沥青Re-Os同位素年龄地质意义解读*

李超 孙鹏程 孟会明 王登红 周利敏 李欣尉 赵鸿 屈文俊

1. 国家地质实验测试中心, 北京 100037 2. 中国地质调查局Re-Os同位素地球化学重点实验室, 北京 100037 3. 昆明理工大学国土资源工程学院地球科学系, 昆明 650093 4. 中国地质科学院矿产资源研究所, 北京 100037

早在20世纪80年代末，研究者们就发现富有机质沉积岩中富集Re、Os, 并开创性地将Re-Os同位素体系应用于沉积岩的地层年代学及古环境研究中(Ravizza and Turekian, 1989; Ravizzaetal., 1991; Ravizza and Peucker-Ehrenbrink, 2003)。Re、Os等元素主要在以螯合的形式赋存在富有机质沉积岩中极性较强的沥青质中(Mahdaouietal., 2013)。在海相还原性较强的沉积环境中，富有机质沉积岩中Re、Os含量比在同沉积硫化物中Re、Os含量更高(Cohenetal., 1999)，富有机质沉积岩中Re的含量比同沉积硫化物结核中大约高80倍(Zhuetal., 2013)，表明了还原条件下Re、Os亲有机性相对于亲硫亲铁特性表现得更为明显。Re-Os同位素能够为富有机质泥岩、页岩、石灰岩等地层沉积时代进行直接厘定，尤其是在火山岩夹层不发育的沉积地层年代学研究中发挥了重要作用，这对地质年代表的校准研究以及地层比对工作具有重要意义(Selby and Creaser, 2005a)。此外，Re-Os同位素以其特有的地球化学性质，已经成为在古环境演化研究方面一种灵敏的工具，为古海洋、古气候的反演提供了很多重要的地球化学信息(Cohen and Coe, 2002; Hannahetal., 2004)。

油气藏的成藏时代研究一直是地质学研究中的一大难题，由于Re、Os主要赋存在沉积地层有机质中，当富有机质沉积岩作为烃源岩发生熟化成油的过程中，有机质中的Re、Os也会随有机质一起进入原油(Barreetal., 1995; Selby and Creaser, 2005b)，在随着有机质熟化迁移的过程中，Os同位素能够达到平衡，重新计时(Selby, 2007; Finlayetal., 2010)。Finlayetal.(2011)通过对英国大西洋边缘一个油田中18件原油样品进行Re-Os同位素分析，得到了68±13Ma等时线年龄，与Ar-Ar法所得年龄在误差范围内一致，证实了Re-Os同位素体系能够用来厘定油气藏形成年代，并且利用Os同位素初始比值1.05±0.05对烃源岩进行了较好地判别。Selby and Creser(2005b)对采自加拿大西部沉积盆地中的油砂进行了Re-Os同位素分析，获得了令人满意的等时线年龄111.6±5.3Ma，该年龄代表了油气生成、迁移的年龄，187Os/188Os 初始比值为1.43±0.11，较好地示踪了油气藏来源，这表明即使原油中轻组分挥发，但是所残留的重组分中Re-Os同位素依然能够保持体系封闭。

沥青作为烃源岩中有机质演变的产物，含有大量重组分有机质，原油中的Re、Os主要赋存在沥青质中(Selbyetal., 2007)，因此，沥青对于Re、Os具有较强的富集作用，这就使得Re-Os同位素体系在沥青中的应用有了可能。Selbyetal.(2005)通过对采自加拿大MVT型铅锌矿床中沥青进行Re-Os同位素分析，获得了较为精确的Re-Os等时线年龄，并且与闪锌矿Rb-Sr方法以及古地磁方法所得到的年龄数据在误差范围内基本一致，证实了Re-Os同位素体系可以记录油气生成与运移的时代。这是由于在含烃热液的生成与迁移的过程中，其中的Os同位素比值能够重新达到平衡，使得Re-Os同位素记时计得到重置，所得到的沥青Re-Os等时线年龄代表含烃热液生成迁移的年代(Selbyetal., 2005)。陈玲(2010)通过对麻江古油藏沥青进行Re-Os同位素分析，对麻江古油藏破坏的年代进行了限制，认为麻江沥青Re-Os同位素等时线年龄代表古油藏破坏时代。李超等(2011a)通过对玉树地区二叠系灰岩地层中原生-同层沥青进行Re-Os同位素分析，发现了沥青对Re、Os具有较强的富集能力，沥青Re-Os同位素年龄与围岩地层年龄相近，认为沥青Re-Os年龄有可能代表烃源岩沉积时代。

Creaseretal.(2002)通过对熟化的烃源岩进行Re-Os同位素分析，发现即使有过排烃过程，烃源岩中Re-Os体系仍然能够保持封闭并记录其沉积时代。在油气生成和运移的过程中，原油中的Re-Os是否能够重新计时记录油气运移的时代，还是一直保留着烃源岩Re-Os同位素特征？在油气成藏之后，由于后期地质事件造成油气藏遭受破坏，使得油气再次发生运移，油气中的Re-Os同位素系统能否重新启动记录油气藏破坏的时代，还是一直保留着原油的Re-Os同位素特征？油气藏形成之后，经过一定地质时期演化，油气藏遭到后期地质作用破坏形成沥青，这些沥青的Re-Os同位素年龄究竟是代表烃源岩的沉积时代、油气成藏时代、还是油气藏破坏后油气运移时代？以上这些问题至今还没有明确的定论。本文以新疆乌尔禾沥青矿和四川矿山梁沥青矿中沥青样品为研究对象，结合前人发表的沥青Re-Os同位素分析数据，以探讨沥青Re-Os同位素年龄的地质意义。

1 地质背景

1.1 新疆乌尔禾沥青矿

新疆乌尔禾天然沥青矿位于克拉玛依乌尔禾镇东侧约3km处，沥青矿脉产出于达尔布特断裂东南侧。乌尔禾沥青矿区地层较为简单，自下而上为石炭系(C)、二叠系(P)、上侏罗统齐古组(J3q)、下白垩统吐谷鲁组(K1t)、第四系(Q)，在野外露头常见石炭系页岩和砂岩与白垩系砂岩不整合接触(Wangetal., 2018)。只有在乌尔禾西北部能见少量二叠系地层，表明在乌尔禾沥青矿下部可能存在二叠系地层。在地表能见大脉状沥青，沥青脉的围岩是下白垩统吐谷鲁组(图1)。沥青脉垂直切过平缓的白垩系砂岩延伸1000～1400m，沥青脉最大宽度为1.2m，走向40°～45°，与达尔布特断裂方向一致。乌尔禾矿区主要发育七条北东走向沥青脉，这些沥青脉近乎平行。沥青脉两侧的砂岩被原油浸染成沥青砂岩, 厚0.1～10m，呈现出沥青脉越宽两侧沥青砂岩越厚的趋势。沥青脉中几乎没有杂质、见不到共生矿物，表面稍有氧化，敲开后能见黑色沥青具有玻璃光泽、贝壳状断口，并能闻到原油味道。在沥青矿区能见大量油井正在采油，采出来的原油主要以稠油为主。根据准噶尔盆地埋藏演化历史，推断生油成藏期分别始于三叠纪和侏罗纪(Parnelletal., 1994)。

图1 新疆乌尔禾沥青矿地质简图(据Parnell et al., 1994)

1.2 川西北矿山梁地区沥青矿

矿山梁地区沥青矿位于四川盆地龙门山褶皱带东南缘，矿山梁地区整体上受背斜构造控制，轴部出露了下寒武统地层，在下寒武统地层之上相继覆盖着中奥陶统、中志留统、泥盆系、中下石炭统和二叠系地层。二叠纪末，海西运动使龙门山褶皱隆升，在矿山梁构造上形成了一些与主轴方向大体一致的小型断层，十分发育的裂隙系统为下伏地层油藏中原油的注入提供了有利条件。沥青矿以脉状形式在矿山梁地区普遍发育，沥青脉明显受到北东向断层构造控制，沥青脉以近垂直地层走向产出于下寒武统、中奥陶统和中志留统地层中，上百条沥青脉宽度从几十厘米到几米不等，长度从几米到几十米(图2)。有些沥青脉还有油苗伴生，位于田坝村附近的田1油井，在149～164.3m井段见15.3m厚沥青脉，333.0～333.5m井段曾产出30L原油(黄第藩和王兰生，2008)。

图2 川西北矿山梁沥青矿地质简图(据黄第藩和王兰生，2008)

2 实验与方法

2.1 样品溶解

准确称取0.2g待分析沥青样品，通过细颈漏斗加入到长20cm的Carius管底部。缓慢加液氮到有半杯乙醇的保温杯中，使成粘稠状(-50～-80℃)。将装好样品的Carius 管置于该保温杯中。用2mL经二次蒸馏纯化10mol/L HCl通过细颈漏斗把准确称取的185Re和190Os混合稀释剂转入Carius管底部，再次加入液氮，Carius管中溶液冻住之后，再依次加入5mL经二次蒸馏纯化15mol/L硝酸和2mL 30% MOS级H2O2。再次加入液氮，当Carius管底溶液冻实后，用液化石油气和氧气火焰加热封好Carius管的细颈部分。擦净表面残存的乙醇，放入不锈钢套管内。轻轻放套管入鼓风烘箱内，待回到室温后，逐渐升温到230℃，加热24h(Cohen, 2004; Cohen and Coe, 2007)。取出，冷却后在底部冻实的情况下，用玻璃刀将Carius管打开。

2.2 蒸馏法分离富集Os

将溶好冰冻的Carius管在细颈处打开，蒸馏前放在冰水浴中回温后，加入15mL超纯水，把事先准备好的穿有两根Teflon细管(内径0.5mm，外径0.9mm)的胶头套在Carius管的细颈部分。吸收管内装有5mL 50% HBr溶液(冰水浴)吸收蒸馏出的OsO4。把Carius管插入盖子上有孔的电蒸笼中，送气管插入Carius管内溶液底部，气路通畅后再将排气管插进吸收管吸收液底部，100℃蒸汽加热60min。所得OsO4HBr吸收液置于80℃烘箱中，加热2h (Creaseretal., 2002; Creaser and Stasiuk, 2007)。

然后将HBr吸收液转移至100mL Teflon蒸发皿中，浓缩至大约100μL，然后用移液枪转移至倒置的尖底瓶盖子上，在100℃电热板上加热至完全干，在5mL 尖底瓶底部加入15μL 四次蒸馏纯化的HBr，然后将40μL 9mol/L H2SO4-CrO3溶液覆盖在蒸干的HBr溶液上面，并迅速将尖底瓶倒置拧紧，然后将尖底瓶(除了顶部加有HBr部分)包上铝箔，置于85℃电热板上蒸馏4h，然后将尖底瓶盖子上的H2SO4-CrO3溶液用超纯水冲洗干净，然后拧紧尖底瓶盖子并置于80℃烘箱中加热2h，然后将尖底瓶盖子打开再加热0.5h，可直接用于点带测定Os同位素比值。

2.3 丙酮萃取法富集Re

将Carius管蒸馏残液转入150mL Teflon烧杯中，将其置于电热板上，加热近干。加少量水，加热近干，重复两次以降低酸度。加入10mL 12mol/L NaOH(如果碱化后沉淀量过多，可适当增加NaOH用量)，稍微加热，促进样品转为碱性介质。转入50mL Teflon离心管中，加入10mL丙酮，振荡1min萃取Re。2000R/h离心10min后，用滴管直接取上层丙酮相取到20mL已加有3mL 12mol/L NaOH的Teflon离心管中，振荡1min，2000R/h离心10min，用一次性滴管取上层5mL丙酮于洗干净的装有1mL 超纯水Teflon烧杯中，然后在电热板上80℃加热除去丙酮，然后电热板温度升至120℃加热至干，加数滴浓硝酸和30%过氧化氢，加热蒸干以除去残存的有机质(Cummingetal., 2012)。加入5μL超纯水，用于点带。

2.4 点带

首先将焊好的Pt带在空气中以4.5A的电流去气0.5h，然后用微量移液器将溶液小心地点在Pt带上(每次取0.2(L)，以1A电流蒸干。当溶液全部转移完全蒸干后，缓慢升高电流至1.5A，持续1min赶尽多余的杂质，随后降下电流。用微量移液器取发射剂0.3μL Ba(OH)2溶液点在试样上，以0.6A电流蒸干，可看到乳白色的沉淀覆盖在Pt带上(Mahdaouietal., 2013)。随后缓慢升高电流至乳白色沉淀开始熔化成像冰一样的状态，而后降低电流。

2.5 测量

采用Thermo FisherScientific公司生产的热表面电离质谱仪Triton-plus测定同位素比值。对于Re：采用静态Faraday模式同时测定185ReO4、187ReO4，对于Os采用CDD多接收模式测定186OsO3、187OsO3、188OsO3、190OsO3、192OsO3，测定185ReO3以扣除187ReO3对187OsO3的影响。

2.6 数据处理

对测量数据利用O同位素自然丰度和统计学中等概率模型采用逐级剥谱法进行O同位素干扰扣除(Fengetal., 2009; Finlayetal., 2010)。采用普通Re185Re/187Re=0.59738作为外标进行Re同位素质量分馏校正，采用192Os/188Os=3.0827(Geboyetal., 2013)作为内标迭代法对Os同位素进行质量分馏校正。

3 分析结果与讨论

3.1 乌尔禾沥青Re-Os年龄及意义

从表1可以看出，乌尔禾沥青Re含量为5.60×10-9～7.63×10-9，187Os含量为23.6×10-12～29.6×10-12, 普通Os含量为142×10-12～198×10-12，明显要低于之前进行Re-Os同位素分析的沥青样品(陈玲，2010)。采自4#脉中的11件沥青样品187Re/188Os值较为接近，并且值较小(157～215)，所得187Os/188Os值(1.07～1.33)与187Re/188Os值呈明显的正相关关系。采用ISOTOPE软件对Re-Os同位素数据进行投图(图3)，得到乌尔禾沥青Re-Os同位素模式1等时线年龄为269±9Ma(2σ，n=9)，所得到模式1的等时线年龄误差较大是由于等时线图中各个点比值较为接近， 无法拉开所致。所得到的Re-Os等时线187Os/188Os 初始比值为0.367±0.028，与每件样品所得到的Os同位素初始值误差范围内一致。

表1 新疆乌尔禾沥青矿和川西北矿山梁沥青矿Re-Os同位素数据

图3 新疆乌尔禾沥青矿(左)和川西北矿山梁沥青矿(右)Re-Os同位素等时线

在乌尔禾沥青矿中，大量油井正在开采底部原油，证实乌尔禾沥青脉底部原油的存在，几乎垂直地表产出大脉状沥青切穿了平缓的白垩系砂岩地层，表明了沥青脉来源于受到了挤压应力所破坏的油藏，而非直接来自烃源岩。乌尔禾沥青脉的形成过程经历了两个阶段：第一个阶段是烃源岩发生熟化作用形成油气藏；第二个阶段是受到后期构造事件影响，使得原油发生运移，然后由于原油中较轻组分挥发降解而形成高品质的天然沥青矿(Zhangetal., 2019)。从沥青脉与围岩接触关系来看，沥青脉的运移时代显然是晚于白垩纪。所得到的乌尔禾沥青脉Re-Os同位素等时线年龄为269±9Ma，该年龄显然不能代表沥青脉形成时代，那么该年龄能否代表烃源岩地层沉积时代呢？沉积地层Re-Os同位素等时线初始Osi代表沉积时全球海水的Os同位素特征，从元古宙到显生宙海水的Os同位素比值介于0.3～1.0之间。从海水中Os同位素演化曲线可以看出，石炭-二叠纪海水的Os同位素比值大约为0.6(李超等，2014)。李超等(2011a)通过对青海石炭纪-二叠纪界线石灰岩地层进行Re-Os同位素研究，表明早-中二叠世海水的Os同位素比值为0.56±0.12，Georgievetal.(2012)通过对East Greenland晚二叠世黑色页岩进行Re-Os同位素研究，得到了晚二叠世海水的Os同位素比值为0.62±0.04，而乌尔禾沥青Re-Os同位素等时线Osi为0.367±0.028，显然要比二叠纪海水Os同位素比值偏低。

韩宝福等(2006)通过对西准噶尔大规模A型花岗岩进行U-Pb年代学研究，表明在晚石炭世大洋已经闭合，二叠纪主要为陆相沉积岩，乌尔禾地区主要以砂岩为主，因此二叠系沉积岩不是较好的烃源岩。而西准噶尔地区石炭系地层主要以泥岩为主，局部发育碳质泥岩。石昕等(2005)通过对准噶尔盆地石炭系烃源岩分布及地球化学特征进行研究，从石炭系烃源岩分布、有机质类型、丰度及热演化程度角度对石炭系烃源岩进行了评价，下石炭统烃源岩为还原环境下腐泥-腐殖型烃源岩，上石炭统为弱还原-还原环境下的成熟腐泥-腐殖型烃源岩，前者可能是油、气烃源岩, 后者是有效的气源岩；陈学国(2012)发现下石炭统烃源岩几乎都在成熟-过成熟范围内，表明石炭系烃源岩有过排烃的历史。近几年，陆续发现了石炭系自生自储的油气，石炭系地层的勘探前景良好。烃源岩与生成的原油通常具有相同的Re/Os值(Creaseretal., 2002)，二叠系地层的187Re/188Os都比较大，从859到6253，早石炭世地层187Re/188Os为189～392(李超等, 2014)，乌尔禾沥青187Re/188Os为157～200，因此，Re-Os同位素数据也指示乌尔禾沥青来源于石炭系地层。张景廉等(1998)获得了乌尔禾沥青的Rb-Sr等时线年龄为293±8.3Ma，认为乌尔禾沥青的形成与该区晚石炭-早二叠世岩浆活动密切相关。因此，乌尔禾沥青Re-Os年龄(269±9Ma)不能代表烃源岩地层沉积时代，也不能代表油气藏破坏时代，其真正的意义为原油成藏时代。

Zhuetal.(2007)通过分析乌尔禾沥青Sr-Nd-Pb同位素特征，几种同位素都表现出来了明显的地幔流体参与成藏的特征，Os同位素同样也显示出乌尔禾沥青矿中存在地幔物质的参与，地幔端元187Os/188Os值为0.12～0.13，在油气成藏时，由于放射性积累，石炭系地层187Os/188Os值应该大于0.6，因此，石炭系烃源岩生成的原油187Os/188Os值同样会大于0.6，而乌尔禾沥青Osi为0.367±0.028，的确显示出油气成藏过程中地幔流体的参与。由于地幔端元187Re/188Os值小于1，乌尔禾沥青矿187Re/188Os值显然是具有典型地壳端元的特征，但是也存在着幔源物质的贡献。二叠纪地幔流体的参与使得石炭系烃源岩发生熟化成藏，幔源岩浆活动不仅为油气藏的形成提供了热源，还存在着微量元素等物质方面的交换(Zhuetal., 2007)。

3.2 矿山梁沥青Re-Os年龄及意义

从表1可以看出，矿山梁沥青的Re含量为299×10-9～593×10-9，187Os含量为2.12×10-9～4.01×10-9, 普通Os含量为4.47×10-9～10.8×10-9，明显比乌尔禾和其它地区沥青样品Re、Os含量要高(陈玲，2010)。采自同一矿区的10件沥青样品187Re/188Os值从232.5到533.6，所得187Os/188Os值同样与187Re/188Os值呈明显的正相关关系。采用ISOTOPE软件对Re-Os同位素数据进行投图(图3)，得到矿山梁沥青Re-Os同位素模式3等时线年龄为537.3±5.2Ma(2σ，n=10)，所得到的Re-Os等时线187Os/188Os 初始比值为0.716±0.028，与每件样品所得到的Os同位素初始值误差范围内一致。

与地层的接触关系来看，沥青脉的形成时代应该晚于周围地层(寒武系、奥陶系、志留系)沉积时代，显然，矿山梁沥青的Re-Os同位素等时线年龄537.3±5.2Ma，不能反映油气藏的破坏时代。王铁冠和韩克猷(2011)通过对矿山梁构造应力进行分析，8m厚沥青大脉沿着X剪切节理面产出，表明了底部有充足的原油持续挤入，显然油源来自于被挤压应力破坏的古油藏。四川盆地上震旦统下部的陡山沱组的灰黑色页岩和下寒武统九老洞组下部的黑色页岩都是良好的油质烃源岩。矿山梁沥青的碳同位素组成以高度富集碳的轻同位素为特征，氯仿沥青A的δ13C值为-35.8‰，正构烷烃中以nC17为主峰，没有C30以上成员，证明烷烃的主要母源为藻类和细菌的脂肪酸，这些都充分表明了矿山梁沥青烃源岩为震旦-寒武系地层。如果该年龄反映的是油气成藏时代，那么是烃源岩可能是震旦系陡山沱组，沥青中的Re-Os通常是继承了烃源岩Re-Os同位素特征，矿山梁沥青样品Re含量为300×10-9～593×10-9，187Re/188Os值为237～534，Re-Os同位素等时线年龄为537.3±5.2Ma，Osi为0.716±0.028，如此高的Re、Os含量表明烃源岩中Re、Os含量也较高。湖北九龙湾陡山沱组黑色页岩中的Re含量为70×10-9～961×10-9、187Re/188Os为345～709，具备作为矿山梁沥青烃源岩的条件(Zhuetal., 2013)，但是陡山沱组地层Osi为0.874±0.038，经过50Myr左右的演化，由于187Os放射性积累，Osi不可能降低至0.710，除非在成油过程中存在地幔流体的参与，而从区域上早寒武世找不到一点地幔流体参与成藏的证据。早寒武世牛蹄塘组黑色页岩Re含量介于100×10-9～686×10-9之间，187Re/188Os值为123～387，Re-Os同位素等时线年龄为535±11Ma，Osi为0.80±0.04(Jiangetal., 2007)，遵义黄家湾牛蹄塘组黑色页岩187Re/188Os值为673～813，Re-Os同位素等时线年龄为541±17Ma，Osi为0.77±0.20(Maoetal., 2002),下寒武统地层与矿山梁沥青Re-Os同位素特征基本一致。

前寒武纪-寒武纪是地史上一个重大的转折期，这一个时期从大陆、大气、大洋上发生了显著的变化。在早寒武世早期，中扬子地区沉积了一套富含镍、钼、铀、金、银等多元素的黑色岩系，有机碳含量高，厚度大，一般为50～500m左右，为中国南方海相良好的主力生油岩系(汪建国等，2007)。中扬子地区下寒武统水井沱组、牛蹄塘组泥质烃源岩比较发育，其有机质丰度中等，地质历史上曾经生成过大量烃类(饶松等，2013)。因此，早寒武世地层可以作为优质的烃源岩。在龙门山前山带田坝、矿山梁和天井山一带，长期处于古构造隆起部位，缺失中-上寒武统、下奥陶统、上奥陶统和志留系的沉积，上覆地层仅约为1000m。因此，可以推测寒武纪该区域不具备成藏条件，在志留纪以后，随着上覆地层不断加厚，或者由于构造运动使得寒武系地层进入排烃阶段。因此，下寒武统黑色页岩很有可能是矿山梁沥青矿的烃源岩，而矿山梁沥青Re-Os同位素等时线年龄很可能代表的是烃源岩的沉积时代。

3.3 沥青Re-Os年龄：能否代表烃源岩沉积时代

在一定温度压力条件下，烃源岩排烃的过程中，Re、Os随同原油一起发生运移，并且在运移过程以及进入储层之后，来自不同位置或区域的原油发生混合，进行物质上的交换，使得原油中Re、Os元素趋于均一化，来自不同源区具有不同187Os/188Os特征的原油彼此之间交换也趋于平衡。然而，由于Os同位素交换平衡需要较高的温度压力条件，因此，在油气成藏过程中，烃源岩不同位置熟化生成的原油虽然经历了混合的过程，但是当温度、压力条件有限时，或者由于原油在油气藏中彼此连通不是很好，就会使得187Os/188Os无法达到交换平衡。因此，油气藏沥青Re-Os同位素保持着与烃源岩一致特征，使得等时线年龄可能代表烃源岩沉积时代。

通过对加拿大MVT型铅锌矿中沥青Re-Os数据进行分析(Selbyetal., 2005)，发现沥青样品中Re含量最高值与最低值之比26.7，Os含量最高值与最低值之比为20.8，远大于乌尔禾沥青样品Re含量最大值与最小值之比1.36以及 Os含量最大值与最小值之比1.20(表1)。这表明不同位置烃源岩熟化生成的原油混合不够均匀，有可能是由于加拿大沥青烃源岩为奥陶系多套地层，它们之间的Re、Os含量相差较大，不容易混合均匀；也有可能是由于烃源岩发生熟化之后，由于不具备成藏条件，使得油气运移之后，形成沥青脉，因此，不存在油气藏中混合的过程，只是在油气运移过程中发生了局部混合；还有可能温度、压力相对较低，不利于Re、Os达到均一化。因此，采用所有的10件样品所得到等时线年龄为411±18Ma (MSWD=186)，表明了在沥青形成时，Os同位素初始值没有达到一致，即使它们同时形成，也无法得到较好的等时线年龄。通过采用闪锌矿Rb-Sr等时线年龄369Ma扣除放射成因187Os来计算Os同位素初始值，选取了10件Osi一致样品进行投图，得到Re-Os同位素等时线年龄为374.2±8.6Ma (MSWD=11.7)，Osi=1.42±0.14，表明了沥青局部达到了Os同位素比值均一化。如果采用生物标志物指示的奥陶系烃源岩时代(大约440Ma)，扣除放射成因187Os来计算Os同位素初始值，选取Osi一致的沥青样品与烃源岩一起能够构成442±13Ma (MSWD=2.3)，Osi=0.23±0.14(图4)，该年龄反映的是烃源岩的沉积时代。充分表明了即使烃源岩发生熟化成油，在一些混合不充分的原油中仍然能够保留烃源岩的Re-Os同位素特征。如果将生物标志物数据指示的烃源岩奥陶系页岩投在图4中，该点正好落在等时线上，表明了沥青与奥陶系的页岩具有一致的Re-Os同位素特征。

图4 加拿大Polaris MVT型铅锌矿中沥青Re-Os同位素等时线(据Selby et al., 2005)

Creaseretal.(2002)发现发生熟化的富有机质沉积岩仍然能够保持Re-Os同位素体系的封闭性，仍然能够得到地层沉积时代，烃源岩在生烃排烃的过程中，其中的Re-Os同位素体系能够一直保持封闭，这说明了Re/Os在烃源岩和所排出的烃类中是一致的，也就是说原油完全继承了烃源岩的Re-Os特征，如果原油在运移的过程中彼此不能进行充分的物质交换平衡，其Re-Os很有可能保留烃源岩Re-Os特征。

3.4 沥青Re-Os年龄：能否代表油气成藏时代

在油气藏的形成过程中，烃源岩中的Re、Os会随着有机质一起发生运移、汇聚，并且在运移过程以及进入储层之后，来自不同位置或区域的原油发生混合，由于原油为液态，易于进行物质上的交换，使得原油中Re、Os元素趋于均一化，来自不同源区具有不同187Os/188Os特征的原油彼此之间交换也趋于平衡。如果烃源岩排烃成藏的过程中，原油中的Os同位素比值187Os/188Os达到均一化，Re-Os同位素体系计时计就能够重新启动，那么原油中的Os同位素比值如何才能达到均一化呢？在还原条件下，沥青质对于Re、Os具有较强的络合能力，实际上，油气成藏的过程中，Re-Os体系的重置主要是原油中沥青质通过物理交换而实现，首先，油气运移以及油气成藏之后的充分接触混合过程，有利于不同来源原油之间达到Os同位素交换平衡；其次，油质的稀稠程度直接影响原油之间的物质交换，如果油质为稀质油，原油的流动性较强，有利于原油组分之间发生交换，达到Os同位素均一；如果油质较稠，那么由于原油的流动性较差，不利于其中Re-Os体系重新达到平衡。温度是探讨矿物中同位素体系是否封闭的重要指标，也是影响Os同位素是否能够达到均一化的关键因素之一。油气藏的温度直接影响原油中的Os同位素比值是否能够均一化，如果油气藏的成藏温度较高，即使稠油也易于流动发生物质交换，并且温度的高低直接影响到Re、Os元素的活动性。

乌尔禾由于地幔流体的参与，会增加油气藏的连通性，并且会提高油气藏的形成温度，这有利于原油中Re-Os同位素能够达到平衡，重新计时。从表1数据中，可以看出乌尔禾沥青样品Re含量最高值与最低值之比1.36，Os含量最高值与最低值之比为1.20，这表明在一定温度压力条件下，具有不同Re-Os特征的原油之间进行了比较充分的物质交换，使得油气藏中Re、Os分布比较均匀，从而达到Os同位素交换平衡，开始重新计时。从加拿大MVT型铅锌矿中沥青Re-Os研究数据可以发现，部分沥青Re-Os能够反映油气藏的形成时代，部分沥青Re-Os依然保持烃源岩特征，由此可见，一个油气藏的形成过程中，可能局部原油混合均匀，使得Re-Os同位素体系重置，而局部原油仍然保持着烃源岩Re-Os同位素特征，这主要取决于沥青的热演化程度(温度)以及原油的混合程度。

3.5 沥青Re-Os年龄：能否代表油气藏破坏时代？

在油气成藏之后，由于某种地质事件，使得油气藏遭受破坏，油气在运移的过程中发生氧化和水洗作用，形成沥青。此时沥青Re-Os等时线年龄能否代表油气藏破坏时代，关键取决于在油气藏破坏过程中原油中的Os同位素是否能够达到均一化。首先，由于油气藏的破坏过程往往是受到构造事件的影响，破坏温度通常不是很高，不利于原油中各个组分的交换与Os同位素比值的均一。其次，油气藏破坏过程也是其中压力的一个释放的过程，导致油气藏封闭空间受到破坏，造成油气发生运移。因此，该过程温度、压力相对较低，不利于原油中Os同位素发生物质交换。因此，所得到的乌尔禾沥青Re-Os同位素年龄和矿山梁沥青Re-Os同位素年龄均不能代表油气藏破坏时代，并且从数据中能够看出，原油经过一定地质时期的演化而最终形成沥青，其中的Re-Os同位素体系仍然保持封闭，充分说明了在还原条件下，Re、Os元素与有机质形成的络合物十分稳定，也充分表明了原油中Re-Os同位素体系的封闭性能够保持良好，几乎没有受到任何影响。因此，只有当原油经历了高温地质过程以及油气藏破坏过程中原油得到充分混合，沥青Re-Os年龄才能代表油气藏破坏时代。

3.6 如何判别沥青Re-Os年龄地质意义

首先，富有机质沉积岩Os同位素初始比值反映的是沉积时海水的Os同位素比值，从隐生宙到显生宙沉积地层的Os同位素初始比值大约从0.3到1.0波动(李超等，2014)，如果沥青Re-Os同位素等时线年龄反映烃源岩的沉积时代，那么Os同位素初始比值与烃源岩沉积时海水的Os同位素特征一致。烃源岩发生熟化的过程中，如果发生Os同位素交换平衡，那么沥青Os同位素的初始比值为烃源岩Os同位素混合结果，由于烃源岩中的Os经历了一定时期的放射性积累，一定大于烃源岩沉积时海水的Os同位素比值，如果沥青Re-Os同位素等时线初始Os同位素比值大于1.0或者小于0.3，那么其年龄反映的应该是油气成藏时代或者油气藏破坏时代。

其次，在经历高温的过程中，沥青中Re-Os同位素能够重新计时，如果油气藏在某一地质事件作用下遭受破坏时，温度很高，当经历高温的作用之后，沥青中芳烃的增加会改变其光学特性，而使得其镜质体反射率增大，甚至会由一般沥青演化为碳沥青。因此，可以通过测定沥青镜质体反射率来推测沥青所经历的最高温度，从而判断该沥青Re-Os年龄究竟是代表油气藏破坏时代，还是代表油气藏成藏时代。然而，由于沥青是由复杂的有机质混合物，其组成并不固定，也不像矿物一样具有一个相对固定的封闭温度。因此，究竟多少温度能够使其中Re-Os同位素封闭体系打开，多少温度又能够使其中Re-Os同位素封闭重新计时还没有一个明确的定论。

由于不同的沥青都是在不同的地质背景形成的，具有不同的形成温度，有些沥青是由于古油藏受到破坏而形成，有些沥青是由于不具备成藏条件直接由烃源岩排烃而形成。对于不同成因的沥青，其Re-Os年龄的具体意义也不一样，这需要根据不同的地质背景以及不同的Re-Os特征进行分析而获得。

4 结论

(1)新疆乌尔禾沥青Re-Os等时线Osi=0.376±0.028小于烃源岩石炭系地层的187Os/188Os，显示了在乌尔禾油气藏形成时地幔流体的参与，这使得新疆乌尔禾油气藏中原油混合比较均匀，沥青Re-Os年龄269±9Ma记录了乌尔禾油气藏的成藏时代。

(2)矿山梁沥青Re-Os等时线Osi=0.716±0.028，具有与早寒武世沉积地层Re-Os相似的特征，其Re-Os等时线年龄537.3±5.2Ma反映的是烃源岩的沉积时代。

(3)通过对加拿大MVT型铅锌矿中沥青Re-Os数据进行分析，表明该矿床中部分沥青能够反映油气生成与运移的时代，而还有部分沥青仍然保留烃源岩的Re-Os特征。

(4)对于不同成因的沥青Re-Os年龄地质意义，主要取决于沥青的热演化程度和其形成时的地质背景。