；步骤五：根据<supgt;238</supgt;U‑<supgt;206</supgt;Pb、<supgt;235</supgt;U‑<supgt;207</supgt;Pb等时线年龄判定泥岩段早期成岩阶段的年龄；步骤六：根据泥岩段早期成岩阶段的年龄，确定地层时代。本发明方法能够避晚成岩阶段及成岩期后热事件的影响，精确厘定泥岩早成岩阶段年龄，为地层时代的确定提供数据支撑。

技术研发人员：林效宾,邢作昌,贾立城,田明明
受保护的技术使用者：核工业北京地质研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7