遵义断裂带流体特征及油气地质意义

魏洪刚　谢渊　刘建清　林家善　冯伟明

[摘要]位于黔中隆起东缘的遵义断裂带由一系列规模不一的压型断裂组成。通过对断裂带内方解石脉及围岩的碳氧锶同位素测试分析： 脉体的δ18OSMOW（14.9‰～17.88‰） 较围岩的δ18OSMOW（22.3‰～24.4‰） 明显偏小；脉体的δ13CPDB（﹣4.1‰～1‰） 和围岩的δ13CPDB（﹣0.3‰～4.2‰） 均在正常海相碳酸盐范围内 ；脉体的87Sr/86Sr（0.707902～0.708147）在三叠纪正常古海水范围内，表明断裂带流体主要来源于大气水与三叠系围岩之间水-岩相互作用。流体来源特征说明该断裂处于开启状态，油气封堵性差。

[关键词]遵义断裂带 碳氧锶同位素 黔中隆起

[中图分类号] P5 [文献码] A [文章编号] 1000-405X（2015）-8-471-2

断裂活动过程中往往伴随大量流体活动，流体的迁移、演化及其物理化学性质等特征已成为断裂研究的重要研究对象。断裂带中流体的来源[1]主要包括下渗的地表大气水、断裂带两侧的地层流体、断裂带下方的深部壳源及幔源流体。流体在裂缝中形成的方解石脉体能够有效记录流体作用过程， 因此通过对比方解石脉和围岩背景δ13C、δ18O和87Sr/86Sr值可以追踪断裂带内流体来源。其次，断裂带内的方解石脉、石英脉等含有丰富的流体包裹体， 其均一温度、同位素组成等从不同角度记录了断裂的活动过程。遵义断裂作为黔中地区一条重要的区域性断裂，通过对该断裂的研究可以进一步了解黔中隆起及周缘的构造演化和油气成藏过程。因此有必要开展进一步研究。本文在对断裂带内方解石脉和围岩的碳氧锶同位素以及流体包裹体的研究基础上， 对该断裂带流体特征及油气地质意义进行探讨。

1遵义断裂带基本特征

遵义断裂位于黔中隆起东缘，为黔中地区规模最大的南北向断层之一。断裂带由北向南穿越黔北坳陷、黔中隆起、黔南坳陷（图1）。

2脉体及样品特征

断裂带内方解石脉发育，脉体宏观特征差异较大，主要有两种类型：顺断裂擦痕面；顺层或垂直层面分布。前者脉体宽度在0.5～1.5cm之间，延伸较好。后者为粗晶方解石，脉体宽度在1～5cm之间，延伸较好，一般延伸3～10cm，最长可达80cm左右，肉眼可见较粗大的方解石晶体。脉体中方解石颗粒自形程度较好， 表明其为原生方解石脉体。脉体中普遍发育脆性裂隙， 说明其变形环境为浅层脆性破裂。

3断裂带流体特征

碳氧锶同位素特征。锶同位素样品经氢氟酸和高氯氟酸进行溶样后，采用阳离子交换树脂进行分离和纯化，在相对湿度45°，温度20℃的环境下使用PHOENIX质谱仪进行分析测试，分析精度为±2 σ。C、O同位素样品分别从脉体和围岩中挑选纯净的方解石进行粉碎， 采用正磷酸法将其分解， 产生的CO2经纯化后在MAT253质谱仪上测定碳、氧同位素组成，δ13C以PDB为标准， δ18O 以SMOW为标准。计算δ18OSMOW采用公式： δ18OSMOW= 1.03086×δ18OPDB+ 30.91[5]， 分析精度为δ13C<0.01‰， δ18O <0.02‰。以上分析测试由北京核工业地质研究院完成。

分别对脉体及其围岩进行碳、氧、锶同位素测试，测试结果显示： 围岩的δ13CPDB 和δ18OSMOW分别为﹣0.3‰～4.2‰（平均值为2.04‰）、22.3‰～24.4‰（平均值为23.28‰） ； 脉体的δ13CPDB 和δ18OSMOW分别为﹣4.1‰～1‰（平均值为﹣1.7‰） 、14.9‰～17.88‰（平均值15.63‰）；围岩和脉体的锶同位素比值分别为0.70734～0.707991、0.707902～0. 708147 （表1）。

4讨论和结论

流体来源。分析结果表明除D6051C-O1和与之配对的D6051C-O2以外，同一层位的脉体与围岩都表现出明显的氧同位素差异。脉体与围岩之间的这种明显同位素差异表明脉体的流体并非完全来自于围岩附近，而是有外来流体的参与。与此同时，这4套样品中脉体的氧同位素值都明显低于-10‰，说明外来流体为下渗的大气水。尽管5件脉体样品来自不同的层位，但87Sr/86Sr比值都较接近，介于0.707902～0.708147之间，表明它们应当是属于同一期流体充注，流体具有同源性。而脉体与围岩之间较弱的锶同位素差值则表明形成脉体的流体与围岩之间发生了较强的锶同位素交换，使得流体与围岩之间达到锶同位素平衡。相关研究表明[6]，早二叠世（P1）正常古海水的87Sr/86Sr比值介于0.7067～0.7076之間、晚二叠世（P2）正常古海水的87Sr/86Sr比值介于0.7076～0.7082之间、三叠纪正常古海水的87Sr/86Sr介于0.7072～0.7082之间。脉体与围岩均在同时代正常古海水的87Sr/86Sr范围内，说明脉体的流体来可能自于晚二叠系或三叠系围岩。其中，两个二叠系样品表现出极明显的碳同位素差异说明脉体中流体并非来自二叠系围岩，而是三叠系围岩。

5结论

同位素分析结果表明大气水沿断裂带下渗，与断裂围岩发生长时间的水-岩反应，使流体与围岩的稳定同位素组成趋于平衡，而大气降水的加入使得脉体氧同位素值明显偏低。流体来源特征表明该断裂带处于开启状态，失去了对油气的有效封堵。

研究区无大的火成岩出露， 且该断裂带流体主要来源于下渗的大气水与围岩的水-岩反应， 断层活动产生的摩擦热是短暂的， 因此流体的温度主要受控于地温梯度， 即能够反映断层的切割深度[7] ，如按地表温度15℃， 古地温梯度3. 17℃/100m 计算[8]， 流体主要活动深度在3km左右，反应流体活动以浅部为主。

综上所述遵义断裂带是一条较浅层次活动的断裂；其流体来源于下渗的大气水和三叠纪围岩水-岩作用。

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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