[發明專利]混合樣品中方解石和白云石碳、氧同位素在線測試方法

在審

• 申請號: 201410835794.3
• 申請日: 2014-12-29
• 公開（公告）號: CN104502440A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 王永生;沈安江;壽建峰;潘立銀
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: G01N27/62
• 分類號: G01N27/62
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司11127
• 代理人: 姚亮

技術領域

本發明是關于碳酸鹽碳、氧同位素測試方法領域，具體是關于混合樣品中方解石和白云石碳、氧同位素在線測試方法。

背景技術

自從McCrea?1950年提出碳酸鹽與磷酸反應測定碳酸鹽巖碳、氧同位素方法以來，碳酸鹽碳、氧同位素在地球科學、海洋學、水文學、古氣候學、環境科學、考古學等領域得到極大的發展，各領域研究成果層出不窮，碳、氧同位素研究意義不言而喻。碳酸鹽碳、氧同位素在碳酸鹽巖儲層研究中應用越來越廣泛，從沉積環境的判別到地質測溫等等，在儲層形成和演化過程中研究中發揮獨特作用。這些成果的取得離不開合適的樣品，如純的方解石、純的白云石等。然而在實際取樣中純的方解石和白云石樣品往往很難取得，特別是對于地質樣品；地質樣品由于沉積、成巖過程中的復雜性，樣品常常不純，大多數是灰質云巖或云質灰巖，樣品中既含方解石又含白云石占絕對大多數。常規全巖樣品碳、氧同位素測定得到結果是其中方解石和白云石碳、氧同位素的混合平均值，數據應用效果較差，純的碳酸鹽樣品的選取難題一直影響著碳酸鹽碳、氧同位素的應用。混合樣品中方解石和白云石的碳、氧同位素測試方法就相當于在混合樣品中提取純的方解石和白云石進行碳、氧同位素測試，因而能很好解決碳酸鹽樣品選樣問題。

前人在這方面做過一些研究，主要有兩類：一、化學分離方法：主要是用化學試劑分離出白云石的純凈礦物，然后測定其碳、氧同位素值；二、離線法分別測定碳酸鹽中方解石和白云石碳、氧同位素值(吳靜淑等“連續測定方解石和白云石中碳、氧同位素比值的方法及其意義”巖石礦物學雜志，1990年第5期)：利用方解石和白云石兩種礦物不同活性，在與磷酸反應中的時間不同，控制時間與溫度，分布收集方解石和白云石反應的CO₂氣體，然后測定其碳、氧同位素值；由于提取CO₂氣體方法是用離線純化分離裝置，需要的樣品量大，分析耗時費力，工作量非常大。從應用效果來看，這兩種方法都不是很理想，對于第一種化學分離方法，分離出純方解石和白云石很困難，而且對某些細粒的碳酸鹽巖來說幾乎是不可能的，因而限制了該方法的應用；對于第二種離線提取方法，由于CO₂氣體在產生和純化過程中溫度變化及振蕩影響，會產生氧同位素的動力學同位素效應，數據精度不高，同時需要的樣品量大，限制了其應用。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種混合樣品中方解石和白云石碳、氧同位素在線測試方法，其具有精度高、測試快速、結果準確等特點。

為達到上述目的，本發明提供了一種混合樣品中方解石和白云石碳、氧同位素在線測試方法，其包括以下步驟：

(1)樣品的處理：

對碳酸鹽樣品進行雜質、有機質的去除，然后進行研磨，篩選出粒徑范圍在76μm≤r≤154μm的樣品粉末，待分析使用；

同時篩選出粒徑范圍在r≤76μm的樣品粉末，對其進行X衍射全巖礦物分析，得到樣品中方解石和白云石的相對含量；

根據X衍射全巖礦物分析得到的樣品中方解石和白云石的相對含量，稱取含有250μg純方解石或250μg純白云石的粒徑范圍在76μm≤r≤154μm的樣品粉末，置于25℃下恒溫(使樣品粉末的溫度恒定在25℃)；

將磷酸在25℃下恒溫放置；

(2)碳、氧同位素的測定：

在25℃恒溫下，向裝有粒徑范圍在76μm≤r≤154μm的樣品粉末的容器中持續吹氦氣以吹走容器中的空氣，使容器中充滿氦氣；

然后在該容器中加入磷酸，與樣品粉末反應；

反應2小時后，提取反應產生的CO₂氣體進行碳、氧同位素分析，得到的碳、氧同位素值代表混合樣品中方解石的碳、氧同位素值；

繼續反應6小時后，向容器中持續吹氦氣以吹走容器中的CO₂氣體，使容器中再次充滿氦氣；

繼續反應80小時以上，提取反應產生的CO₂氣體進行碳、氧同位素分析，得到的碳、氧同位素值代表混合樣品中白云石的碳、氧同位素值；

(3)誤差分析和校正：

通過以下校正公式對步驟(2)測定得到的方解石的碳、氧同位素值進行校正，

校正公式為：δ_calcite＝[δ_{calcite+dolomite}-δ_dolomite×d/(c+d)]/[c/(c+d)]，

式中，δ_calcite代表校正后的方解石的同位素值，