断层带流体活动特征

随着对断层圈闭油气藏勘探实践的不断深入和认识的不断积累，有关断层带中流体的重要作用也越来越受到人们的重视。

长期以来对于断裂带研究只注重了其构造地质学的意义，忽视了它在流体活动中的作用。各种类型流体的存在对断裂构造的形成和发展有着非常重要的影响。断裂构造是流体的主要输导系统，是控制流体运移的重要因素，断裂带可起汇集水流的作用，或作为渗透屏障，起阻碍流体迁移的作用（R.J.Knipe，1995）；另一方面，流体直接或间接参与了构造作用，影响了断裂带的断裂强度及地震活动。人类的地质矿产勘查与油气勘探实践表明，许多矿产的形成和聚集与断裂作用密切相关，许多含油气盆地中油气聚集也与断裂作用密切相关，因而加强断裂带流体的研究不仅有助于断裂带流变学的作用过程和断裂作用机理研究，而且还能为断裂带有密切成生关系矿床的勘探提供依据。

1.3.3.1 断裂带流体基本特征

断裂带流体来源包括以下几种：(1)岩石孔隙水和岩石成岩、变质过程中矿物脱水；(2)地下水循环中带入的水（Kerrich et al.1984）；(3)岩浆中排出流体或幔源流（Hickmanet al.1995）；(4)有机质成熟过程中产生的流体和碳氢化合物（Moore et al.1992）。

断裂带流体的成分变化较大，这主要受流体来源、水岩相互作用、断裂特征等因素影响（Parry，1994）。据Sibson（1994）研究，断裂强度在破裂前最小，而在破裂后达到最大。流体压力则在破裂后由于破裂自封闭开始逐渐积累。通常，静水和超静水压力带具有较高流体流量与较高的水岩相互作用速率，特别是近地表地带，而静岩压力带则往往具有低的流体流量和水岩相互作用速度。

1.3.3.2 断裂带水岩相互作用

断裂带水岩相互作用导致新胶结物的形成或矿物蚀变，或者以脉的形成沉淀，长期持续活动的断裂带，伴随断裂周期性的活动方式，流体周期性侵入可重复破坏旧矿物并产生新的矿物，这必然会改变断裂岩的强度并进而影响断裂活动。

断裂带脉的形成是流体活动的主要产物，断裂脉体及其流体包裹体中都存在多期流体作用和活动的痕迹。断裂带脉的充填现象是断裂成生活动中物质迁移重新分配的证据。它的形成与断裂的周期性活动有关，周期性活动断裂产生的流体波动性以及由此产生的断裂带渗透率的变化。实验资料表明，断裂活动与停止的周期性以及水热变化都可以显著影响断裂带渗透能力。断裂带的胶结作用和重复复活产生破裂和角砾岩化，相应地使断裂带渗透性呈周期性的增强和减弱（Kickman，1995）。由于断裂带中具有高速溶解搬运作用的特征，溶解搬运物质的重新分配与沉淀可导致断裂带渗透率降低，并形成断裂带与围岩之间的非渗透性隔层。

1.3.3.3 断裂带周期性脉的成因模式

断裂带脉的充填有两种类型：断裂充填脉和边缘伸展脉。断裂脉的特征包括动态、分布和内部组构与剪切应力的变化、流体压力近地表主应力方向有密切关系，Robert等（1995）将周期性脉的形成划分为四个阶段，即破裂前阶段、破裂阶段、破裂后阶段和封闭阶段。以逆断层的形成为例：

1）破裂前阶段。剪切应力增加，σ1为水平方向，σ3为垂直方向。水平挤压使断裂脉和剪切带产生无震变形，导致各向同性岩石中近水平伸展脉的形成。断裂带封闭部分的存在一方面阻止这些流体域的增大；另一方面又导致流体沿断裂两侧的近水平应力破裂扩容或贮存（Cox，1995）。断裂充填脉中可见柱状构造的塑性变形和再结晶石英，有时可见指示反转运动的水热生成的平滑纤维构造，伸展脉则可见裂隙封闭构造，近水平流体包裹体面，垂直电气石纤维和裂缝充填构造。

2）破裂阶段。压力封闭体的裂开和流体压力下降，同时流体压力沿断裂向上运移，在扩容交会点产生断裂角砾。另外的一个原因是不同部位和微裂隙中流体的分离产生的。破裂加强断裂脉中塑性变形岩石矿物的再结晶。

3）破裂后阶段。以局部的垂向和水平主应力轴的反转为特征。这种瞬时应力反转发生于断裂作用形成之后。

4）封闭阶段。局部瞬时应力反转之后，水平方向上主应力σ1将再作用于断裂，破裂后流体压力的下降和更深源流体的上升将有助于石英沉淀，同样，受流体压力下降而不能混合的流体将有助于碳酸盐沉淀。这些矿物沉淀将导致断裂带渗透率降低和封闭的形成，进而促进了重结晶作用的发生。随着断裂封闭的产生，内部深压力又重新增大，上述过程不断地重复循环进行。