广东省仁差盆地二氧化碳来源和成因探讨

薛立双

[摘要]仁差盆地富含的CO2气体主要是以气水混合物的形式赋存在不整合面、喷发间断面、层间破碎带和构造裂隙中，多以气泉形式逸出地表。根据仁差盆地CO2气体同位素δ13C值测定结果显示，幔源岩浆去气作用和火山喷溢形成的残留气体是CO2气体的主要来源。

[关键词]仁差盆地 二氧化碳 同位素 来源

[中图分类号] P62 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-3-110-2

1前言

仁差盆地位于闽、粤两省交界处，南起于广东省平远县仁居镇鹅石山矿点，境内称仁差盆地；北半部位于福建省武平县境内称中山盆地。盆地呈NNE沿长向长33km，EW宽8～15km，面积约340km2（广东境内仁差盆地NNE长16km，宽10～15km，面积约200km2。

仁差盆地是一个复式多体由火山岩组成的断陷盆地，盆地山峰呈NNE向，南高北低，最高峰位于盆地南端——尖山海拔867.8m，盆地北部最低处约150m，相对高差超过700m。仁差盆地是一个富含CO2气体以铀、钼为主的多金属矿床。

2仁差盆地地质概况

区内底层单一，岩浆活动频繁，火山活动强烈，断裂构造发育。底层分为两套，基底由寒武、泥盆、石炭系浅变质岩和燕山早期花岗岩组成，分布在盆地的边缘及其外侧。盖层主要由上白垩系火山岩组成，其次为古近系沉积岩。底层产状平缓，倾角10°～15°，为开阔的箕状不对称的向斜盆地。

仁差盆地断裂构造发育，以NNE向为主，次为EW向和NWW向组。盆地东西两侧的猪麻垻断裂和鹧鸪隆断裂规模较大，活动强烈，形成大的硅化带，破碎角砾岩带，具长期性和继承性，为控盆、控岩的主干断裂。分布于盆地南部近EW向麻楼断裂带为一条你冲推复构造，沿构造充填流纹岩、次流纹岩、火山碎屑岩，也是一条火山喷发带、绒状火山口。

3仁差盆地CO2气体的分布及赋存条件

仁差盆地富含的CO2气体主要分布在盆地北部279矿床，由差干圩——土窝里——神背——罗车一带，呈EW向展布。其次是鹿子坑断裂被差干河和下举河切割一带，盆地西部沿鹧鸪隆断裂也分布较多的气泉，深部经钻孔揭穿有喷气、喷水现象，布置面积较广（见279矿区气体分布图）。仁差盆地富含的CO2气体主要是以气水混合物的形式，赋存在不整合面、喷发间断面、层间破碎带和构造裂隙中，多沿构造裂隙在低洼地段（河床一带）以气泉形式逸出地表。埋藏在深部的CO2气体一旦被钻孔揭穿可以高达27.67m的气水混合物喷出地表；有的成有规律性的间歇性的喷出地表，也有的钻孔含有大量的CO2气体，但不自喷，一旦经人工抽水可以引喷，多数孔内含有气体，可发出不同程度的吼唞声。

根据地表气泉、钻孔定深取样及钻孔引喷抽水试验取样分析结果，气体中75%～90%为CO2气体，气比水多，其气流量和气水比随地下埋深增大而增加。压缩性大，渗透性强的CO2气体，可沿破碎带和裂隙在各岩层中运移，在空间分布上各有差异，但是互通一体，均来自于深部，说明仁差盆地CO2气体与震源深部的地壳运动密切相关。

4仁差盆地CO2气体的来源和成因探讨

关于CO2气体的成因分类很多，归纳起来可分为两大类，即所谓的有机成因说和无机成因说。

仁差盆地CO2气体的成因，目前还研究的不够，所测试的数据也偏少，根据佛山市三水区第十二石油普查大队在本区已测定三个样品所获得δ13C值分析[1]，鹧鸪隆断裂带上的气泉δ13C值为-6.3‰，土窝里气泉δ13C值为-6.4‰，ZK-579含气孔中的δ13C值为-6.1‰。根据1963年有关资料报导“地下水中δ13C值介于（海相的）石灰岩（δ13C趋近于0‰）及植物（δ13C趋近于25‰）之间“，而有机成因的原油、甲烷所测定的δ13C值分别为-2.18‰、-26.0‰～27.3‰、-45.3‰～55.5‰。从上述资料分析，有机成因的δ13C值与仁差盆地同位素δ13C值相差甚大。同时，在仁差盆地火山岩中未发现大量的有机质，气体组分中只有微量的H2S、N2和烃。因此，仁差盆地富含的CO2气体来源排除了有机成因，而应属于无机成因。

从现有资料分析，就无机成因中，目前亦有两种认识：

（1）区内CO2气体的生成与岩浆活动有关

据部分井温资料表明，以ZK-366为起点，沿鹿子坑断裂上盘展示NNE、EW和SN向的微热异常区。同时在白垩系火山岩中发现较多的硅化现象，有的成脉状产出；NNW向的中基性岩脉组切穿了白垩系地层等，均说明该盆地热液活动一直在进行着，而微热异常区的出现，正是这种热液活动反映的余波。据W.斯塔尔、汤振辉研究的一些不同成因CO2典型的C同位素的变化范围中，“年轻”岩浆成因的CO2气体δ13C值在-12.0‰～-1.3‰之间（平均为-7‰）。对比仁差盆地CO2气体δ13C值（-6.4‰～-6.1‰），根据上述情况的分析，结合盆地的地质和地球化学条件，不难看出，仁差盆地富含的CO2气体与“年轻”岩浆活动有关，幔源岩浆去气作用是CO2气体的主要来源。

（2）仁差盆地富含的CO2气体与火山活动的关系

仁差盆地早期火山活动强烈，具有多期多阶段喷发和多韵律特征。岩性变化较大，具有典型喷发、喷溢为主的巨厚火山杂岩堆积。据有关资料介绍，科托帕克西火山每年能析出10亿立方米的CO2气体。火山喷气中含有大量的CO2气体已为许多事实所证；据克雷克1959年对各种化合物中的δ13C同位素测定得知：火山喷气中的δ13C同位素值为-7.0‰～-1.0‰，这一比值与仁差火山岩盆地气体中的δ13C同位素值（-6.4‰～-6.1‰）很接近。这表明仁差火山岩盆地富含的CO2气体是经过漫长的地质年代演化、更新后的综合产物，其主要是来源火山喷溢形成的残留气体。

Carbon dioxides source and causes which from The Rencha basin of Guangdong province

[Summary] ： Rencha basin is rich in carbon dioxide，mainly in the form of air water mixture， occurrence in the unconformity surface、interlayer fracture zone and structural fissure， mostly In the form of gas spring to escape the earth's surface. According to the data of carbon isotope， Mantle-derived magma get rid of gas and the volcanic eruption residual gas formation is the main source of carbon dioxide.

[Key words] ： Rencha basin ； Carbon dioxide ， isotope ， source.

参考文献

[1]张成君，文启彬.岩石包体中二氧化碳的碳同位素测定[J]《质谱学报》1998年 第2期 .

[2]赫英，毛景文等. 幔源岩浆去气形成富二氧化碳含金流体-可能性与现实性. 地质前缘，2001年10月，8（04）.

[3]廖永胜，李锯源，李祥臣，徐涛根.应用碳、氦、氩同位素探讨济阳拗陷二氧化碳气成因[J]矿物岩石地球化学通报2001年第4期.