综述:潘诺尼亚盆地及邻近区域深部流体脱气作用

【字体: 时间:2025年05月23日 来源:Earth-Science Reviews 10.8

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  本综述系统回顾了中欧潘诺尼亚盆地(PB)40年来的地球化学研究,首次全面表征了克罗地亚段流体排放的地球化学特征。通过稳定同位素(δ13CCO2)、稀有气体数据和C-He体系分析,揭示了CO2、N2、CH4三类主导气体的分布规律,证实了地壳与地幔流体的混合作用,并量化了地幔来源He通量(1.7×1010-12 atoms m?2 s?1)。研究为理解构造活跃区流体迁移机制提供了新视角。

  

潘诺尼亚盆地(PB)作为中东部欧洲独特的构造活跃区,其薄岩石圈(≈75 km)和异常高热流(50-130 mW m?2)为研究深部流体迁移提供了天然实验室。通过整合克罗地亚段23个新样本与122个历史数据,研究揭示了气体化学组成的空间异质性:CO2主导型(53%)集中于塞尔维亚和奥匈边境,N2主导型(18%)富集于克罗地亚,而CH4主导型(28%)则与匈牙利东部油气田相关。

氦同位素示踪
He同位素比值(0.07-6.32 Ra)清晰揭示了地幔(SCLM特征6.32±0.39 Ra)与地壳流体的混合过程。通过4He/20Ne比值分析,发现N2主导型气体具有显著大气贡献特征(比值3-133),而CO2富集样品则显示>3000的典型深源值。采用三端元混合模型计算表明,奥地利-斯洛文尼亚边境样品地幔贡献高达100%,而克罗地亚CRT1/CRT19样品仅含<1%地幔组分。

碳循环机制
δ13CCO2值(?20.2‰至+12.8‰)跨越生物成因至岩浆源区间。特别值得注意的是,克罗地亚CRT7/CRT8样品异常正值(+10.6‰/+12.8‰)揭示了石油生物降解作用。CO2/3He比值(3.3×105-5.3×1011)的空间变异则反映了:1)碳酸盐岩溶解(δ13C≈0‰)与有机质分解(δ13C≈?30‰)的混合;2)开放体系脱气导致的CO2优先溶解;3)微生物氢营养代谢(CO2+4H2→CH4)的碳捕获效应,该过程在匈牙利油气田形成0.02-0.08的甲烷化-溶解比率(M:D)。

构造流体动力学
地幔He通量估算(1.7×1010-12 atoms m?2 s?1)较稳定大陆区高3个数量级,对应年熔体体积2.6×10?3-4.3×10?1 km3。结合CO2/3He比值推算的地幔CO2通量(103-105 mol km?2 yr?1)与全球火山系统相当。这些发现证实PB区域流体迁移主要受控于:1)新近纪岩浆侵入遗留的化石流体;2)沿断裂上升的现代地幔挥发分;3)与岩石圈减薄相关的软流圈上涌。

未来展望
研究建议加强14C分析以精确碳源识别,并推荐对H2富集区(塞尔维亚超碱性水气泡含H2达85%)开展成因研究。这些成果不仅完善了板块汇聚带流体循环模型,更为氦气等战略资源勘探提供了理论依据。

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