IODP308航次墨西哥湾超压盆地内流体来源的Sr同位素与地球化学示踪研究

超压盆地分析在国内外油气勘探与研究中占重要地位，对超压盆地中流体活动的研究是近年来国际地学界的一个新兴研究方向，它既与盆地沉积物成岩过程、水-岩反应研究，又与盆地油气生成、运移和成藏过程研究有着密切关系。国际综合大洋钻探计划IODP308航次在盛产油气的墨西哥湾Ursa超压盆地进行了钻探取样，获得了宝贵的沉积物和孔隙水样品。 本项目拟通过对Ursa超压盆地中孔隙水和沉积物中碳酸盐的Sr同位素组成系统研究，结合孔隙水和沉积物其他地球化学和同位素组成数据，综合示踪Ursa超压盆地内不同种类流体的起源、流体运动与混合、成岩作用与水-岩反应过程。总结提出盆地流体在超压下运移和混合的模型，为深水超压盆地的动力学分析和油气勘查工作提供基础数据、理论指导和新的模式。

本项目主要获得以下三方面的进展：.（一）示踪超压盆地浅层水平入侵的外来流体来源。位于墨西哥湾北部的超压Ursa盆地，由于存在着超压和内部流体运移受到越来越多的关注。众多研究结果显示在Ursa盆地浅层沿着地震波反射面S10层位可能有一股外来流体的入侵，但无法确定流体的来源。本项目通过对IODP308航次在Ursa盆地U1322钻孔采集的沉积物孔隙水和碳酸盐进行了Sr同位素分析，结合其他的地球化学参数，确定了流体的来源。分析结果显示，在地震波反射面S10附近孔隙水和碳酸盐中的87Sr/86Sr比均出现极小值，明显低于现代海水中Sr同位素组成，碳酸盐中的低87Sr/86Sr比（0.70812）更加接近于外来入侵流体的Sr同位素组成。结合孔隙水其他阴阳离子含量特征，确定了在超压Ursa盆地浅层沿着地震波反射面S10入侵的流体在形成的过程中溶解了岩盐，因而呈现低87Sr/86Sr比特征。同时，此流体还经历了碳酸盐的溶解，而呈现富Cl-、SO42-、Na+、K+、Mg2+、Li+和贫Ca2+、Sr2+特征。.（二）示踪盆地内垂直混合中深层流体的来源。先前的研究显示，在Ursa盆地钻取的U1322和U1324钻孔分别存在着上层流体和中深层流体的混合作用。在U1324钻孔200米以浅有流体向上运移，而在200米以深有流体向下运移。在超压的驱动下，Blue Unit中的流体在低压的U1322钻孔向上运移，在靠近沉积物表层时涌出。通过对U1324钻孔钻取的沉积物孔隙水和碳酸盐进行Sr同位素进行分析，确定了在该钻孔200米深左右有一股外来流体，此流体是圈闭在盆地中的海水，在超压的驱动下分别与上层流体和下层流体混合。另外U1322钻孔底层碳酸盐中Sr同位素组成与海水基本保持一致，说明了来自Blue Unit的流体源自于海水，也可能是盆地在早期形成的过程中由于沉积速率过快而圈闭了大量的海水，在超压的驱动下流体在盆地内不断运移。.（三）建立超压Ursa盆地流体混合模型。在超压Ursa盆地内，U1324钻孔地势较高，沉积层较厚，超压较大，而U1322钻孔地势较低，沉积层较薄，超压与U1324相比较小。在地震波反射面S10附近，有一股外来流体的入侵，此流体从地势较高的U1324钻孔流向地势较低的U1322钻孔。根据附近的沉积物孔隙水地球化学特征判断，此流体在运移的过程中溶解了岩盐和大量的