深部热流体活动背景下氦气的成因来源与运聚机制——以莺歌海盆地乐东底辟区为例

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单位深层油气全国重点实验室(中国石油大学(华东));中国石油大学(华东)地球科学与技术学院;青岛海洋科技中心海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室;中海石油(中国)有限公司海南分公司;
来源石油勘探与开发
出版年2024
期号03
摘要
基于地球化学参数及分析数据,应用热守恒方程、质量平衡定律及瑞利分馏模型等方法,通过对莺歌海盆地乐东底辟区的壳源氦气原位产率和外部通量、幔源初始氦浓度及热驱动机制等定量分析,探讨深部热流体活动背景下氦气的成因来源及运聚机制。研究结果表明:(1)乐东底辟区氦气的来源以壳源氦为主,幔源为辅。其中,研究区幔源~3He/~4He值为(0.002~2.190)×10~(-6),R/R_a值为0.01~1.52,测算幔源He贡献占比为0.09%~19.84%,占比较小;而壳源贡献占比则高达80%以上。(2)壳源氦的原位~4He产量仅为(4.10~4.25)×10~(-4 )cm~3/g,外部4He通量则显著高值,为(5.84~9.06)×10~(-2 )cm~3/g,表明壳源氦气以外部输入为主,推测与地层流体受大气补给以及深部岩石-水相互作用有关。(3)底辟区深部热流体活动显著影响地温场,~3He初始质量体积与对应焓的比值(W)为(0.004~0.018)×10~(-11) cm~3/J,来自深部地幔的热贡献(XM)为7.63%~36.18%,揭示底辟热流体对幔源~3He迁移具有一定的热驱动作用。(4)研究区氦气的初次运移方式以平流为主,二次运移受控于水热脱气和气液分离过程;氦气从深部至浅部的运移过程中,CO_2/~3He值由1.34×10~9升至486×10~9,指示受到壳幔混合和脱气效应影响,存在CO_2规模性析出和~3He的明显逸散。在深部热流体影响下,氦气运移聚集机制包括:深部热驱动扩散、平流释放、垂向水热脱气,浅部横向迁移、远离断裂的圈闭聚集,分压平衡、完整密闭的盖层封存等方面。

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