遵義斷裂帶流體特征及油氣地質(zhì)意義

魏洪剛　謝淵　劉建清　林家善　馮偉明

[摘要]位于黔中隆起東緣的遵義斷裂帶由一系列規(guī)模不一的壓型斷裂組成。通過對斷裂帶內(nèi)方解石脈及圍巖的碳氧鍶同位素測試分析： 脈體的δ18OSMOW（14.9‰～17.88‰） 較圍巖的δ18OSMOW（22.3‰～24.4‰） 明顯偏?。幻}體的δ13CPDB（﹣4.1‰～1‰） 和圍巖的δ13CPDB（﹣0.3‰～4.2‰） 均在正常海相碳酸鹽范圍內(nèi) ；脈體的87Sr/86Sr（0.707902～0.708147）在三疊紀(jì)正常古海水范圍內(nèi)，表明斷裂帶流體主要來源于大氣水與三疊系圍巖之間水-巖相互作用。流體來源特征說明該斷裂處于開啟狀態(tài)，油氣封堵性差。

[關(guān)鍵詞]遵義斷裂帶 碳氧鍶同位素 黔中隆起

[中圖分類號] P5 [文獻(xiàn)碼] A [文章編號] 1000-405X（2015）-8-471-2

斷裂活動(dòng)過程中往往伴隨大量流體活動(dòng)，流體的遷移、演化及其物理化學(xué)性質(zhì)等特征已成為斷裂研究的重要研究對象。斷裂帶中流體的來源[1]主要包括下滲的地表大氣水、斷裂帶兩側(cè)的地層流體、斷裂帶下方的深部殼源及幔源流體。流體在裂縫中形成的方解石脈體能夠有效記錄流體作用過程， 因此通過對比方解石脈和圍巖背景δ13C、δ18O和87Sr/86Sr值可以追蹤斷裂帶內(nèi)流體來源。其次，斷裂帶內(nèi)的方解石脈、石英脈等含有豐富的流體包裹體， 其均一溫度、同位素組成等從不同角度記錄了斷裂的活動(dòng)過程。遵義斷裂作為黔中地區(qū)一條重要的區(qū)域性斷裂，通過對該斷裂的研究可以進(jìn)一步了解黔中隆起及周緣的構(gòu)造演化和油氣成藏過程。因此有必要開展進(jìn)一步研究。本文在對斷裂帶內(nèi)方解石脈和圍巖的碳氧鍶同位素以及流體包裹體的研究基礎(chǔ)上， 對該斷裂帶流體特征及油氣地質(zhì)意義進(jìn)行探討。

1遵義斷裂帶基本特征

遵義斷裂位于黔中隆起東緣，為黔中地區(qū)規(guī)模最大的南北向斷層之一。斷裂帶由北向南穿越黔北坳陷、黔中隆起、黔南坳陷（圖1）。

2脈體及樣品特征

斷裂帶內(nèi)方解石脈發(fā)育，脈體宏觀特征差異較大，主要有兩種類型：順斷裂擦痕面；順層或垂直層面分布。前者脈體寬度在0.5～1.5cm之間，延伸較好。后者為粗晶方解石，脈體寬度在1～5cm之間，延伸較好，一般延伸3～10cm，最長可達(dá)80cm左右，肉眼可見較粗大的方解石晶體。脈體中方解石顆粒自形程度較好， 表明其為原生方解石脈體。脈體中普遍發(fā)育脆性裂隙， 說明其變形環(huán)境為淺層脆性破裂。

3斷裂帶流體特征

碳氧鍶同位素特征。鍶同位素樣品經(jīng)氫氟酸和高氯氟酸進(jìn)行溶樣后，采用陽離子交換樹脂進(jìn)行分離和純化，在相對濕度45°，溫度20℃的環(huán)境下使用PHOENIX質(zhì)譜儀進(jìn)行分析測試，分析精度為±2 σ。C、O同位素樣品分別從脈體和圍巖中挑選純凈的方解石進(jìn)行粉碎， 采用正磷酸法將其分解， 產(chǎn)生的CO2經(jīng)純化后在MAT253質(zhì)譜儀上測定碳、氧同位素組成，δ13C以PDB為標(biāo)準(zhǔn)， δ18O 以SMOW為標(biāo)準(zhǔn)。計(jì)算δ18OSMOW采用公式： δ18OSMOW= 1.03086×δ18OPDB+ 30.91[5]， 分析精度為δ13C<0.01‰， δ18O <0.02‰。以上分析測試由北京核工業(yè)地質(zhì)研究院完成。

分別對脈體及其圍巖進(jìn)行碳、氧、鍶同位素測試，測試結(jié)果顯示： 圍巖的δ13CPDB 和δ18OSMOW分別為﹣0.3‰～4.2‰（平均值為2.04‰）、22.3‰～24.4‰（平均值為23.28‰） ； 脈體的δ13CPDB 和δ18OSMOW分別為﹣4.1‰～1‰（平均值為﹣1.7‰） 、14.9‰～17.88‰（平均值15.63‰）；圍巖和脈體的鍶同位素比值分別為0.70734～0.707991、0.707902～0. 708147 （表1）。

4討論和結(jié)論

流體來源。分析結(jié)果表明除D6051C-O1和與之配對的D6051C-O2以外，同一層位的脈體與圍巖都表現(xiàn)出明顯的氧同位素差異。脈體與圍巖之間的這種明顯同位素差異表明脈體的流體并非完全來自于圍巖附近，而是有外來流體的參與。與此同時(shí)，這4套樣品中脈體的氧同位素值都明顯低于-10‰，說明外來流體為下滲的大氣水。盡管5件脈體樣品來自不同的層位，但87Sr/86Sr比值都較接近，介于0.707902～0.708147之間，表明它們應(yīng)當(dāng)是屬于同一期流體充注，流體具有同源性。而脈體與圍巖之間較弱的鍶同位素差值則表明形成脈體的流體與圍巖之間發(fā)生了較強(qiáng)的鍶同位素交換，使得流體與圍巖之間達(dá)到鍶同位素平衡。相關(guān)研究表明[6]，早二疊世（P1）正常古海水的87Sr/86Sr比值介于0.7067～0.7076之間、晚二疊世（P2）正常古海水的87Sr/86Sr比值介于0.7076～0.7082之間、三疊紀(jì)正常古海水的87Sr/86Sr介于0.7072～0.7082之間。脈體與圍巖均在同時(shí)代正常古海水的87Sr/86Sr范圍內(nèi)，說明脈體的流體來可能自于晚二疊系或三疊系圍巖。其中，兩個(gè)二疊系樣品表現(xiàn)出極明顯的碳同位素差異說明脈體中流體并非來自二疊系圍巖，而是三疊系圍巖。

5結(jié)論

同位素分析結(jié)果表明大氣水沿?cái)嗔褞聺B，與斷裂圍巖發(fā)生長時(shí)間的水-巖反應(yīng)，使流體與圍巖的穩(wěn)定同位素組成趨于平衡，而大氣降水的加入使得脈體氧同位素值明顯偏低。流體來源特征表明該斷裂帶處于開啟狀態(tài)，失去了對油氣的有效封堵。

研究區(qū)無大的火成巖出露， 且該斷裂帶流體主要來源于下滲的大氣水與圍巖的水-巖反應(yīng)， 斷層活動(dòng)產(chǎn)生的摩擦熱是短暫的， 因此流體的溫度主要受控于地溫梯度， 即能夠反映斷層的切割深度[7] ，如按地表溫度15℃， 古地溫梯度3. 17℃/100m 計(jì)算[8]， 流體主要活動(dòng)深度在3km左右，反應(yīng)流體活動(dòng)以淺部為主。

綜上所述遵義斷裂帶是一條較淺層次活動(dòng)的斷裂；其流體來源于下滲的大氣水和三疊紀(jì)圍巖水-巖作用。

Abstract：Located at the east of the Central Guizhou Uplift， the Zunyi fracture zone is composed of series of varying scale pressure type fracture composition. C、O、Sr isotopic data of wall-rocks and calcite veins in the fracture zone show that the （14.9‰～17.88‰） of veins are obviously lower than the δ18OSMOW（14.9‰～17.88‰） of wall-rocks， the δ13CPDB（﹣4.1‰～1‰）of veins and the δ13CPDB （﹣0.3‰～4.2‰） of wall-rocks Were in the normal range of marine carbonate； the 87Sr/86Sr （0.707902～ 0.708147） of veins in the range of normal ancient Triassic waters ，which indicates that the fluids of the fracture zone mainly originated from the interaction of down-seeping meteoric water and wall-rocks. Description of the characteristics of the fracture fluid source is turned on， thus Oil and gas sealing property is bad.

Key words： Zunyi fracture zone； C、O、Sr isotope； the Central Guizhou Uplift

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