臺灣新養女湖泥火山流體地球化學特征與流體來源

作者：馬曉理,劉麗華,魏雪芹,翟夢月,余娟

摘要：陸地泥火山流體來源及其演化過程的研究,對于理解板塊俯沖邊界增生楔中流體特性及遷移途徑有重要作用,對于油氣等資源勘探具有指示意義。通過分析臺灣西南部新養女湖(SYNH)泥火山噴出流體的離子組分、氫氧同位素組分以及泥質沉積物的礦物組分,探索泥火山噴出流體源區的化學特征、流體的來源及源區溫度和深度條件;搭建組分運移、演化的概念模型。調查發現SYNH泥火山噴出泥質沉積物的礦物以石英、長石、伊利石、綠泥石為主,含少量方解石和白云石。流體中Na+、Cl?占主導,且Na+和Cl?呈顯著正相關,表明泥火山流體起源于海洋沉積孔隙水。泥漿池中流體的Cl?濃度約為海水的1/5;氧同位素δ18O為6.24‰~6.59‰,明顯富集18O;氫同位素δD的范圍為?23.72‰~?12.9‰,顯示貧化的特征。Cl?濃度和氫氧同位素特征指示蒙脫石脫水稀釋流體組分、改變流體的化學特征。此外,氫氧同位素分布偏移大氣降水線,表明大氣降水對泥火山流體的影響較小。流體中富集Na+,嚴重貧化K+,可能與蒙脫石的伊利石化作用有關。根據Na/K、K/Na地溫計和氫氧同位素數據推算深部流體的溫度范圍為79~181℃。結合地溫梯度,推測SYNH泥火山噴出流體起源的深度為2.6~6.0 km,對應中新世長石坑組及烏山組的頁巖-砂巖和上新世的開竹寮頁巖。基于研究區構造背景、礦物組成及流體地球化學特征搭建SYNH泥火山深部流體噴出過程的簡化模型,即原始海水組分被保留在孔隙中,塑性頁巖的圈閉作用使得孔隙流體排出不均衡,隨著上覆巖層的壓實作用及橫向構造擠壓,孔隙內部流體壓力急劇升高,當壓力大于上覆巖層壓力或存在高滲通道時,流體攜帶沉積物噴出地表。

發文機構：中國科學院廣州能源研究所 中國科學院大學 中國地質大學（北京）海洋學院 上海大學環境與化學工程學院

關鍵詞：泥火山流體蒙脫石脫水地質溫度計流體來源mud volcanopore fluidsmectite dehydrationgeothermometerfluid source

分類號： P736.4[天文地球—海洋地質]