[发明专利]混合样品中方解石和白云石碳、氧同位素在线测试方法

说明书

技术领域

本发明是关于碳酸盐碳、氧同位素测试方法领域，具体是关于混合样品中方解石和白云石碳、氧同位素在线测试方法。

背景技术

自从McCrea 1950年提出碳酸盐与磷酸反应测定碳酸盐岩碳、氧同位素方法以来，碳酸盐碳、氧同位素在地球科学、海洋学、水文学、古气候学、环境科学、考古学等领域得到极大的发展，各领域研究成果层出不穷，碳、氧同位素研究意义不言而喻。碳酸盐碳、氧同位素在碳酸盐岩储层研究中应用越来越广泛，从沉积环境的判别到地质测温等等，在储层形成和演化过程中研究中发挥独特作用。这些成果的取得离不开合适的样品，如纯的方解石、纯的白云石等。然而在实际取样中纯的方解石和白云石样品往往很难取得，特别是对于地质样品；地质样品由于沉积、成岩过程中的复杂性，样品常常不纯，大多数是灰质云岩或云质灰岩，样品中既含方解石又含白云石占绝对大多数。常规全岩样品碳、氧同位素测定得到结果是其中方解石和白云石碳、氧同位素的混合平均值，数据应用效果较差，纯的碳酸盐样品的选取难题一直影响着碳酸盐碳、氧同位素的应用。混合样品中方解石和白云石的碳、氧同位素测试方法就相当于在混合样品中提取纯的方解石和白云石进行碳、氧同位素测试，因而能很好解决碳酸盐样品选样问题。

前人在这方面做过一些研究，主要有两类：一、化学分离方法：主要是用化学试剂分离出白云石的纯净矿物，然后测定其碳、氧同位素值；二、离线法分别测定碳酸盐中方解石和白云石碳、氧同位素值(吴静淑等“连续测定方解石和白云石中碳、氧同位素比值的方法及其意义”岩石矿物学杂志，1990年第5期)：利用方解石和白云石两种矿物不同活性，在与磷酸反应中的时间不同，控制时间与温度，分布收集方解石和白云石反应的CO₂气体，然后测定其碳、氧同位素值；由于提取CO₂气体方法是用离线纯化分离装置，需要的样品量大，分析耗时费力，工作量非常大。从应用效果来看，这两种方法都不是很理想，对于第一种化学分离方法，分离出纯方解石和白云石很困难，而且对某些细粒的碳酸盐岩来说几乎是不可能的，因而限制了该方法的应用；对于第二种离线提取方法，由于CO₂气体在产生和纯化过程中温度变化及振荡影响，会产生氧同位素的动力学同位素效应，数据精度不高，同时需要的样品量大，限制了其应用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种混合样品中方解石和白云石碳、氧同位素在线测试方法，其具有精度高、测试快速、结果准确等特点。

为达到上述目的，本发明提供了一种混合样品中方解石和白云石碳、氧同位素在线测试方法，其包括以下步骤：

(1)样品的处理：

对碳酸盐样品进行杂质、有机质的去除，然后进行研磨，筛选出粒径范围在76μm≤r≤154μm的样品粉末，待分析使用；

同时筛选出粒径范围在r≤76μm的样品粉末，对其进行X衍射全岩矿物分析，得到样品中方解石和白云石的相对含量；

根据X衍射全岩矿物分析得到的样品中方解石和白云石的相对含量，称取含有250μg纯方解石或250μg纯白云石的粒径范围在76μm≤r≤154μm的样品粉末，置于25℃下恒温(使样品粉末的温度恒定在25℃)；

将磷酸在25℃下恒温放置；

(2)碳、氧同位素的测定：

在25℃恒温下，向装有粒径范围在76μm≤r≤154μm的样品粉末的容器中持续吹氦气以吹走容器中的空气，使容器中充满氦气；

然后在该容器中加入磷酸，与样品粉末反应；

反应2小时后，提取反应产生的CO₂气体进行碳、氧同位素分析，得到的碳、氧同位素值代表混合样品中方解石的碳、氧同位素值；

继续反应6小时后，向容器中持续吹氦气以吹走容器中的CO₂气体，使容器中再次充满氦气；

继续反应80小时以上，提取反应产生的CO₂气体进行碳、氧同位素分析，得到的碳、氧同位素值代表混合样品中白云石的碳、氧同位素值；

(3)误差分析和校正：

通过以下校正公式对步骤(2)测定得到的方解石的碳、氧同位素值进行校正，

校正公式为：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，