Variability of deep carbon sources in Mexican geothermal fluids

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中文题名墨西哥地热流体中深层碳源的变化
作者Luc Richard
作者单位Geotop, Research Center on the dynamics of the Earth System, Université du Québec à Montréal, H3X 3Y7, QC, Canada
刊名Journal of Volcanology and Geothermal Research
2019
370
摘要
2014 年至 2016 年,在墨西哥的 Cerro Prieto(CP)、Los Azufres(LA)、Las Tres Vírgenes(LH)和 Las Tres Vírgenes(LTV)地热场(GFS)开展了收集地热流体的采样活动。本研究的目的是确定地热储层中二氧化碳的碳来源和变化。LA-GF 和LH-GF 位于与北美 Cocos 板块俯冲有关的岛弧岩浆作用的构造背景中。CP-GF 和LTV-GF位于与San Andreas 断层系统和加利福尼亚湾开放有关的伸展拉分构造背景中。本研究最有趣的地方是,测得的二氧化碳同位素组成(13C/12C 和 18O/16O 比值)对于每个取样的地热场都是独一无二的。碳同位素变化主要受其来源(即地幔中的δ13C 为-6±2‰,碳有机质丰富的沉积物中为-20‰,海洋碳酸盐中为 0±2‰)和方解石沉淀等可能的二次过程控制。CP-GF 和 LA-GF 中的 δ13C 与主要的地幔碳源相容。LTV-GF 和 LH-GF 分别比地幔的值低(-10.7±0.5‰)和高(-3.5±0.9‰)。LTV-GF流体中碳较低的 δ13C 可能是由于方解石沉淀(碳酸盐结垢)引起的,这是对这一现象的普遍解释。然而,方解石沉淀应将CO2/3He 比值从初始地幔值 2×109降低。计算得到的 LTV-GF 流体中 1.72 和 5.49×1010的CO2/3He 比值表明,附加的沉积碳(而不是方解石沉淀)可能是主要过程。根据流体中氦(3He/4He 比值,或 r,从大气比值的 3.2 倍到 7.9 倍,Ra=1.384×10−6)和碳(相对 PDBδ13C 从−11 到−2‰)的同位素组成,δ13C 的变化可能是由于 LTV-GF 中古老的俯冲板块中添加碳有机质丰富的沉积物和 LH-GF 中位于基底下方的海相碳酸盐的浸出造成的。氧同位素变化与蒸汽(H2O)和二氧化碳之间同位素再平衡的程度有关,而对于从生产井中提取的流体,这可能是不全面的。

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