[发明专利]一种基于砂岩中元素XRF法判别沉积环境的方法

说明书

本发明公开了一种基于砂岩中元素XRF法判别沉积环境的方法，包括如下步骤：1）以X射线光谱仪对砂岩的岩心进行测试并获取各元素在岩心中的百分比含量的数据；2）对每种元素与油田钻井同时测得砂岩的岩心的GR值进行相关分析，找出与GR值相关性好的元素，以及对应的相关性公式；3）根据步骤2）中得到的相关性，将每种元素的百分比含量用对应的GR值进行标准化，消除泥质多少对元素百分比含量的影响；4）利用标准化后的特征元素以及特征元素的比值判断指示沉积环境的变化。本发明的方法能够消除不同沉积微相砂岩储层中，泥质的百分比含量对元素的影响，从而利用砂岩中元素判断古沉积环境。

技术领域

本发明涉及地球化学及沉积学领域，利用XRF方法判别沉积环境。

背景技术

沉积岩中的微量元素与其形成环境有密切关系。在沉积过程中，沉积物与水介质之间有着复杂的地球化学平衡，如沉积物对某些元素的吸附及沉积物与水介质之间的元素交换等。这种吸附和交换作用除与元素本身性质有关外，还受到沉积介质物理化学条件的影响，而不同沉积环境的水介质有不同的物理化学条件，元素的分散与聚集的规律也不相同，这就为利用沉积物微量元素进行古环境分析提供了理论依据。通过对沉积岩中微量元素百分比含量及分布，尤其是一些相关元素比值的研究，可以推断当时的沉积环境，反演沉积时期的地质条件。

X射线荧光光谱分析(XRF)在20世纪末已广泛地应用于地质、冶金、环境、化工、材料等领域中元素的分析,并在大规模地球化学勘探和国际地球化学填图的多元素分析中成为最快速、最经济的主导方法。由于常规的XRF分析不能完全满足定量与高分辨率分析要求,XRF岩芯扫描分析方法便逐步发展起来。XRF岩芯扫描分析方法是直接扫描岩芯剖面得到元素百分比含量的相对变化,根据其中指示性元素的百分比含量及元素之间比率的变化,不仅用于推断环境变化、成岩过程、污染物质的输入等,而且可以帮助解释沉积的相互性和研究沉积过程。因此,可根据元素百分比含量的波动用来研究当时地球化学特征及环境的变化情况,重建其古环境或古气候,达到高分辨率分析的效果。

前人在利用微量元素判别沉积环境方面已经取得了大量的成果，但主要集中在泥页岩中，如：公开了X射线荧光光谱分析测定泥页岩中元素百分比含量。水体越深溶解氧含量相对越高，海水中Mn²⁺被氧化，以 Mn(Ⅳ)的氧化物或氢氧化物沉淀下来。Ti是一种较稳定的元素，很难形成可溶性化合物，所以海水中Ti的含量很低，沉积物中Ti主要来自陆源碎屑物质，根据Mn和Ti两种元素的特征差异性，Mn/Ti比值可以判断水体的深浅，比值越大水体越深，反之则反（[1]梁文君,肖传桃,肖胜. 川西地区中二叠世-中三叠世微量、常量元素与古环境、古气候关系研究[J]. 科学技术与工程,2015,11:14-24. [2]程文斌,顾雪祥,胡修棉,李有核,董树义. 现代大洋红色粘土与白垩纪大洋红层元素地球化学对比[J]. 地质学报,2008,01:37-47.）。

在潮湿气候条件下，Mn的含量较低，Mn在湖水中常以Mn²⁺稳定存在，当湖水强烈蒸发而使Mn²⁺浓度饱和时，它会大量沉淀，从而在岩石中显示高值。而Fe在潮湿的环境下易以Fe（OH）胶体状态快速沉淀，因而Fe/Mn可以很好的反应气候，比值高说明气候潮湿，比值低表明气候干旱。Ca、Mg含量可以指示气候，在干旱气候下由于水分的蒸发，水介质的碱性增强，水中的Ca、Mg元素会被大量析出，发生沉淀，所以它们的含量增高，即Ca、Mg含量高表明气候干旱（[3]李智超,李文厚,赖绍聪,李永项,李玉宏,尚婷. 渭河盆地古近系细屑岩的古盐度分析[J]. 沉积学报,2015,03:480-485.[4]李仁泽,刘成东,李志文,梁良. 巴音塔拉凹陷呼和砂岩型铀矿床微量元素地球化学特征[J]. 铀矿地质,2015,04:438-444+466.[5]张茂盛,胡晓静. 微量元素在地质沉积环境中的应用[J]. 光谱仪器与分析,2001,04:19-21.）；