南大西洋火山裂谷边缘早白垩世双峰式火山作用：桑托斯盆地壳幔相互作用、热体制与CO2 通量对油气系统的控制机制

针对南大西洋火山型被动边缘油气系统中CO2 富集机制的科学争议，巴西研究团队通过桑托斯盆地6-BG-6P-SPS井800米厚火山岩剖面的岩石学-地球化学-年代学综合研究，首次揭示早白垩世（135-122 Ma）双峰式火山活动与Tristan da Cunha地幔柱、SCLM（亚大陆岩石圈地幔）的动力学联系，建立壳幔相互作用热体制控制CO2 通量及油气成藏的新模型，为全球火山裂谷边缘油气勘探提供理论范式。

　　

【研究背景】
南大西洋火山型被动边缘蕴藏着全球重要的油气资源，其中巴西桑托斯盆地的盐下油气田贡献了该国60%原油和70%天然气产量。然而这些储层普遍伴生高浓度CO₂
（最高达80%），其成因机制长期存在争议。传统观点认为该区仅发育基性火山活动，但最新钻探揭示早白垩世存在双峰式（基性-酸性）火山岩序列，暗示着更复杂的壳幔相互作用过程。理解这一特殊岩浆活动与油气系统的关系，对指导勘探开发至关重要。

【研究方法】
巴西联邦农村大学等机构研究人员对桑托斯盆地6-BG-6P-SPS井810米厚火山岩剖面（5715-4905米）开展多学科研究：① 基于GR（伽马射线）、电阻率等测井数据划分3套岩相；② 76件薄片显微岩相学分析；③ 主微量元素地球化学测试；④ Sr-Nd-Pb同位素示踪；⑤ 锆石U-Pb定年（LA-ICP-MS）；⑥ AFC（同化-分异结晶）和部分熔融模拟计算。

【研究结果】

1. 岩相学特征：识别出玄武岩（55%）、流纹岩（30%）和火山碎屑岩（15%）三类，锆石年龄限定活动期为Hauterivian-Aptian（135-122 Ma），与Paraná-Etendeka大火成岩省同期。

2. 地球化学模型：

• 基性岩：高Ti/Y（>400）、εNd(t)=-4~-6，源自EMII型SCLM（富集地幔Ⅱ）与Tristan地幔柱的混合；
• 酸性岩：Eu负异常（Eu/Eu*=0.3）、高Sr₈₇
  /Sr₈₆
  (t)=0.712，为上地壳20%部分熔融产物；
• AFC模拟显示中基性岩经历15-20%地壳混染。

1. 热体制重建：岩浆活动导致地温梯度达40-50°C/km，诱发：① 深部断层活化形成CO₂
   迁移通道；② 热液蚀变形成碳酸盐胶结物；③ 有机质异常热成熟。

【结论与意义】
该研究首次证实桑托斯盆地早白垩世存在与Paraná-Etendeka对应的双峰式火山活动，提出"地幔柱-SCLM-上地壳"三级相互作用模型：Tristan地幔柱上涌引发EMII型SCLM熔融形成基性岩，热扰动诱发上地壳重熔产生酸性岩。这种特殊热体制（1）控制盐下碳酸盐储层形成；（2）通过岩浆脱气和热液循环输入大量CO₂
；（3）造成油气组分分异（高CO₂
区对应低API度原油）。成果发表于《Marine and Petroleum Geology》，为全球火山被动边缘油气-CO₂
共生成因研究提供新范式。