廣東省仁差盆地二氧化碳來源和成因探討

薛立雙

[摘要]仁差盆地富含的CO2氣體主要是以氣水混合物的形式賦存在不整合面、噴發(fā)間斷面、層間破碎帶和構(gòu)造裂隙中，多以氣泉形式逸出地表。根據(jù)仁差盆地CO2氣體同位素δ13C值測定結(jié)果顯示，幔源巖漿去氣作用和火山噴溢形成的殘留氣體是CO2氣體的主要來源。

[關(guān)鍵詞]仁差盆地 二氧化碳 同位素 來源

[中圖分類號] P62 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2015）-3-110-2

1前言

仁差盆地位于閩、粵兩省交界處，南起于廣東省平遠縣仁居鎮(zhèn)鵝石山礦點，境內(nèi)稱仁差盆地；北半部位于福建省武平縣境內(nèi)稱中山盆地。盆地呈NNE沿長向長33km，EW寬8～15km，面積約340km2（廣東境內(nèi)仁差盆地NNE長16km，寬10～15km，面積約200km2。

仁差盆地是一個復式多體由火山巖組成的斷陷盆地，盆地山峰呈NNE向，南高北低，最高峰位于盆地南端——尖山海拔867.8m，盆地北部最低處約150m，相對高差超過700m。仁差盆地是一個富含CO2氣體以鈾、鉬為主的多金屬礦床。

2仁差盆地地質(zhì)概況

區(qū)內(nèi)底層單一，巖漿活動頻繁，火山活動強烈，斷裂構(gòu)造發(fā)育。底層分為兩套，基底由寒武、泥盆、石炭系淺變質(zhì)巖和燕山早期花崗巖組成，分布在盆地的邊緣及其外側(cè)。蓋層主要由上白堊系火山巖組成，其次為古近系沉積巖。底層產(chǎn)狀平緩，傾角10°～15°，為開闊的箕狀不對稱的向斜盆地。

仁差盆地斷裂構(gòu)造發(fā)育，以NNE向為主，次為EW向和NWW向組。盆地東西兩側(cè)的豬麻垻斷裂和鷓鴣隆斷裂規(guī)模較大，活動強烈，形成大的硅化帶，破碎角礫巖帶，具長期性和繼承性，為控盆、控巖的主干斷裂。分布于盆地南部近EW向麻樓斷裂帶為一條你沖推復構(gòu)造，沿構(gòu)造充填流紋巖、次流紋巖、火山碎屑巖，也是一條火山噴發(fā)帶、絨狀火山口。

3仁差盆地CO2氣體的分布及賦存條件

仁差盆地富含的CO2氣體主要分布在盆地北部279礦床，由差干圩——土窩里——神背——羅車一帶，呈EW向展布。其次是鹿子坑斷裂被差干河和下舉河切割一帶，盆地西部沿鷓鴣隆斷裂也分布較多的氣泉，深部經(jīng)鉆孔揭穿有噴氣、噴水現(xiàn)象，布置面積較廣（見279礦區(qū)氣體分布圖）。仁差盆地富含的CO2氣體主要是以氣水混合物的形式，賦存在不整合面、噴發(fā)間斷面、層間破碎帶和構(gòu)造裂隙中，多沿構(gòu)造裂隙在低洼地段（河床一帶）以氣泉形式逸出地表。埋藏在深部的CO2氣體一旦被鉆孔揭穿可以高達27.67m的氣水混合物噴出地表；有的成有規(guī)律性的間歇性的噴出地表，也有的鉆孔含有大量的CO2氣體，但不自噴，一旦經(jīng)人工抽水可以引噴，多數(shù)孔內(nèi)含有氣體，可發(fā)出不同程度的吼唞聲。

根據(jù)地表氣泉、鉆孔定深取樣及鉆孔引噴抽水試驗取樣分析結(jié)果，氣體中75%～90%為CO2氣體，氣比水多，其氣流量和氣水比隨地下埋深增大而增加。壓縮性大，滲透性強的CO2氣體，可沿破碎帶和裂隙在各巖層中運移，在空間分布上各有差異，但是互通一體，均來自于深部，說明仁差盆地CO2氣體與震源深部的地殼運動密切相關(guān)。

4仁差盆地CO2氣體的來源和成因探討

關(guān)于CO2氣體的成因分類很多，歸納起來可分為兩大類，即所謂的有機成因說和無機成因說。

仁差盆地CO2氣體的成因，目前還研究的不夠，所測試的數(shù)據(jù)也偏少，根據(jù)佛山市三水區(qū)第十二石油普查大隊在本區(qū)已測定三個樣品所獲得δ13C值分析[1]，鷓鴣隆斷裂帶上的氣泉δ13C值為-6.3‰，土窩里氣泉δ13C值為-6.4‰，ZK-579含氣孔中的δ13C值為-6.1‰。根據(jù)1963年有關(guān)資料報導“地下水中δ13C值介于（海相的）石灰?guī)r（δ13C趨近于0‰）及植物（δ13C趨近于25‰）之間“，而有機成因的原油、甲烷所測定的δ13C值分別為-2.18‰、-26.0‰～27.3‰、-45.3‰～55.5‰。從上述資料分析，有機成因的δ13C值與仁差盆地同位素δ13C值相差甚大。同時，在仁差盆地火山巖中未發(fā)現(xiàn)大量的有機質(zhì)，氣體組分中只有微量的H2S、N2和烴。因此，仁差盆地富含的CO2氣體來源排除了有機成因，而應屬于無機成因。

從現(xiàn)有資料分析，就無機成因中，目前亦有兩種認識：

（1）區(qū)內(nèi)CO2氣體的生成與巖漿活動有關(guān)

據(jù)部分井溫資料表明，以ZK-366為起點，沿鹿子坑斷裂上盤展示NNE、EW和SN向的微熱異常區(qū)。同時在白堊系火山巖中發(fā)現(xiàn)較多的硅化現(xiàn)象，有的成脈狀產(chǎn)出；NNW向的中基性巖脈組切穿了白堊系地層等，均說明該盆地熱液活動一直在進行著，而微熱異常區(qū)的出現(xiàn)，正是這種熱液活動反映的余波。據(jù)W.斯塔爾、湯振輝研究的一些不同成因CO2典型的C同位素的變化范圍中，“年輕”巖漿成因的CO2氣體δ13C值在-12.0‰～-1.3‰之間（平均為-7‰）。對比仁差盆地CO2氣體δ13C值（-6.4‰～-6.1‰），根據(jù)上述情況的分析，結(jié)合盆地的地質(zhì)和地球化學條件，不難看出，仁差盆地富含的CO2氣體與“年輕”巖漿活動有關(guān)，幔源巖漿去氣作用是CO2氣體的主要來源。

（2）仁差盆地富含的CO2氣體與火山活動的關(guān)系

仁差盆地早期火山活動強烈，具有多期多階段噴發(fā)和多韻律特征。巖性變化較大，具有典型噴發(fā)、噴溢為主的巨厚火山雜巖堆積。據(jù)有關(guān)資料介紹，科托帕克西火山每年能析出10億立方米的CO2氣體?；鹕絿姎庵泻写罅康腃O2氣體已為許多事實所證；據(jù)克雷克1959年對各種化合物中的δ13C同位素測定得知：火山噴氣中的δ13C同位素值為-7.0‰～-1.0‰，這一比值與仁差火山巖盆地氣體中的δ13C同位素值（-6.4‰～-6.1‰）很接近。這表明仁差火山巖盆地富含的CO2氣體是經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代演化、更新后的綜合產(chǎn)物，其主要是來源火山噴溢形成的殘留氣體。

Carbon dioxides source and causes which from The Rencha basin of Guangdong province

[Summary] ： Rencha basin is rich in carbon dioxide，mainly in the form of air water mixture， occurrence in the unconformity surface、interlayer fracture zone and structural fissure， mostly In the form of gas spring to escape the earth's surface. According to the data of carbon isotope， Mantle-derived magma get rid of gas and the volcanic eruption residual gas formation is the main source of carbon dioxide.

[Key words] ： Rencha basin ； Carbon dioxide ， isotope ， source.

參考文獻

[1]張成君，文啟彬.巖石包體中二氧化碳的碳同位素測定[J]《質(zhì)譜學報》1998年 第2期 .

[2]赫英，毛景文等. 幔源巖漿去氣形成富二氧化碳含金流體-可能性與現(xiàn)實性. 地質(zhì)前緣，2001年10月，8（04）.

[3]廖永勝，李鋸源，李祥臣，徐濤根.應用碳、氦、氬同位素探討濟陽拗陷二氧化碳氣成因[J]礦物巖石地球化學通報2001年第4期.