文摘

岩石和地球化学分析(δ¹⁸啊,δ¹³C,^87年Sr /^86年Sr,成群的同位素和元素成分)加上synkinematic方解石脉的字段结构数据,断层岩石,岩石和主机用于重建一位杰出的暴露推力的情景演化区南部比利牛斯山脉和评估错误行为作为一个管道或流体迁移的障碍。选中的推力取代南部陡峭倾斜桑特Corneli-Boixols背斜的肢体,对比了碳酸Cenomanian-Turonian单元对碳酸科尼亚克阶序列。连续变形事件记录下不同的断裂系统和相关的方解石脉,突出(i)推力的情景演化区,造成一个向上迁移的错误提示(过程区开发)增长前故障(推力滑动面传播),和(2)逆冲断层带的划分,导致不同的结构和流体历史下盘和挂墙。骨折在下盘组成三组面向系统的断裂(F1、F2和F3),每一代密封由一个单独的方解石胶结物,和一个随机定向断裂系统混乱的角砾岩(马赛克),巩固了一样的水泥裂缝设置F1和F2。骨折F1和F2的形成和混乱的角砾岩的马赛克是符合膨胀的压裂过程区内(约错提示)在初始故障增长,而最新的断裂系统的形成分混合shear-dilational故障在故障的传播。连续形成不同的断裂系统和相关的方解石胶结阶段证据的结构性渗透率下盘是瞬态的,流体通路和政权演变由于骨折开放和方解石胶结的连续事件。集群分布各地的降水同位素证据逐渐增加的温度大约50°C到117°C,解释为葬礼增加与推力板侵位。在此期间,液体从液体陨石的来源进化液体由于陨石水岩相互作用在增加深度和温度。与下盘相反,挂在墙上,只有面向随机裂缝识别和由此产生的裂纹proto-breccia盖章后,不同的方解石胶结物,也观察到在主断层面和断层的核心。这水泥沉淀形成液体,在95°C,沿着断层传播核心和挂墙块,又支持推力结构划分的解释。 The integration of these data reveals that the studied thrust fault acted as a transverse barrier, dividing the thrust zone into two separate fluid compartments, and a longitudinal drain for migration of fluids. This study also highlights the similarity in deformation processes and mechanisms linked to the evolution of fault zones in compressional and extensional regimes involving carbonate rocks.

1。介绍

在破碎碳酸盐岩储层露头类似物的研究是非常重要的,以便更好地理解的特点和演化synkinematic断裂系统及其控制流体迁移在地壳形变(1- - - - - -4]。地区进行压缩机制,最大的流体通量、传质和热传输及相关骨折通常发生在主逆冲断层网络由于加载引起的推力板侵位(5- - - - - -7]。相比之下,流体流速在邻近岩石基质和连接synkinematic骨折通常很低和流体成分往往rock-buffered [6,8]。在某些情况下,推力系统的发展也可能抑制垂直流体交通诱导流体超压(9- - - - - -11)导致水力压裂(12- - - - - -14]。断层带是否能构成一个管道或障碍流体迁移取决于其他因素,在断层带的体系结构和相关的渗透率与发达结构(15,16]。自从断裂带由断层核心,通常低渗透性断层岩的形成,和损伤区,主要包括张裂缝和断层,断层的整体渗透率受到数量的限制,空间分布,这两个断裂带的内部组成元素(15,17]。此外,结构性渗透率是动态的和时空上可能不同断层带由于骨折开放和胶结(连续集18,19]。

尽管许多研究主要基于结构和数值数据提供了概念和分析模型体系结构,机械性能和流体沿断裂带[7,15,20.),存在只有少数研究耦合场数据和地球化学特征的synkinematic矿物质填充裂缝流体迁移通过断层带(21- - - - - -25),其空间行为作为一个管道或屏障系统26,27]。一位杰出的暴露推力在南部比利牛斯被选为一个案例研究来评估定性上的断层相关渗透率及其控制流体流动断层带内部和。在这里,我们结合结构、岩石学和地球化学数据,方解石脉和主机的岩石中研究了推力区。因此,本文的主要目标是(我)来确定起源、构成、vein-forming流体的温度和流体迁移的时机与压裂活动,(2)识别流体通道,流动相互作用的程度,在断层带水分的转移在抽插。现场和实验室结果然后比较与其他研究报告在其他地质断层带内流体流动设置推广我们的结论在碳酸盐岩断层区设置。

2。地质背景

比利牛斯山脉构成的不对称和双重近乎造山带之间的高山收敛伊比利亚和欧洲板块从晚白垩世到渐新世,导致前中生代反转裂谷盆地和他们并入推力系统(28- - - - - -32]。比利牛斯山脉的结构由一个中央背形堆basement-involved从轴向推力表区(30.),两侧是两个面对面vergent fold-and-thrust带及其相关新生代阿基坦和埃布罗河前陆盆地30.,33)(图1(一))。

南部比利牛斯山脉的南近乎fold-and-thrust带包括一个用鳞状图案和东西方的推力表涉及中生代和三级覆盖岩石分离在晚三叠世蒸发岩(34在埃布罗河)和运输向南前陆盆地。从北到南,他们是Boixols推力板,充斥在晚白垩世至古新世,Montsec推力板,是在古新世Ypresian后期,serre不着边际的推力板,形成在Lutetian-Oligocene [35,36)(图1(一))。在额叶Boixols推力板的一部分,一个南近乎和东西方趋势断层相关背斜发达的传播与Boixols推力(桑特Corneli-Boixols背斜;数据1 (b)和1 (c))。它的特点是轻轻蘸北部缓翼和一个垂直推翻南部前肢(37]。

岩石露出地面沿Boixols背斜组成一个大型地层记录的年龄在侏罗纪渐新世和沉积主要构造事件,影响了研究区域(38)(图1 (b)和2)。地层序列包括prerift侏罗纪石灰岩和白云岩,synrift下白垩统石灰岩、泥灰土和粘土,preorogenic (postrift)森诺曼阶后期Santonian石灰岩、砂质灰岩和泥灰土和同造山期Santonian晚渐新世泥灰土和粘土,砂岩,砂质灰岩和集团(38)和引用)。

背斜中部,南部倾斜的前肢抵消小缓斜south-directed促发展主要折叠后阶段,就是明证已经折叠的床上的位移38- - - - - -40]。因此,他们已经被解释为postfolding住宿结构或作为主要的挂墙斜面Boixols推力(39,40,42]。这些小推力的缺点之一是良好的曝光Boixols东南2公里的村庄L511路(15公里),是比利牛斯山脉中南部(图3),表现出一种复杂calcite-filled断裂网络发达的核心和损伤区断层逆断层的下盘和挂墙。这个露头代表一个特殊领域模拟在300米长的露头观察不同变形机制开发跨断裂带及其贡献作为液体密封或管道。在这一领域,研究了推力将上白垩纪圣达菲的Collada Gasso(数字2和3)。Collada Gasso形成(43科尼亚克阶的形成与变量存在石英颗粒岩,泥灰质的石灰岩、和灰岩与丰富的化石内容,一般150到250米的厚度38]。圣达菲的形成(44)基本上是Cenomanian-Turonian灰岩构成,一般厚度20米(38]。

3所示。方法

本研究结合领域结构数据,包括床上用品和裂缝方向和蘸酱、骨折类型识别、运动学、和横切关系,岩石学和地球化学分析。等积结构数据绘制lower-hemisphere预测,建立了不同的断裂集根据其类型,罢工,取向对床上用品、矿物填满,和相对年龄推断的横切关系。代表每个裂缝生成和相关主机的岩石样本抽样为了执行岩石学和地球化学分析。薄片准备和研究在光学和阴极发光显微镜Facultat de不熟悉de la Terra的巴塞罗那大学的,使用蔡司Axiophot光学显微镜和Technosyn冷阴极发光显微镜,型号8200 Mk5-1操作概率kV和350年之间μ一把枪。

31的方解石胶结物和主机的岩石样本取样的碳和氧同位素分析使用500μ米牙钻。大约50 - 100μg每个样本的反应以100%磷酸两分钟在70°C。合成有限公司₂分析与自动化基尔碳酸盐电子设备连接到一个热电离质谱仪热垫- 252(热费希尔科学)以下的方法45]。国际标准NBS-18和内部标准RC-1,跟踪国际标准NBS-19,用于校准。标准偏差为±0.03‰δ¹³C和±0.05‰δ¹⁸表达了对阿VPDB标准(维也纳尿迪箭石)。分析进行的“中心符合我Tecnologics”巴塞罗那大学(CCiTUB)。

方解石胶结物的元素组成和相关主机的岩石(总共12个样本)进行了分析和高分辨率的电感耦合等离子体质谱仪(XR HR-ICP-MS、模型元素,热费希尔科学)。大约100毫克的每个样本中提取的400/500μ米牙钻,然后样本粉干40°C 24 h。然后,100毫克的样本酸消化在封闭的聚四氟乙烯(PTFE)血管的组合 (2.5毫升:5毫升:2.5毫升 )。样品被蒸发,1毫升HNO₃添加双蒸发。最后,样本重新溶解和稀释Milli-Q水(18.2米Ω厘米¹)和1毫升HNO₃在100毫升瓶体积。为了提高icp的敏感性,一个优化的解决方案包含1 g L¹李,B, Na, K, Sc,铁、有限公司铜、Ga, Y, Rh,,英航,Tl,和U,内部标准,20毫克L¹monoelemental解决^115年在使用。参考资料是BCS-CRM没有。393(一系列752 - 1)石灰石,JA-2安山岩,JB-3玄武岩。结果的精确度是表现在两个方面一组八个参考材料测量的标准差(参考资料JA-2),而计算精度(%)使用测量值之差的绝对值分析和认证值中获得一组八BCS-CRM没有参考资料分析(参考材料。393年主要微量元素的氧化物和JA-2)。检测极限(DL)计算的三倍标准差的平均值十空白。在地球化学分析设备labGEOTOP地球科学的巴塞罗那(GEO3BCN-CSIC)。

的^87年Sr /^86年锶同位素比值分析了方解石胶结物和主机的岩石样本(9)。粉末样品完全溶解在5毫升10%醋酸。离心后,上清液干和溶解在HNO 1毫升的1米₃。生成的固体残渣,蒸发后,在3毫升的3 M HNO稀释₃并加载到色谱柱分离Rb-free Sr分数,通过使用SrResin™(冠醚(4 4(5 )- - -HNO di-t-butylcyclohexano-18-crown-6))和0.05米₃洗脱液。蒸发后,样品被加载到一个灯丝连同1μL 1 M磷酸和2μ我的助教₂O₅。同位素比率分析是进行TIMS-Phoenix质谱仪(Isotopx)动态multicollection方法后,在10块16每一个周期,维护^88年老梁3 v的强度。同位素比率被纠正^87年Rb干扰和规范化使用的参考价值 ,为了正确的质量分馏在加载和分析样本。在样本分析,同位素标准分析了国家统计局987年6次,平均收益的价值 (标准偏差,2 )。国家统计局987年的数据被用来正确样本比率标准认证的漂移值。分析的误差^87年Sr /^86年老比,两个标准差,为0.01%,而内部精度是0.000003。老程序空白总是低于0.5 ng。分析是进行“CAI de Geocronologia y Geoquimica Isotopica“马德里大学。

的^143年Nd /^144年钕同位素比值也分析了方解石胶结物和主机的岩石在总样本(9)。特富龙®血管样本的重量,丰富飙升的解决方案(^149年Sm -^150年Nd,橡树岭)和溶解在5毫升的超纯超纯HNO高频和3毫升₃(Merck-Suprapur™)。PFA血管被放置65小时到烤箱120°C。然后,冷瓶被蒸发热板在120°C。4毫升的蒸馏6 n HCl是添加到干样品和放置在烤箱一夜之间在120°C。生成的固体残渣,蒸发后,溶解在3毫升的蒸馏和滴定盐酸2.5 n。为了单独溶解残留部分,如果有的话,样品在4000转离心10分钟。色谱分离总集团的REE执行使用阳离子交换树脂DOWEX 50 w-x8 200 - 400目(之前校准)。然后,恢复REE分数在200年被完全晒干,再溶解μL盐酸0.18 n。这些解决方案是通过在一个新的色谱步骤(Ln-resin)为了获得一个完整的分离Nd和Sm分数(用0.3 n盐酸和0.4 n盐酸作为洗脱液,分别)。干Sm和2 Nd样品溶解μL 0.05磷酸被加载到一个侧铼(重新)长丝的三重灯丝的安排。Nd比率分析在质谱仪TIMS-Phoenix®,动态multicollection方法后,通过160次的稳定强度1 V的^144年和质量。反过来,Sm比率分析在同一光谱仪,后一个静态方法通过112周期维护1 V的强度^149年Sm质量。Nd测量是可能的纠正^142年Ce和^144年Sm干扰他们归一化常数之比 纠正可能质量分馏过程中加载和分析在蒂姆。钕同位素检查标准JNdi-1连同正确的样本比例的样本标准偏差从认证的价值。分析错误(2 std)^147年Sm /^144年Nd比率为0.1%,^143年Nd /^144年Nd比率为0.006%。程序空白总是低于0.1 ng。分析在“CAI de Geocronologia y Geoquimica Isotopica“马德里大学。

成群同位素温度测量应用于四个代表性样本的方解石胶结物Cc1 Cc4以确定温度和δ¹⁸O_流体‰VSMOW vein-forming的液体。2 - 3毫克整除的方解石粉水泥测量与自动化线发达伦敦帝国学院(帝国分批提取系统,IBEX)。样本下降在90°C和105%磷酸反应30分钟。反应物有限公司₂是分离Poropak问列和转移到热科学的波纹管垫253质谱仪。一个复制的特性包括8收购在双进气模式7每采集周期。分析的总时间每复制~ 2小时,每个样本重复至少3次。postacquisition处理软件完成了成群的同位素分析(Easotope) [46]。在磷酸消化,值修正了同位素分馏磷酸修正为0.069‰为方解石在90°C (47]。的数据也修正非线性应用加热气体的方法(48投射到参考系()和49]。碳酸盐岩δ¹⁸O值计算与酸分离的因素50]。结果转换为温度应用的标定方法51]。计算δ¹⁸O_流体值是表示对维也纳‰标准意味着海水(VSMOW)。

4所示。结果

4.1。主机的岩石的性质

在研究区,两个上白垩纪序列存在(38,42]:Collada Gasso形成,位于下盘,圣达菲形成,位于上盘。

大规模的Collada Gasso形成由层次分明的深灰色棕色灰岩与对朝南方向和倾斜80°。石灰岩组成的粒状灰岩组成的双壳类、腹足类、海胆类、苔藓虫、珊瑚、miliolids,部分(即完全micritized组件。在本地、疗效泥)和石英颗粒。国际米兰和intraparticle孔隙度由方解石胶结水泥(Cc0)(图4(一))。在阴极发光下,骨骼组件显示明亮的棕色的沉闷,而国米和intraparticle方解石水泥(Cc0)显示一个明亮的黄色(图4 (b))。这个特点是形成bedding-parallel压实缝合线的广泛存在,发达国家在变形之前进步的葬礼。

圣达菲形成包含大量的灰色灰岩与南方向和倾斜向北80 - 85°。石灰岩wackestones组成,局部泥粒灰岩,尤其是钙球和浮游有孔虫(图4 (c))。在阴极发光,展品非常暗橙色(图4 (d))。

4.2。断层带结构

研究了断层带展品古典断层与主滑面组织,核心错误,和两个损伤周围区在下盘和挂墙,分别为(数字5和6)。下面的滑动面定位立即故障核心(图5(一个)),南临,下降15至30°N,有几百米的位移对比Cenomanian-Turonian序列的科尼亚克阶连续的下盘(38,42)(图3和5)。故障核心覆盖滑动面由2到7米厚,浅灰色黄色层状碎裂岩(图7)。这层状碎裂岩的特征是发达的S-C剪形成s形眼镜(叠瓦状lithons),主机碳酸岩和方解石晶体的结合在一个细粒度的微晶质矩阵(图7 (b))和丰富的方解石胶结物(数字6(e)和7)。叠瓦状lithons由发达的有界pressure-dissolution接缝或缝合线(图7(一))。S-C剪刀和缝合岩面罢工ENE-WSW,兼容NNW-SSE缩短的方向。橙色,红色的粘土矿物集中在pressure-dissolution表面和局部分散在微晶质矩阵(图7 (c))。

从故障核心过渡到挂壁损伤区域的离散S-C s形剪没有层状碎裂岩的发展,或通过一个离散的、不连续的滑移面与方解石矿化(图5 (c))。

下盘和顶壁损伤区域包括多个系统和面向随机集钙质胶结骨折(即。、静脉)开发的双方的核心(数据故障5和6)。虽然在这两种情况下,有一个渐进的变形和静脉强度增加原岩向断层核心(图5(一个)),从一个到另一个不同的几何静脉损伤区。

在下盘损伤区,有两个地区表现出不同的静脉特征(图5(一个))。第一个从原岩面积约30米宽,特点是三个面向系统的静脉系统(F1 F3),并且它们之间有着清晰的横切关系(数据5(一个)- - - - - -5 (c))。F1由NNW-SSE外延静脉浸渍在50到70°西南。他们在1 - 2米长,不到2厘米厚(数字5(一个),5 (b),6(a))。F2的特征是西张性静脉S-SW陡峭倾斜。这些静脉几米长和厚达5厘米(数字5(一个),5 (b),6(b))。F3由n和NE-SW雁列式的共轭的张力的伤口(即集。,hybrid extensional-shear calcite veins) gently dipping towards the NW (Figure6(c))。这些静脉centimetric-sized, s形形状。第二区域观察到在下盘占地约15 - 20米第一个区域和断层之间的核心和主要是面向随机的方解石脉定义dilational马赛克混乱的角砾岩(52)(图6(d))。

相比之下,在顶壁,损伤区窄,只有集中在断层附近的核心(图15 - 20米6(e)),它被定义为随机的方解石脉定义一个初始裂纹角砾岩(proto-breccia) [52)(图6(f))。裂缝密度低于在下盘损伤区。

4.3。方解石胶结物的静脉和角砾岩

损伤区域的下盘和挂墙不仅在骨折的类型和分布系统不同,如前所述,而且他们也显示不同的裂隙充填方解石胶结物,以独特的岩石学和地球化学特征。

在下盘,三代的方解石胶结物(Cc1 Cc3)曾被观察到灌装的断裂系统F1 F3和两个方解石胶结物(Cc1和Cc2)也出现在马赛克混乱的角砾岩(面向随机骨折)。

方解石水泥Cc1展品银河系略呈褐色的颜色在手工取样,由1 mm-sized上反角晶体显示机械孪生和特色块状细长的块状结构,晶体生长共轴。这水泥显示暗橙色的阴极发光(图8(a))。方解石Cc1沉淀在骨折F1和马赛克混乱的角砾岩的下盘。

Cc2在手示例显示一个白色半透明的方面。上反角半形的方解石晶体的形成,从大约0.2到5毫米,不等的块状,细长的块状结构。细长的块状Cc2水泥发展共轴断裂的墙壁(数字8(一)和8(b))。晶体呈现丰富的双平面和显示nonluminescent阴极发光下明亮的橙色同心分带的分区模式通常都符合晶体生长(图8(b))。方解石Cc2沉淀在骨折以及骨折F1和F2马赛克Cc1后混乱的角砾岩的下盘。

Cc3展览构成乳白色样本和0.5毫米的他形的块状,本地长晶体。机械孪生,提出了一种沉闷的橙色发光(图8(c))。在骨折F3 Cc3沉淀。

另一方面,在顶壁和故障核心,只有一个方解石水泥(Cc4)是观察。Cc4沉淀主要断层平面和随机的骨折。这种水泥样品和一个乳白色的方面的特点是1毫米上反角晶体与nonluminescent深棕色发光(图8(d))。

4.4。氧气和碳同位素

的δ¹⁸O和δ¹³C同位素组成的方解石胶结物Cc1 Cc4,相邻主机岩石和断层岩石是总结表1并提出了图9。水泥Cc0方解石颗粒间的孔隙度的粒状灰岩的Collada Gasso(下盘)已经形成δ¹⁸-7.2和-6.7‰VPDB与O值δ¹³-0.5 + 0.7‰VPDB之间C值。泥晶灰岩矩阵的wackestone圣达菲(上盘)显示形成δ¹⁸-6.2和-5.8‰VPDB与O值δ¹³C + 2.1 + 2.2‰VPDB之间的值。碳酸盐微晶质碎裂岩收益率的矩阵δ¹⁸O值-7.1和6‰VPDB之间δ¹³C + 2.3 + 3‰VPDB之间的值。

方解石胶结物的Cc1 Cc4展览(图更大范围的值9)。Cc1已经δ¹⁸O值介于-8.2和-6.5‰VPDB和δ¹³2和-1.5‰VPDB C值。Cc2的特点是δ¹⁸-8.2和-5.4‰VPDB与O值δ¹³-6.3和-3.3‰VPDB之间C值。Cc3显示δ¹⁸O值-13和-11.7‰VPDB之间δ¹³C值-3.2和-1.9‰VPDB和Cc4之间δ¹⁸-13.1和-11.9‰VPDB与O值δ¹³-0.6 + 2.4‰VPDB之间C值。方解石胶结物沉淀在下盘(Cc1、Cc2 Cc3)表现出负的δ¹³C同位素值,而方解石胶结物沉淀在断层面和挂墙(Cc4)显示重δ¹³C值(图9(一个))。此外,δ¹⁸O值也表现出两种不同的趋势在四个方解石胶结物:Cc1和Cc2秀δ¹⁸O值类似Cc0和主机的岩石(数字9(一个)和9 (b)),而Cc3和Cc4打火机δ¹⁸O值对主机碳酸盐值(数字9(一个)和9 (b))。

4.5。成群的同位素

°C和温度δ¹⁸O_流体在‰VSMOW vein-forming流体计算的测量使用的公式54,55),分别为(表1和图10)。的值Cc1范围在0.619和0.642之间,转化为温度42-51°C和δ¹⁸O_流体-1.8到-0.1‰VSMOW。Cc2,在0.562和0.589之间,这意味着温度64至78°C和δ¹⁸O_流体+ 3.7 + 5.9‰VSMOW之间。Cc3,在0.498和0.515之间变化,这意味着105至117°C和高温δ¹⁸O_流体+ 3.2 + 5.5‰VSMOW之间。最后,Cc4值在0.53和0.535之间,意味着93到96°C和高温δ¹⁸O_流体+ 0.7 + 1.9‰VSMOW之间。在下盘,计算从Cc1 Cc3和温度逐渐增加δ¹⁸O_流体在Cc1轻,同时Cc2和Cc3有类似的价值。

4.6。锶同位素

所选样本的数量每一代方解石水泥(Cc4 Cc0)和相关主机的岩石进行了分析Sr同位素组成(表1和图11)。Cc0(在下盘主机的岩石)^87年Sr /^86年Sr比率为0.707606,而主机挂壁的岩石^87年Sr /^86年Sr比率为0.707718。这些值属于预期的值范围上白垩纪海相碳酸盐(56)(图11 (b))。

下盘的方解石胶结物表现出更高^87年Sr /^86年Sr比率对方解石水泥(Cc0)巩固其相邻的母岩(图(11日))。这对Cc1比率是0.707707,Cc2的范围从0.707695到0.707699,0.707698 Cc3。相比之下,方解石水泥Cc4有^87年Sr /^86年老比类似于相邻的宿主碳酸盐的裂纹proto-breccia静脉位于顶壁(0.707715)和比主人更放射产生的岩石的断层面(0.707771)(图(11日))。

4.7。元素组成

构成的化学元素(钙、镁、铁、锰、和Sr),包括稀土元素(REE)和钇(Y),测量每个方解石胶结物的生成和宿主碳酸盐和这项研究的结果发表在表2和3并在图12。一般来说,微量元素成分广泛取决于方解石水泥,而雷伊(REE和Y)模式在接下来的四个水泥的趋势与相邻的母岩(图12(c))。

在下盘,方解石胶结物Cc1和Cc2的特点是低Mg和老内容,中间锰、铁浓度和变量,而Cc3高锰和铁含量,中间Mg值,和老variable-high浓度(图12(a))。这些水泥的雷伊浓度(Cc1 Cc3)相比,较低的水泥在母岩(Cc0),但类似平的趋势,轻微的负Ce异常(数据12(b)和12(c))和轻微的积极Y异常(除了Cc2可以表现出一个积极或消极的Ce异常)(图12(c))。

断层的核心和挂墙,Cc4展品Mg和Sr浓度高、中级Fe值,低锰的内容。Cc4也是平的雷伊模式更好的定义- Ce异常和Y异常积极,也出现在顶壁母岩。雷伊浓度较低的水泥Cc4比其相邻的主机的岩石,除了方解石的断层面表现出更高的浓度(图12(c))。

毫克/ Ca和Sr / Ca父液体的摩尔比率,沉淀的方解石胶结物是使用公式计算57低温)(批准°C)和更高的温度(90 - 100°C)的降水使用分布系数( 在25°C (58), 在90°C (59), 在25°C (60),而 在100°C (61年])。获得的摩尔比率呈现在表2。

4.8。钕同位素

9个代表性样本方解石胶结物及相关主机的岩石也对钕同位素组成进行了分析。然而,尽管Nd浓度高于所有分析样品的检出限(表3),^143年Nd /^144年Nd比率无法测量。这是归因于Nd低浓度样品,介于0.5和10 ppm(表3),稀缺的样本数量可以收集,一般30毫克,这是不够的一个动态multicollection方法通过160周期的稳定强度1 V。

5。讨论

5.1。溶解和沉淀区

研究断层区有不同的脆性结构的变形在故障核心和损伤区。断层内的核心,构造缝合岩面和S-C结构的存在证据的过程压力的解决方案和/或摩擦滑动(54,55]。这些过程与收缩应力集中和滑住宿由前进的推力64年,65年]。相比之下,在损伤区,广泛存在静脉代表dilational地点方解石沉淀(66年,67年]。方解石沉淀的机理可能是由于流体快速流体压降引起的捕获骨折发达的下盘和挂墙10,66年,68年,69年]。这种结构的重新分配,缝合线,S-C叶理,和静脉,因此解散和区域的区域降水、是一个异构分布的结果的应力和变形的变化强度断层带(54]。

5.2。结构上下文的压裂和脉络

主应力方向负责研究发展的推力系统计算了策划的主要平面取向和相关slickenlines(图6(e))。估计应力场显示了SSE运输方向,兼容n NNW-SSE缩短方向报道在比利牛斯山28,30.,39),和一个垂直最小主应力( ),压缩机制的特征(9,10]。研究静脉系统解释为开发相同的挤压体制下的推力活动期间(8,42,70年]。支持的抽插和脉络之间的同步性是独家的静脉的损伤区域的逐渐增加以及血管密度和细微的变化在罢工接近飞机的主要推力。然而,F1和F2的陡峭倾斜方向对subhorizontal轴不同理论模型描述开放的平伏的张裂缝的形成垂直方向(即。,oriented parallel to the轴)[9,10,13,68年,71年]。尽管这种明显的差异,相同的方解石胶结物的存在(Cc1和Cc2) F1-F2骨折和马赛克混乱的角砾岩发达沿断层面印证了抽插之间的同步性和压裂。在共轭F3断裂系统,他们的角平分线表示subhorizontal和一个接近垂直的 ,因此,他们形成兼容的应力场与插入( )。

两种机制,一个当地的压力变化轴以及高流体压力条件下,调用解释陡峭倾斜F1和F2断层的形成与低角度逆断层(72年- - - - - -74年]。在第一种情况下,远程应力场可能不同的本地在恒远场压缩政权成为这些骨折的发展面向正确的(71年,72年,75年]。这样一个本地的大小和方向变化远程应力场的形成是由于过程区前面的错误提示在推力(滑动面)传播71年,76年]。发生这种情况,首先,因为故障提示作为应力集中器放大远程压力的大小(76年),其次,由于主压应力( )展品与断层不同角度压象限对dilational象限在传播错误71年,76年]。

如下所述的几个观测,表明研究裂缝的形成发生在高流体压力条件下,因此,它是与液压(超过)压力机制有关。流体超压可以解释的高浓度面向系统的外延(F1、F2)和extensional-shear (F3)静脉,以及没有任何结构取向的静脉角砾岩(77年]。可比断裂系统(系统阵列的外延和extensional-shear骨折)预计在压缩开发设置拉伸实现超压条件时,也就是说,当孔隙流体压力超过最小压应力( )(9,10,78年]。这样一个流体压力是常见的在逆断层在压缩政权的传播9,12,67年,79年),归功于以下几点:(i)约束在断层应力场提示可能产生超压封闭液(80年,81年),(2)低泡的手臂阻止垂直流(14,68年),(3)正是由于加载引起的沉积物压实期间推力板侵位(77年,81年]。

5.3。流体历史和途径

方解石胶结物的广泛存在不同的断裂集显示这些结构本身是流体迁移在抽插的陷阱。野外观察主要基于宏观静脉特征以及它们之间横切关系连同上面的岩石学和地球化学数据提出证据方解石胶结形成的四个阶段(Cc1 Cc4)记录流体系统的演变在推力活动。由于下盘和挂墙展示不同的断裂系统和不同的方解石胶结物,区分流体系统(26,27,82年,83年]。

5.3.1。在下盘流体系统

流体系统的演变在下盘抽动,是推断从地球化学数据的方解石胶结物Cc1, Cc2, Cc3。

方解石水泥Cc1内观察到骨折F1和内部混乱的角砾岩位于下盘的马赛克。这种水泥δ¹⁸O(-8.2到-6.5‰VPDB)δ¹³C值(2到-1.5‰VPDB)类似的或稍微减少颗粒间的方解石的水泥(Cc0)相邻的主机的岩石(数字9(一个)和9 (b))。这个事实,一起观察积极Cc1和Cc0 Y异常,表明缓冲vein-forming液体的相邻主机碳酸盐由于流动相互作用[84年]。也记录在流动的相互作用δ¹⁸O_流体从成群同位素,屈服值-1.8和-0.1‰VSMOW之间。这些值可能源于大气水之间的相互作用,通常有负面的δ¹⁸O值,和海洋碳酸盐δ¹⁸O值在0‰PDB (64年]。支持这一事实计算毫克/ Ca和Sr / Ca摩尔比率,表明大气流体的参与,和元素成分稀释Cc1 Cc0,显示低REY浓度和低镁、锰、老和内容(图12(a))。同样,^87年Sr /^86年Sr比Cc1稍微比Cc0放射产生的,但仍然是白垩纪海相碳酸盐(图的范围之间11)。齐次橙色发光Cc1是解释为常数降水率在一个单一的降水事件,和消极的Ce异常的存在表明降水在含氧的环境中(84年)(图12(b)和12(c))。最后,Cc1的温度,还从成群同位素温度测量,获得42和51°C之间的范围。大气水分的存在和相对较低的温度可能表明浅埋藏深度,可能不到1公里,如果我们考虑一个正常地温梯度和表面温度25 - 30°C /公里20°C。因此,Cc1沉淀从陨石液体(图13(一)),构成强烈白垩纪主机碳酸盐缓冲。

方解石水泥Cc2骨折F1和F2和马赛克从下盘混乱的角砾岩。这种水泥也有类似的^87年Sr /^86年Sr比率和δ¹⁸O值Cc1但沉淀在高温(64至78°C)和重δ¹⁸O_流体(+ 3.7 + 5.9‰VSMOW之间)。这些更高的温度δ¹⁸O_流体意味着热形成的水域。然而,低δ¹³C值(图9),稀释毫克、Sr和雷伊浓度(图12),计算毫克/ Ca和Sr / Ca的摩尔比率Cc2揭示大气流体的参与organic-derived碳的增加的影响(85年- - - - - -89年)(图12(b))。Cc2的CL分带,非和明亮的发光区之间的交替,正面和负面的存在Ce异常(数字12(b)和12(c)),铁和锰的振荡(图内容12(一)表明氧化还原波动,典型的大气环境6,90年- - - - - -93年]。这些事实表明,Cc2沉淀形成液体,可能是从加热大气水发展的第二次压裂活动期间(F2)。这些液体可能涉及水岩相互作用的进化在进步的埋藏深度和温度的增加与推力板侵位(94年- - - - - -96年]。

方解石水泥Cc3,使骨折F3,显示了一个^87年Sr /^86年老比类似于水泥Cc1和Cc2(图11),δ¹³C在同一范围的Cc2的值(图9(一个))和一个打火机δ¹⁸O水泥比前代和邻主机碳酸盐(数据9(一个)和9 (b))。这样的损耗与温度降水条件(105至117°C)。另一方面,δ¹⁸O_流体(+ 3.2 + 5.2‰VSMOW之间),高老,锰,铁的内容(图12(一)),计算毫克/ Ca和Sr / Ca vein-forming液体的摩尔比率的范围内形成水(57,87年,95年]。均匀的亮橙色发光点完成Cc3中一个降水降水事件(97年],消极的Ce异常的存在表明好氧的降水条件(84年)(图12(b))。

总之,进步的损耗δ¹⁸O值从Cc1 Cc3以及连续降水增加温度和浓缩δ¹⁸O_流体和元素组成、证据进步改变流体政权在正在进行的变形。这种变化可能导致从流体成分连续变化,由于大气水的演变,或进步改变流体的起源,从渗流稀释大气水温度的上升气流形成的液体。流体系统的发展也证明Cc3及其相邻的主机之间的不平衡岩石(图9 (b))的,这或许是一个连续的流体系统,这是反过来归因于裂缝密度的增加和叠加不同的压裂事件4,98年- - - - - -102年]。以前的贡献之间的关系报道折叠、压裂和流体迁移的东部桑特Corneli-Boixols背斜(科尔德Nargo周围区域,图1 (b))[37]。在额叶的最新阶段变形背斜的一部分,这些作者也报道流体来源和组成的变化,也就是说,从大气水的渗流,循环大约在40°C,热迁移形成液体,温度约为90°C (103年]。因此,对比这两项研究显示了一个共同的流体的行为在latest-folding postfolding阶段变形在整个背斜。

5.3.2。流体系统挂墙上

水泥Cc4方解石沉淀主要断层平面内断层内的核心,在面向随机裂缝(裂纹proto-breccia)位于上盘。之间的相似性δ¹³C值Cc4及其宿主碳酸盐,连同高Mg内容和雷伊模式显示一个定义良好的- Ce异常和Y异常积极,类似于主机的岩石,表明由挂墙碳酸盐沉淀的缓冲液(数字9和12)。这个缓冲液的成分也记录的δ¹⁸O_流体从集群分布之间的同位素和屈服值+ 0.7 + 1.9‰VSMOW。然而,损耗δ¹⁸在Cc4 O值与邻近岩石表明系统开放平流vein-forming流体(数字9(一个)和9 (b))。毫克/ Ca和Sr / Ca摩尔比率计算的流体沉淀Cc4揭示地层水的存在,而沉淀在温度93至96°C(根据成群同位素温度测量)。的^87年Sr /^86年Sr Cc4比,类似于挂墙的主岩裂纹proto-breccia(0.707718)(0.707715),但更多的放射断层平面上(0.707771)(图11),揭示了一个信道化提升流体迁移通过推力平面顶壁,逐步增加了流动的相互作用。白垩纪蒸发海水为这些地层流体是最可能的来源,如果我们考虑到白垩纪(i)碳酸盐广泛存在,研究了推力的深层次原因,(ii)^87年Sr /^86年老的比率Cc4与白垩纪海水和一致δ¹⁸O_流体稍微丰富关于海洋值(图10),(3)在晚白垩世期间,有一个从海洋过渡到泻湖的,因此更多的限制和蒸发条件(104年]。向上迁移白垩纪原生海水也被报道在postfolding阶段进化的东部的桑特Corneli-Boixols背斜(37]。

5.4。推力区进化

连续变形阶段,与不同的断裂系统,记录的情景演变研究推力区。我们解释这个进化的结果从一个向上的传播过程中的故障提示导致分布式变形区断层的传播(之前71年,89年,105年,106年]。

在初始故障增长,变形故障提示,即。,within the process zone, was dominated by concentration of dilatant (extensional) fracturing, giving rise to fractures F1 and the mosaic to chaotic breccia from the footwall (Figure13(a))。与这相关的流体初始变形阶段负责方解石沉淀水泥Cc1是母岩缓冲液陨石。大气流体可能渗透到系统在高浮雕结构,有可能升高增长的桑特Corneli-Boixols背斜(图13(a))。这些液体热身~ 50°C在深度正常地温梯度,然后通过扩散迁移的变形发展过程中区域增长和传播前推力滑动面(图13(一))71年,89年,105年]。变形仍在继续,新的胀性骨折F2发达,F1骨折开放和面向随机骨折的角砾岩继续形成。这个同步显示相同的方解石胶结物的存在(Cc2)在上述骨折。第二流体活动,与第二个变形阶段,特点是逐步进化的大气流体由于水岩相互作用在增加深度和温度(图13(b))。在这两个变形的初始阶段,远程应力场变化过程中局部区域,允许陡峭倾斜裂缝的形成(F1和F2)(数据13(一)和13(b))。

最后,推力滑动面传播过程区。摩擦过程中发生沿推力表面以及断层带的逐步弱化,导致层状碎裂岩的形成,特点是S-C剪面料,缝压解决方案,方解石矿化,碳酸盐细粒度矩阵。这个微晶质矩阵挂墙原岩的岩相学的相似(数字4 (c)和7 (b)和7 (c))并显示相应的同位素组成(图9)。这些观察表明,碎裂岩矩阵来源于挂墙碳酸盐。在此期间的推力板安放,骨折F3。我们解释这些骨折的方向代表了远场应力断裂(图政权改变13(c))。方解石水泥Cc3,沉淀在骨折F3,反映了地层流体的存在和进步的降水增加温度,~ 117°C,这可能表明进步埋葬在断层增长方解石水泥Cc1 Cc3 (107年]。

后,推力作为优惠的液体,只有渗透途径挂墙块(图13(c))所示相同的方解石胶结物的存在(Cc4)沿推力滑动面,在故障核心和内裂纹proto-breccia挂墙。因此,这观察证实了流体系统的划分。提出在其他设置断层下盘之间划分流体和挂墙,静脉的存在没有首选结构取向(即。面向随机静脉)表明在变形超压流体迁移。压力的液体可能被开除白垩纪碳酸盐由于沉积物压实期间推力板侵位(77年)(图13(c))。

解释进化的研究断层带类似于模型已经在其他具体的设置提出向上传播的正断层变形碳酸盐岩(71年,80年,89年,105年,108年,109年]。因此,比较这些研究让我们提供洞察变形过程和机制相关传播不同地质断层的设置。有趣的是,所有这些贡献相关报道错成核的初始阶段的发展过程区(错误提示)之前个性化断层的平面。这段时间被延长水力压裂的形成特点和角砾岩化作用和流体的存在与主机的岩石化学平衡。最后,渐进变形导致故障的传播(滑动面)区和外部流体的流通过程沿主滑面(即。纵向流体迁移)。这些研究也报道了一个进化的裂缝连通性、连续流体政权的开放和进步的改变流体成分和起源进化中断层带(80年,89年,105年]。

5.5。结构性渗透率:推力密封能力和流体施压

的岩石学和地球化学研究方解石胶结物表明,推力分开两个隔间与不同的变形和流体流动模式。因此可能充当一个横向屏障之间的流体迁移下盘和挂墙。的屏障作用推力是由于穷人(i)层状碎裂岩的渗透性及其微晶质碳酸盐矩阵与粘土矿物的浓度与pressure-solution表面,(2)挂墙碳酸盐的无孔的特征(即wackestones)。在后一种情况下,尽管它没有测量,挂墙的低渗透性可能wackestones对下盘粒状灰岩。因此,推力作为横向屏障和纵向流失的液体(15]。

此外,考虑到下盘高隔间骨折损伤区,其结构性渗透率是定性评估。在这个舱,面向系统的骨折(F1 F3)被三代方解石胶结水泥(Cc1 Cc3)和随机的骨折被Cc1和Cc2巩固了。这个证据结构渗透率是瞬态的,连续集的压裂增添了新的途径液体迅速被方解石沉淀和密封18,70年]。根据理论模型,面向现有骨折的存在适当的复活防止形成新的压裂事件(10]。因此,一个新的压裂集开发当前断裂系统恢复由方解石沉淀凝聚强度(10]。方解石胶结物的Cc1通过时间Cc3不同地球化学表明,流体通路,路径长度(与不同的裂缝大小有关),在推力和流动的程度交互改变成核(区域开发过程)和增长(推力滑动面传播),证实了不同流体成分和温度获得成群同位素。在相同的位置,一项研究[42]记录裂缝的分布开发的下盘和讨论的渗透率属性下盘损伤区域的孔隙度创造和阻塞过程基于结构分析和横切静脉之间的关系。这些作者还得出结论,下盘损伤区域必须被视为一个低质量的油藏模拟因为任何孔隙胶结密封的快速的发展,在压裂过程(42]。

以上所描述的场景和模型之间的比较提出了阿曼山脉(26)强调,流体行为在抽插在不同的地质环境大大不同。特别是,方解石胶结物的分析沉淀在断层带的两项研究表明,逆断层作为横向流体迁移壁垒,但优惠路径信道化液体沿推力飞机(纵向排水管)。在研究露头,液体在下盘的顶壁,因为没有达到核心不透水断层岩(层状碎裂岩)和不同的流体沿推力平面向上迁移和挂墙。相比之下,在阿曼的露头26),液体沿逆冲断层和迁移到下盘,唯一的同构造裂缝出现的块中。我们的贡献,26)突出的重要性,很好地理解压裂的时机和相关流体为了描述断层带的液压行为。

6。结论

研究将取代一个接近垂直的上白垩统碳酸盐继承位于南部桑特Corneli-Boixols背斜的肢体,在南部比利牛斯山脉。结构数据和岩石学和地球化学分析断层带内的synkinematic方解石脉发达约束结构的演变渗透率和推力密封功能,并提供洞察paleofluid系统抽插的时候:(我)变形机制的异构分布在断层带导致强大的主机故障核心内岩石溶解和方解石沉淀中静脉损伤区(2)断层带的演变导致向上传播的错误提示,分布式生产过程中变形区和后续故障的传播(滑动面),类似于模型已经提出了正断层变形碳酸盐岩。在这个进化,不同的变形和流体历史断层的下盘和挂墙表明核心作为一个横向的障碍由于其低渗透与层状碎裂岩安排和相关矩阵胶结。在下盘,三个面向系统的断裂系统(F1 F3)和面向随机骨折期间发达进步的变形。下盘的结构性渗透率损伤区瞬态,和连续的压裂增添了新的途径液体,但迅速被方解石沉淀。相比之下,在顶壁,只有面向随机的骨折(3)三个方解石胶结物(Cc1 Cc3)沉淀在断裂下盘的系统开发。的岩石学和地球化学Cc1 Cc3揭示一个渐进的变化从渗流流体来源和/或成分之间的大气流体温度42和51°C之间的热形成的向上迁移水域温度105 - 117°C。另一方面,只有一个水泥(Cc4)方解石沉淀在顶壁和故障核心从热形成水域95°C。这些地层流体可能是开除白垩纪碳酸盐和迁移期间向挂壁沿推力平面变形。之间的比较研究和之前的数据报道东部的桑特Corneli-Boixols背斜同样揭示了流体在postfolding流体系统的方案和演化阶段的变形在整个背斜

数据可用性

所有数据用于支持本研究的结果包括在本文中。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

本研究进行了框架内的Direccion一般de Investigacion Cientifica y Tecnica西班牙项目(pgc2018 - 093903 b - c22) (Ministerio de Ciencia Innovacion y大学/ Estatal de Investigacion通讯社的记者/洋底Europeo de Desarrollo区域联盟的欧洲)和族Consolidat de Recerca”Geologia Sedimentaria”(2017 - sgr - 824)。的博士研究支持DM-L FPI2016 (bes - 2016 - 077214),西班牙从MINECO程序。