文摘

沿着裂谷盆地地区断层结构发挥着至关重要的作用在上部地壳聚焦流体循环。主要Toro-Bunyoro断层系统,边界的东部艾伯丁裂谷在乌干达西部,主机本地指责基底岩石中的流体流出区域,其中一个是Kibiro地热的前景。这个主要断层系统代表了一个可靠的例子来研究区域的水文地质特性的缺点,包括当地的流体流出区域的结构设置。本研究调查了五个网站,当前(即。,geothermal springs, hydrocarbon seeps) and fossil (i.e., carbonate veins) fluid circulation is recognized. This work used a multidisciplinary approach (structural interpretation of remote sensing images, field work, and geochemistry) to determine the role of the different macroscale structural features that may control each studied fluid outflow zones, as well as the nature and the source of the different fluids. The local macroscale structural setting of each of these sites systematically corresponds to the intersection between the main Toro-Bunyoro fault system and subsidiary oblique structures. Inputs from three types of fluid reservoirs are recognized within this fault-hosted hydrogeological system, with “external basin fluids” (i.e., meteoric waters), “internal basin fluids” (i.e., hydrocarbons and sediment formation waters), and deep-seated crustal fluids. This study therefore documents the complexity of a composite hydrogeological system hosted by a major rift-bounding fault system. Structural intersections act as local relative permeable areas, in which significant economic amounts of fluids preferentially converge and show surface manifestations. The rift-bounding Toro-Bunyoro fault system represents a discontinuous barrier for fluids where intersections with subsidiary oblique structures control preferential outflow zones and channel fluid transfers from the rift shoulder to the basin, and vice versa. Finally, this work contributes to the recognition of structural intersections as prime targets for exploration of fault-controlled geothermal systems.

1。介绍

潜在地热系统的大部分品种都如今承认,根据地质、水文地质、热源和转移特征(如。1- - - - - -7])。当前技术发展从而扩大地热玩类型可以操作,尤其是在克拉通区(8]。为了目录对地热资源的地质控制,Moeck [9)提出了一种新的基于地质分类,包括岩浆与nonmagmatic和对流与传导地热系统为主。分类不同的地热类型可以玩因此大大帮助勘探方法的选择和随后热量和电力生产技术。

在不同的地热类型定义为Moeck[比赛9),地热系统广泛地展望了特别是在“外延领域发挥类型(CV3)。“这个地热类型在于nonmagmatic convection-dominated域,在断层活动代表流体通路,负责区域相关的高热流地壳构造稀疏(例如,10,11])。这个地热类型代表了全球地热潜力的重要组成部分,与许多主要的例子(例如,非洲东部裂谷系(耳朵),欧洲新生代裂谷系和美国大盆地地区)(例如,12- - - - - -14])。这些断层控制中需要一个特别好的水文地质结构特点的行为的理解和识别有利结构设置。这样的识别是至关重要的张性盆地地热资源可能很少或根本没有表面表现(15- - - - - -17]。地热的基础上表面发射位置相对于重复出现的故障模式,一些作者提出了一个通用目录和排名最有利的结构设置的地热活动(例如,18- - - - - -21])。这种编目方法旨在定义潜在的勘探指南评估已知资源和发现未知的地下系统。尽管如此,专门开发地热系统需求的决心,流体迁移发生在断层控制。不幸的是,字段地热勘探断层控制系统不佳的例子。

西方的耳朵(乌干达西部),以及几个重要的地热表面表现现在调查(如Kibiro Buranga, Katwe) (22)是一个理想的地方研究断层控制地热玩耍和开发play-type-specific实地勘查作为早期探索的一部分。本研究进行了附近的艾伯特湖东岸Kibiro主要热液(图1)。几位现任和化石流体循环区被确定断裂基底岩石内的裂痕。这项工作用了一个多学科方法(构造地质学、地球化学和岩石学)研究(1)每个研究流体的局部结构设置外流区和(2)这些液体的性质和来源。领域内的流体循环特性取样工作,详细分析骨折和断层角砾岩岩石,包括碳氢化合物材料和碳酸盐脉,进行。Kibiro地热已经研究前景,从这个网站也形成和文献数据集成。本研究有助于识别断层控制的通用有利的结构设置地热前景。最后,这项工作也提供了新的数据集从一个几乎没有记录的地区,断层控制流体充电和放电知之甚少,并提供见解的水文地质的行为对地区级的核断层系统。

2。地质背景

在乌干达西部,艾伯丁裂谷系统(ARS)形式最北的西方的耳朵。它扩展了维龙加火山省和南部的爱德华湖的北端艾伯特湖在前寒武纪岩浆和变质基底岩石。ARS开发控制的地区前寒武纪确定结构继承和岩石结构(12,23,24]。这个复杂的地堑系统是由一系列的陆内正常的断层限定盆地,每个~ 60 - 100公里长,几公里的深度,和分段传输错误(25]。ARS是主要的烃和热液未来东非地区,代表一个勘探区域长度超过400公里,平均宽度约60公里的(例如,22,26,27])。

艾伯特湖流域显示了独特的配置在西部分支full-graben的耳朵,有界的两大对立的确定断层系统(28]。这个盆地的东部侧面由Toro-Bunyoro有限断层系统(TBFS)(图1)。这个断层系统是通过开发的前寒武纪基底岩石主要由不同的花岗岩类岩石的岩石单元(29日,30.]。不同的高档带状变质片麻岩粒状的片麻岩与可变成分(花岗岩,tonalite-trondhjemite-granodiorite套件)是公认的。的基性麻粒岩Karuma复杂的日期是2991±9马(30.),而类似的TTG片麻岩发现进一步南鲁文佐里山脉的山麓小丘被U-Pb约会年龄决定的锆石核2584±18马,马马2637±16,2611±14 (31日]。的主要TBFS主要由两个~ 100公里急剧NW-dipping确定断层连接由ENE-trending Kaiso转移结构(图1)。此断层系统对应的表面表达subcontinuous湖畔300 - 400米高的悬崖。沿着断层崖,只有下盘可以达到和研究由于几个湖沉积平台,特别是沿主要Kaiso-Tonya (KT)平台,而挂墙系统地隐藏在盆地。

3所示。分析方法

进行了详细的结构和微观结构分析为每个选定的工作网站。卫星图像的解释与野外观察来确定每个调查网站的主要结构特点。代表变形基底岩石样本,以及矿化脉和烃断裂填充物,收集不同露头为了描述变形状态和液体沿着TBFS迁移。

光学和阴极发光(CL)显微镜观察被用来描述碳酸盐矿化脉内的谷物。真空的CL观测进行了50毫托,12千伏的电压和电流为0.2μa .流体包裹体(FI)进行了分析双抛光部分(200 - 300年μ米厚)。显微温度学是探讨使用Linkam MSD600 heating-freezing阶段,适应一个奥林巴斯显微镜。分析和熔点标准校准T> 25°C和天然和合成流体包裹体标准T< 0°C。升温速率是software-monitored获得精度±1°C。均化温度( )FI是测量在加热阶段。然而,由于其体积小,低温显微温度学分析的结果(冻结阶段)没有明确解释。此外,原位SIMS氧气和碳同位素分析进行碳酸盐岩颗粒从不同矿化静脉使用CAMECA IMS 1270 (Cs⁺源)CRPG-CNRS实验室(南希,法国)后Rollion-Bard描述的分析方法等。32]。结果使用通常的表示符号(‰)δ¹³C和δ¹⁸O值,分别相对于尿迪箭石(PDB)海洋碳酸盐岩和标准意味着海水(SMOW)参考资料。

有机地球化学分析GeoRessources实验室(洛林大学、法国)。沥青样品溶解在二氯甲烷,以恢复其可溶性分数。然后一个整除的有机提取物稀释到100毫升的戊烷在加热(55°C)和搅拌沉淀沥青烯化合物。沥青质被过滤。nonasphaltenic分数(软沥青)被恢复,然后分离,以得到3单独的分数,也就是说,脂肪族(nonaromatic碳氢化合物),芳香(芳烃)和极地(轴承杂原子化合物)分数。分馏进行使用Gilson ASPEC仪器和地层SPE CN墨盒填满1 g的硅胶。每个分数己烷恢复使用的溶剂,二氯甲烷,最后二氯甲烷/甲醇混合。这三个分数分析气相色谱与质谱(gc - ms),以便确定其分子组成。气是岛津制作所GCMS-QP2010 + 60米J&W DB-5毛细管柱。电子轰击的女士经营模式(EI)在70 eV电离能,从50到500 Da和质谱扫描使用四极探测器。

4所示。地质特征研究的网站

这项工作调查5站点位于TBFS,电流和化石的地方流体迁移是公认的在地下室断裂下盘(图1、表1)。为了研究不同的宏观尺度的作用可能控制这些流体流通区域的结构特点,大规模高分辨率遥感地区的数字高程模型(DEM)是用于描述下面附近的结构轮廓,提出了。,所有这些网站都发现脚下的300 - 400米高的断层崖地下室严重骨折或碎裂岩石被观察到。为每个这些网站,当地航空影像和野外观察的各种结构和流体循环特性也进行了描述。相比,本研究的其他工作网站,Kibiro地区是唯一一个在以前的地球物理和地球化学的研究发表。这些数据是形成和用于构建概念地质模型。

4.1。民主党的结构分析TBFS下盘

大规模的结构研究TBFS下盘沿着KT平台基于轮廓的手工挑选民主党解释在地理信息系统(GIS)(图进行2)。容貌挑选和统计分析的压裂TBFS下盘有限向陆地的~ 5公里宽带主要断层崖。高分辨率选择结构轮廓进行激光雷达1 m复合民主党图像抽样规模的1/50000。在这项研究中,一个相貌被认为是一个线性元素与一个独特的长度和方向。为了分析关注的结构特点TBFS下盘,主要跟踪TBFS(橙色的图2)没有考虑到以下统计分析。255轮廓分析表面。面部轮廓方向长度加权玫瑰图表示2。

民主党的结构分析揭示了两个主要的北北西和NNE-striking容貌集,其中许多交叉的主要TBFS特别是附近(图5的工作地点2)。一套二级ENE-striking也观察到,对应轮廓主要发达沿着ENE-trending Kaiso传输结构。一个小ESE-striking容貌是另外公认的在这一领域。斜的一个密集的网络结构特点因此影响TBFS下盘,与大量的轮廓相交主要断层崖。

4.2。Kibiro网站

Kibiro站点位于东北~ 20公里的KT平台,位于约0.5×1.5公里的扇三角洲沿着确定TBFS崖(图1)。与几个活跃的温泉,Kibiro是主要的热流体排放发生在艾伯特湖的地方。为数不多的在过去的几十年里,有几项研究正在进行这种潜在地热田和各种地质、地球物理和地球化学研究结果发表22,33]。Kibiro主动热液表现在于主要温泉区域称为Mukabiga直接与几米大的热水池位于断层崖的基础和两个Mwibanda Muntere盐花园与温泉位于崖~ 100 m从通过沉积平台(图3(a))。的较低的斜坡崖,在约500 SW Mukabiga泉,几个严重骨折和角砾地下室露头显示sulfur-related矿物质沉淀在裂缝。没有观察到上升的蒸汽,但强烈的气味和新鲜的硫沉积建议积极H₂S(硫化氢)泄漏。馅料的生物降解有机材料(沥青)也从这些观察和取样骨折为了进行分析研究。

主要Mukabiga温泉位于断层控制的轴NNW-trending河切口,而相交的主要确定TBFS崖(图3(a))。Mawejje et al。34]给出了一个映射的研究活动和化石流体表面表现(如温泉、火山气体,方解石脉和石灰华和石英脉)~ 10公里的区域内主要Kibiro温泉。根据这项研究,流体沿崖表现更明显的十字路口与其他次要缺点,特别是在断层密度较高。电动、重力和磁力地球物理调查在这个领域进行显示,可以确定地下地热资源向陆地的痕迹斜断层轮廓识别在裂谷肩35]。

一些地球化学研究的温泉和周边地区Kibiro地热前景呈现不同的结果,包括在岩石地球化学分析和水样,稳定同位素比率,春天流动和气体含量的测量,地温测量建模。水样本的温泉三个主要方面(Mukabiga, Mwibanda Muntere,图3(一)有相似的地球化学特征。这些水域的特点是中性pH值,Na-Cl-dominated盐度4 - 5 g·kg⁻¹总溶解固体,气体含量由甲烷(33,36]。主要Mukabiga区域直接位于基地的主要断层崖,流量大约是4 l·s⁻¹和温度范围57和86°C之间。Mwibanda Muntere,位于崖/ ca。100米,流量和温度大约是2.5 l·s⁻¹和无证,从33到72°C和45°C,分别为(33,37]。稳定同位素水样成分表明,大气水Kibiro温泉的贡献作为一个主要组件充电。δ²H数据表明,这种大气水是来自更高的高程点,可以代表的高地Mukhihani-Waisembe Kibiro东南山脊位于20公里。另一方面,完全不同的湖和热泉水d²H签名表明低两水库在热液活动之间的相互作用(22]。在硫酸盐硫和氧的同位素组成(δ³⁴年代_(SO4),δ¹⁸O_(SO4))建议与地壳物质的交互相关的锶同位素所反映出的水岩相互作用(^87/86老_水,^87/86老_岩石)的地下水和这个地区的花岗质片麻岩基底22]。使用不同的同位素,或化工地温计和化学混合模型(例如,SiO₂有限公司₂),一些作者表明Kibiro水库的第一个地下平衡温度约为200°C。地热流体与冰冷的地下水混合,产生第二个地下平衡在150°C (22,38,39]。结合地质信息,最终这些地球化学分析表明,Kibiro温泉最有可能与一个活跃的~ 150°C fault-hosted上升气流与没有直接岩浆加热(33]。

4.3。“北Roadcut”网站

这个网站叫做“北Roadcut”(NRC)位于最北端的KT平台(图1)。这蜿蜒的道路削减地下室下盘确定TBFS崖和暴露各种骨折基底岩石露头~ 10米高的横向距离约200米(图3(b),数字4(一)和4(b))。附近的NRC, N-trending结构轮廓可以通过卫星图像识别交叉TBFS(数据2和3(b))。在球场上,大量unlithified断层泥是沿着northwesternmost NRC的一部分,确定主要的断层结构可以被追踪,而地下室不同密度的压裂(~ 10 - 50压裂·m⁻¹)可以观察进一步从悬崖的底部。也观察到显著的岩相变化沿着这roadcut与邻位的paraderived片麻岩,云母片岩和镁铁质堤坝(图4(b))。岩石样本在这个网站通常包含一组复杂的横切矿化骨折充满方解石。方面的一些厚静脉(1 - 1.5毫米厚)与母岩microbreccia没有运动标记表明水力压裂。未变形的毫米厚钾长石脉也确定在各种基底岩石的这个网站(数据4(c)和5(一个))。这些静脉显然早在方解石脉观察到这里。

4.4。“狒狒”网站

“狒狒”(巴布)站点附近的中央KT平台的一部分,一个主要的切口河削减确定TBFS崖(图1)。这条河之前的最后一部分流动下崖是由一个重要NNW-trending结构线性构造交叉的主要rift-bounding正断层(数字3(c)和4(d))。底部的陡峭的断层崖,指责地下室出现,而均匀的黑暗的灰色岩石,没有明显的岩石结构,由粘性碎裂岩石(图4(e))。显微结构的观察表明,这些岩石是由黑暗micrometric-sized矩阵和孤立稍有棱角的10 - 500μm片段的石英、斜长石、钾长石等副矿物(数字6(一)和6 (b))。许多不透明ultracataclastic乐队几十μ米厚也观察到。复杂网络的骨折和碳酸盐脉横切这些碎裂的岩石(图4(e))。方解石脉,1毫米厚,显然未变形的和发展碎裂后的材料。定向测量在球场上关注这些静脉显示这些充满了骨折的主要设置遵循NE方向高(~ 70°)NW SE下降,反映出TBFS生产崖的方向(图3(c))。一套中等的北北西- N-striking接近垂直的静脉也观察到,其取向是类似于NNE-trending结构轮廓相交的主要rift-bounding错在这个位置。面向南的方解石脉还未成年组形式。罕见的钾长石脉横切碎裂的岩石也观察(图6 (b))。

4.5。“南Roadcut”网站

“南Roadcut”(SRC)站点位于继电器区域之间ENE-trending Kaiso transtensive故障和确定正常Toro-Bunyoro断层(图1)。在这个领域,这主要rift-bounding断层subcontinuous超过100公里长的终止而稍微旋转向趋势,分成两个相对较短的近似平行的长约5公里(图错误3(d))。这个复杂的结构性住宿区由继电器在坡道约1公里宽,断裂的地下室的偶尔暴露在SRC西北略降。主要的露头是附近发现的崖,KT的沉积单元之间的联系平台,继电器的指责地下室坡道。这个大型露头~ 100米长,数米高的对应于断层的下盘。露头的高度变形地下室由绿色镁铁质岩石和花岗岩类岩石与扩散和不清楚联系人(数字4(f)和4(g))。镁铁质岩石薄片观察表明,骨折发生在黑暗的细粒度矩阵的发展和孤立稍有棱角的10 - 300μm片段的斜长石、辉石和石英(图6 (c))。花岗岩类岩石的岩石通常是高度角砾但不显示这样的碎裂岩质地。大量的钾长石脉角砾岩化作用过程(数据严重变形5 (b)和5 (c))。然而,后钾长石矿化似乎也开发岩石角砾岩,与一个复杂的和密集的横切方解石脉(图4(g),6 (b),7(一))。显微结构的观察表明,一些微小的钾长石降水早于碳酸盐沉积,使用相同的未变形的静脉通过碎裂的岩石(数字5 (d)和5 (e))。因此,所有的碳酸盐脉出现后的高变形由断层带,而流体循环相关钾长石沉淀似乎更跨代的关于相对断裂带的活动。一些厚的方解石脉(2毫米厚)细长的谷物和主岩microbreccia,表明水力压裂过程开发(数据7 (b)和7 (c))。沿着西方的一部分通过镁铁质和花岗岩类岩石的岩石露头,占主导地位的方解石脉主要遵循不高(~ 70°)西北方向(图3(d))。其他一些小接近垂直的静脉组也观察到北北西和南临罢工。

4.6。Kabyosi网站

Kabyosi站点位于沿ENE-trending Kaiso传输故障(图1)。几个烃漏位于崖和沿断层控制的河流的底部切口(图8(一个))。两个主要结构线性构造下盘的集观察这个复杂的区域,分别以烯趋势,平行于断层崖,变量北北西向的趋势。五渗油,系统位于这两个容貌集之间的十字路口。大部分的碳氢化合物浸泡高度断裂和角砾结晶基底材料(数据8 (b)- - - - - -8 (d)),它仍然是湿的和粘性,确认这些液体subcurrent发行量。除了北渗流位于基地的主要断层崖,这些缺点~厚10 - 15米,最低30压裂裂缝密度~·m⁻¹。这些结构通常表现为一个故障核心厚达几米,角砾岩和裂缝密度超过100压裂·m⁻¹观察到,与烃量最高。主导骨折主要遵循东北偏东方向高(约60 - 70°)WNW下降,反映出Kaiso断层方向转移。小接近垂直的裂缝组也认同变量- NNE-SSW罢工(图8(一个))。

5。地球化学

不同特性的电流和矿物流体发行量从上面的五个工作网站提出了获取信息的组成和来源。聚集Kibiro和烃的分析结果Kabyosi网站和岩石学和地球化学数据的抽样点上获得的碳酸盐脉NRC,巴布,然后SRC。

5.1。分子组成的沥青充填Kibiro和Kabyosi网站

Kibiro和Kabyosi网站,发现沥青作为断裂填充物或部分在基底断层角砾岩矩阵。其分子组成可以提供这些信息有机液体作为他们的起源,烃源岩,和他们的进化在整个断层带的迁移。两个样品从Kabyosi Kibiro网站和四个网站进行了分析评估其分子签名。

这些沥青材料大多是溶于二氯甲烷和大部分可溶性部分主要由沥青质,不能精确的特点。这些沥青显示一个非比寻常的软沥青分数分子组成总缺乏原油特征标准组件n烷烃和无环类异戊二烯。大部分的软沥青化合物存在于脂肪分数。

色谱图的脂肪族分数Kibiro样本显示了未解决的复杂混合物的存在(UCM)和硫以及hopanoid化合物(图9(一个))。Hopanoids是五环的常用药用最初出现在细菌的细胞壁和广泛分布于沉积有机质在所有环境中由于大量的细菌。因此,精确的识别hopanoids可以携带许多有价值的postdepositional信息。例如,在细菌,hopanoids存在于生物配置(17β(H), 21β(H)),然后逐渐变成了一个地质配置(17α(H), 21β通过热成熟(H))。这些hopanoids表示在图的识别9(一个)Kibiro样本。这些hopanoids由C₂₇C_29日C_30.藿烷以及藿烯(不饱和藿烷)。两个的藿烷生物配置和没有检测到藿烷与地质配置。色谱的脂肪族分数Kabyosi样本不存在未解决的复杂混合物的Kibiro样本和特征也存在hopanoids即使它们不同于Kibiro站点(图9 (b))。这些藿烷由C₂₇C₂₈C_29日藿烷C时_30.藿烷只出现在较低的内容。样品两个站点,homohopanes (> C_30.藿烷)缺席。hopanoids的巨大优势,广泛形成的由细菌一起缺乏非循环烷烃,第一个化合物被微生物同化了,表明石油集中生物降解过程的影响其迁移后指责地下室。这种强烈的生物降解而且证明的17所示α(H), 21β(H) 25-norhopane Kabyosi样品因为这个分子生物标志物通常是由hydrocarbon-degrading细菌。此外,藿烯和藿烷生物配置(17β(H), 21β(H))消失在有机质的成熟。这就是为什么他们系统地出现在未成熟烃源岩,却从未在常规康复油。因此,他们应该不太可能发生在沥青馅料Kibiro,只能解释为细菌的来源。这种hopanoids的存在,比另一个更丰富的化合物,还支持最初的强烈生物降解原油。不幸的是,原来的分子签名都深深地影响和大多数的分子生物标志物,信息的来源石油完全被hydrocarbon-degrading细菌。

为了恢复最初的分子特征的深入生物降解沥青样本,人工进行成熟的沥青质分数Kabyosi样品(图9 (c))。尽管清楚这些液体的起源,对采样位置和艾伯特湖的已探明石油资源,HC漏观察地下室断裂下盘的TBFS可以认为是相关沉积ARS盆地的烃源岩。油转换在转移过程中,细菌的活动。

5.2。方解石脉分析

复杂的碳酸盐岩静脉交叉的大规模碎裂岩石断裂下盘地下室是公认的在研究地区主要断层崖(数字5,7)。假设这些碎裂岩是由TBFS激活在ARS进化上中新世以来,本地横切与碳酸盐矿化骨折了推迟日期的主要变形事件。类似碳酸盐岩静脉被确定断裂的地下室的Kibiro主要活性温泉附近(34]。因此这些碳酸盐静脉可以代表相对近期的化石流体循环区。

NRC,巴布,SRC,矿化骨折通常是根据几个组织接近垂直的方向。这些方向集似乎反映了当地断层崖的方向和宏观尺度结构轮廓(cf。巴布,SRC网站,数字3(c)和3(d))。没有明显的标准可以观察到识别任何相对时序关系不同。静脉是0.1到1 - 2毫米厚,没有与取向之间的关系。母岩水力microbreccias通常观察到。在阴极发光(CL),所有的碳酸盐脉的特点是brown-orange墨镜,用轻微的颜色变化突出粮食地球化学分带和生长方向(数字7 (c)和7 (f))。关于静脉的边界,没有明确粮食优先取向或伸长可以观察到,这可能表明紧张的或剪切骨折。静脉与孔径> 200μm通常显示相对较大的半形的碳酸盐谷物和上反角二次灌装谷物(数字7 (d)- - - - - -7 (f))。稀释剂静脉通常由半形的谷物和多相关系没有显示清楚。在更广泛的静脉,变形和变量聚片双晶的取向半形的颗粒通常是观察(图7 (e)),而没有孪生观察在二级上反角填充颗粒。

流体包裹体(FI)是公认的碳酸盐脉在大多数,大小从1 ~ 10μm。蒸汽泡沫最大的FI观察可见一般在室温下快速移动。没有荧光的液相紫外(UV)光下观察。FI被发现在这两个孪生和碳酸nontwinned谷物。在大型半形的成双成对的谷物,FI通常观察到二级小径,夹杂物在哪里细长轴(图据痕迹10 ())。在二级上反角nontwinned谷物、FI通常略大的不规则形态和形成2 - 10包体(图的组合10 (b))。只有最厚的碳酸盐岩静脉从样本ug13.33网站(SRC)足够大片段FI显微温度学分析做准备。28 FI加热均匀化温度测量( )小径在半形的谷物和subisolated组合上反角内二次颗粒。值范围从54到80°C,大多数数据躺在64和70°C(图10 (c))。相变过程中低温显微温度学分析(冻结阶段)没有明确解释。

氧气和碳稳定同位素分析进行碳酸盐岩颗粒在不同矿化从NRC骨折,巴布和SRC。结果报道在图11和表2。CL成像允许独立之间的测量分不同的谷物,以平均每粒的同位素比率数据。都成双成对的半形的和nontwinned上反角粒类型很容易识别样本的分析静脉ug14.44从巴布(数字7 (e),7 (f))及其同位素分析结果因此截然不同。样品的同位素值以碳酸盐脉ug13.16 (NRC)介于13.7和20.7‰之间δ¹⁸O (SMOW)和2.6和14.8‰之间δ¹³C (PDB)。那些来自样本ug13.33 (SRC)δ¹⁸O和δ¹³C值从22.9到30.2‰SMOW−5.2到6.9‰PDB,分别。在示例ug14.44(巴布)、大型半形的成双成对的谷物δ¹⁸O和δ¹³C值,分别从16.1到19.6‰SMOW,从1.0到8.1‰PDB。来自二次上反角的值填充颗粒测量在同一静脉是不同的,δ¹⁸O和δ¹³C从20.1到24.3‰SMOW−0.5到2.7‰PDB,分别。

氧同位素组成的液体不同的碳酸盐脉沉淀测定方解石和水之间使用分馏曲线公式如下表达式: 在哪里δ¹⁸O_cc和δ¹⁸O_水的氧同位素比率是碳酸盐和形成液体,分别和气温降水(开尔文)。这个公式中的温度使用的值对应于平均水平65.4°C测量样本ug13.33 FI显微温度学。因为没有不能测量,因为小型FI其他样品,这个平均气温值也应用于样品ug13.16和ug14.44计算。使用δ¹⁸O_cc值分析颗粒在不同的静脉,获得的氧同位素组成的液体获得样本ug13.33和ug13.16范围从−0.27到6.88‰SMOW和−9.50−2.46‰SMOW,分别(表2)。多相碳酸盐样品ug14.44静脉显示不同δ¹⁸O_水初级半形的和二次上反角之间的值填充颗粒,不同从6.97−−3.52‰SMOW−3.05到1.12‰SMOW,分别。

6。讨论

对地区级的核断裂带水文地质的行为在裂谷盆地是至关重要的对于许多实际流体的应用程序。关于地热的艾伯特湖流域经济潜力和碳氢化合物的能量,尤其是作为一个潜在断层控制“外延领域play-type (CV3)“地热系统[9),见解的水文地质系统东部rift-bounding TBFS需要加强。从显示的数据工作的五个不同的网站在这项研究中,我们将讨论以下的控制系统水文地质结构特点,以及流体供应来源。

6.1。传输管道系统

转移受制于几个物体或结构:确定正常TBFS和相关结构,网络故障,继电器Kaiso坡道。一起,他们有助于定义流体传输管道可用。

但是。的TBFS

重大故障核心厚厚的clayey-rich断层带或岩化的碎裂材料可以作为流体的不透水层(40,41]。关于厚的断层崖的核心材料观察地下室下盘在每个工作网站和系统故障的十字路口设置确定流体循环区调查,大部分地区TBFS没有这样通过流体流动结构模式出现不透水。在断层带的经典模型体系结构中,本地化高应变不透水断层核心周围是一个分布式区域连接的高度和密度骨折和错误,对应相对渗透破坏区(41,42]。的传输性能故障核心产生潜在盆地流体和大气之间划分流体在肩膀上。

6.1.2。裂缝和断层网络

大规模民主党的区域显示了一个密集的网络分析斜轮廓相交TBFS,占主导地位的北北西向的方向(图2)。在当地,三个最北的流体循环调查网站的设置在于确定正常TBFS之间的交叉和N -(参见网站NRC)或NNW-trending (cf, Kibiro站点BAB)结构轮廓识别通过地下室下盘(数据2和3(一)-3(c))。

考虑到断层岩石核心阵发性变形事件期间观察到沿崖发达市场长期以来的构造演化上中新世(12,28],横切碎裂材料断裂网络活跃断层核心骨折后至少一次发展和推迟日期这些事件。这些裂缝网络开发的结构十字路口穿过断层的核心TBFS代表然后连接通路损害之间的流体区域两边的断层结构Kibiro发达。他们贡献了随后产生“x-crossing”通过断层裂缝网络核心TBFS的岩石。

露头尺度,不同方向的浸泡烃或carbonate-filled骨折集测量三个工作地点Kabyosi, SRC,和巴布形成“x-crossing”结构模式,反映出当地的宏观尺度的错路口。

十字路口的“x形”断层和裂缝集生产膨胀区不同构造应力体制下,为流体提供横向和垂直的最佳渠道(例如,11,43- - - - - -45])。结构性路口代表因此“pipe-like”结构,可以作为流体优先路径,甚至可能保持开放在挤压应力场46]。因此,当前在不同的工作地点和化石流体流出强调这个地方“x-crossing”结构模式产生足够的垂直裂缝渗透率相对大量的液体,在其他地方沿着TBFS没有结构性的十字路口。

6.1.3。接力Kabyosi区

Kabyosi烃渗漏是位于ENE-trending错误的交集,平行的主要Kaiso传输结构,和北北西- NNE-trending二级结构轮廓(图8(一个))。最后,SRC站点位于南部终止确定Toro-Bunyoro错,它分裂成较短的近似平行的片段和相交ENE-trending Kaiso转移区(图3(d))。这个几何可能与继电器斜坡结构确定的缺点,主要缺点,ENE-trending错误,违反两国的主要缺点。骨折,在这个继电器结构,增加强度,和大范围的取向导致高渗透区域。后提出的模型Fossen和Rotevatn [47),这个继电器坡道定位面向流体流动模式的垂直与平行于主断层结构由致密裂缝网络和强化了不透水帆TBFS断层形成的核心。它能够集中液体来自盆地。

因此,该rift-bounding断层系统对应于一个不连续的液体屏障,与当地通路传输的裂谷肩向盆地,反之亦然。相对于屏障地区流体压力可能积累,当地结构十字路口和相关“x-crossing”断裂网络因此代表液压压应力相对较低地区活跃的剪切骨折along-strike正常的错误和低流体压力区域。因此,这些地区可以在水文地质系统作为连接卸货区超压流体(cf Kabyosi)或有利的下降和上升气流区,可能有利于地下对流室(cf Kibiro)发展。

流出主要发生在交互区和交叉的多个故障已被描述为不同的断层控制世界上地热系统(例如,18,48,49])。许多研究在大盆地地区(美国)突出了库存超过400地热活动网站,超过一半的网站是由断层相互作用特性,如反复或继电器坡道、和故障十字路口(19,20.,50,51]。此外,这些流体循环的专属位置区在错路口TBFS和子公司之间的斜结构表明,流出不明显主要发生在断层崖没有这样一个结构的相互作用。同意这个罕见的大盆地地热系统在平面midsegments通常主要断层位移峰值(19,20.]。断层十字路口和传递斜坡因此出现作为可靠的勘探的主要目标之一,尤其是在地热资源可能很少或根本没有表面表现(例如,15- - - - - -17])。作为石油系统的一部分,这种结构的识别路口也是至关重要的,因为他们可以代表水库充电或泄漏途径(例如,52])。

6.2。一个复杂的流体混合区

这项研究和以前的调查可以确定当前和三个主要流体储层矿物流体沿着TBFS认可。不同的流体输入和混合示意图如图12下面讨论。

6.2.1。流星的水库

地球化学和地球物理的研究Kibiro地热前景区域显示当前的主要充电流体系统对应于大气水渗透沿着断层在东部裂谷地下室的肩膀,沿着它渗透地下,TBFS[的十字路口22]。与本研究也获得了类似的调查结果从碳酸盐氧同位素组成分析静脉网站NRC和巴布(参看ug13.16和ug14.44样本)。与网站也坐落在十字路口TBFS和子公司之间的斜缺点,这些静脉液来源似乎也已经渗透到地下通过指责地下室裂谷肩(图12)。标准的新鲜表面水值假设−8±7‰SMOW [53]。这大气流体贡献因此代表了“外部盆地流体”输入的液体在TBFS发行量。

6.2.2。盆地储层

碳氢化合物材料取样的浸泡骨折断裂下盘Kibiro和地下室Kabyosi网站。由于严重生物降解的有机物质,不能确定他们的来源。然而,关于采样位置艾伯特湖和在这个盆地已探明石油资源(例如,27]),这些漏是假定为推动石油系统的湖。盆地水的贡献还支持一些相对较高δ¹³C值(> 6‰PDB)碳酸盐脉以网站NRC,巴布,和SRC,附近没有公认的有机物质。这些不寻常的值表明,碳酸盐源部分受到细菌产甲烷过程(54- - - - - -56]。这样的同位素签名可以来源于液体受到organic-related盆地沉积的沉积过程。此外,艾伯特湖的水样本显示平均水平δ¹⁸O组成5.23‰SMOW ([22])显然造成湖的沉积物和大气之间的相互作用和原生水57,58]。因此,这些与湖泊相关流体反映了“内部盆地流体”输入的液体内发行量TBFS(图12)。

6.2.3。深水库

流体源的钾长石在NRC的静脉识别,巴布,和SRC,以及碳酸盐脉从SRC(参见ug13.36样本),尚不明朗。冰长石是相当常见的钾长石变形,其矿化通常是相关的低温热液作用和主岩蚀变在活跃的裂痕59,60]。在这项研究中观察到的钾长石脉因此考虑冰长石静脉。除了被碳酸盐脉之前,没有明确的相对时间的关系可以确定这些冰长石静脉在裂谷演化。的高度变形冰长石静脉识别故障核心骨折样本SRC网站,而从NRC网站看起来未变形的。假设这些断层岩石核心开发期间rift-related阵发性变形事件,不同的冰长石脉期间会结晶,而早期开裂。

6.2.4。混合的液体和转移

后来碳酸盐脉观察现场SRC出现不同于那些NRC和巴布网站和特征描述的Kibiro地热前景区域。氧同位素比率计算的流体来源这些静脉通常显示正值6.88‰SMOW(平均3.5‰SMOW),明显不同于标准新鲜地表水值(−8±7‰SMOW) [53)和Kibiro温泉水样(−2.05‰SMOW) (22]。这些数据表明,大气水的流体来源显然不是SRC网站碳酸盐脉。艾伯特湖的水样本显示平均水平δ¹⁸O组成(5.23‰SMOW [22])。与类似的积极的价值观,流体来源δ¹⁸O组成的SRC网站碳酸盐脉然后兼容与湖水的起源或地层水的起源(57,58),这可能都支持“内部盆地流体”输入水文地质TBFS。

积极的δ¹⁸O值样本ug13.33然而也兼容氧同位素组成的根深蒂固的变质或岩浆流体61年]。尽管有这样的液体没有认清在这项研究中,几个论点支持假设根深蒂固的液体流到TBFS崖。硫酸盐沉淀在Kibiro的锶同位素分析显示与地壳物质的交互(22]。证据的深循环的液体被公认在西南方的ARS盆地的主要缺点。Buranga热液系统,位于鲁文佐里山脉从Kibiro西南约150公里,是另一个主要的地热ARS的前景。大气水从邻鲁文佐里高地被认为是主要的充电系统的流体但岩浆气体输入,关联到一个潜在的岩浆热源,也强烈建议地球化学分析(22,62年,63年]。此外,微地震监测活动鲁文佐里区域显示几个地震(EQ)集群5至16公里深,本地化的延长TBFS约100 - 150公里从我们的研究区域64年]。从集群EQ参数和形状,这些作者认为这些情商成群引发的深层地壳流体和气体迁移,从一个假设在上地幔岩浆的身体。从这些论点,深部流体来源贡献因此被认为是在水文地质TBFS(图12)。流体沿根深蒂固crustal-scale ARS-bounding故障可能导致的发行量,形成一些确定的冰长石和碳酸盐静脉,以及其他潜在的矿物阶段看不见的在这个研究。

信息从流体沿着TBFS循环调查表明因此这个rift-bounding结构与三种流体水库提供“外部盆地流体”(即。大气水)(即“内部盆地流体”。,HC and sediment formation waters), and deep-seated crustal fluids (i.e., magmatic or deep down flowing meteoric fluids) (Figure12)。断层的核心TBFS导致水文地质系统的划分,但是其他的元素水文地质系统导致中断和通过障碍。TBFS的损伤区,根深蒂固的主要结构,能够深液流。火炬传递区和斜结构的主要途径是盆地流体运输,包括碳氢化合物,通过TBFS断层向裂谷的肩膀和核心。密集的断裂网络开发的裂谷肩优惠通路向下流动的大气流体向深部分裂缝尤其是通过“x-crossing”骨折。

所有这些特性形成一个综合水文地质系统,液体循环内的高度优先断裂故障隔间和收敛的表面在相对压力小的区域形成的结构性TBFS和子公司斜结构之间的十字路口。通过“x-crossing”断裂网络关联到这些十字路口,流体输入可以流和混合跨断层系统的裂缝孔隙度损伤区。

7所示。结论

本研究文档主持的水文地质系统的复杂性主要rift-bounding断层系统,表明大量的内部——随着时间的推移和external-rift盆地流体可以供应。沿着TBFS强调结构和岩石学收集的数据局部结构斜十字路口与子公司的角色结构对流体流动。因此,它有助于识别通用有利的断层控制的地热系统或碳氢化合物存储结构设置。错路口提供当地相对渗透和低应力区域,rift-bounding断层系统代表了一个不连续的屏障结构十字路口控制优先的液体外流区和通道流体传输从裂谷盆地的肩膀,反之亦然。输入从3种流体水库是公认的在这个fault-hosted水文地质系统,与“外部盆地流体”(即。大气水)(即“内部盆地流体”。,hydrocarbons and sediment formation waters), and deep-seated crustal fluids (i.e., magmatic fluids) (Figure12)。这样一个主要rift-bounding断层系统最后代表一个综合水文地质系统的重大经济量的液体优先收敛并在本地显示表面表现在结构十字路口。错路口因此出现作为可靠的断层控制地热系统的主要勘探目标。

数据可用性

样本和数据集使用和生产在这个研究所有可用GeoRessources实验室(洛林大学、法国)。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作是由格兰特博士从总量和GeoRessources实验室。