【摘 要】
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冷泉系统中的CH4 主要通过对流和扩散的方式向海底运移,在运移至浅表层沉积物中,CH4 会与海水中向下扩散的SO42-发生甲烷缺氧氧化作用(AOM),转化为溶解无机碳(DIC).一部分DIC 通过自生碳酸盐矿物的沉淀被消耗,剩余的可能继续向海底运移进入水体.此外,海底浅层沉积物中的有机质氧化和硫酸盐还原作用(OSR)也是DIC通量的主要贡献值之一.海底界面的CH4 和DIC 通量对于海水CO2 乃
【机 构】
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中国科学院广州地球化学研究所边缘海地质重点实验室,广州 510640 中国科学院南海海洋研究所边缘
【出 处】
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第三届深海研究与地球系统科学学术研讨会
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冷泉系统中的CH4 主要通过对流和扩散的方式向海底运移,在运移至浅表层沉积物中,CH4 会与海水中向下扩散的SO42-发生甲烷缺氧氧化作用(AOM),转化为溶解无机碳(DIC).一部分DIC 通过自生碳酸盐矿物的沉淀被消耗,剩余的可能继续向海底运移进入水体.此外,海底浅层沉积物中的有机质氧化和硫酸盐还原作用(OSR)也是DIC通量的主要贡献值之一.海底界面的CH4 和DIC 通量对于海水CO2 乃至海水—大气CO2体系的影响有重要意义.
其他文献
近年来,世界范围内天然气水合物的科学钻探和国家级资源调查的成果极大地推动了水合物形成富集规律和成藏机制的研究,特别是在墨西哥湾水合物联合工业计划中,首次将"含油气系统"的理论运用到水合物的勘探中,进而提炼出"水合物油气系统"(Gas hydrate-petroleum system)的概念.
冷泉,是海底地层中的低温流体(相对于海底热泉),以喷出或渗漏方式释放到海水中的现象.冷泉和与冷泉关联的海底地层中流体的聚集和运移,伴生的生物群落,改造的海底地貌和沉积物等组成一个完整的冷泉系统.
南海北部陆坡区的神狐海域是我国首个海洋天然气水合物获取的区域.然而,受海底峡谷群侵蚀作用的影响,地层对比和沉积相识别的难度较大,对该区域典型地震相-沉积相描述、成因机制分析、空间匹配关系的缺少精细的研究,特别是第四纪以来的沉积演化较少涉及,对该区域水合物"不均匀性"分布的关键控制因素尚不明确.
天然气水合物是甲烷等小分子被包裹在水分子形成的笼状结构中形成的非化学计量性晶体物质,主要分布在海底及永久冻土区,是一种具有重大商业前景的新型替代能源.运用分子动力学模拟的手段,我们开展了天然气水合物的成核及晶体生长、有限尺寸空间内水合物的相转变行为、水合物晶体中的特殊物质传递及热传递行为机理等研究,并且发展了天然气水合物分子动力学模拟模型及方法,设计和编写了其分子动力学计算软件,在天然气水合物生长
在海洋早期成岩作用过程中,沉积铁组分主要以(氢)氧化物、硅酸盐、碳酸盐和硫化物等矿物形式存在,并且伴随有机质的分解过程和氧化还原条件的改变而发生溶解、迁移和固定(Roberts and Weaver,2005).
浅部微生物降解气和深部干酪根裂解气是天然气水合物油气系统的气源要素.由于微生物气和热成因气形成过程中的碳同位素分馏效应以及产物化学组成的差异,因此Whiticar(1986)利用δ13CCH4 值和C1/C2+值判定烃类气体的生成机制.微生物成因气主要成分为甲烷(C1/C2+＞1000),且甲烷以贫13C(--85‰ ＜ δ13C ＜ -60‰,PDB).
全球天然气水合物广泛地分布于永久冻土带和海洋地区,其开采潜力日益成为学者研究重点.无论是实验室模拟研究,还是数值分析探讨,目前对天然气水合物开采潜力的评价还局限于开采工艺的研究上.但深究天然气水合物形成机理可知,无论采用何种开采工艺,对储藏本身蕴含天然气水合物量都无影响,只会影响开采效益和产出利用量.然而,正是合理正确地选取试采藏重点区域才是水合物开采利用的前期核心工作.
麻坑是流体运移活跃的标志,与下部流体运移通道相联系,不仅指示了天然气的聚集和运移,同时使得海底沉积结构不稳定,造成沉积层坍塌、海底滑坡等地质灾害.由此可见麻坑及其下部流体运移通道的研究可以为油气成藏提供重要依据,同时对于海底稳定性以及环境方面也意义重大.
第四纪、晚更新世、早白垩纪、侏罗纪均发现了甲烷水合物渗漏活动.圣巴巴拉盆地、墨西哥湾和日本领海等均报道了有孔虫δ13C 对甲烷渗漏的记录.研究表明甲烷渗漏引起的孔隙水DIC 变化是有孔虫δ13C偏负的主因;底栖内栖种有孔虫Uvigerina 不易受到海水有机物分解造成的海水DIC 变化的影响.
作为特殊的地质流体,海底烃类物质的渗漏并形成天然气水合物的过程将会导致沉积物元素、微生物、自生矿物和碳酸盐岩地球化学等许多方面的异常,这些异常对海底浅表层天然气水合物的形成和产出具有直接或间接的指示作用,可以用来反演渗漏型天然气水合物的形成和保存条件.当然,这些矿物学和地球化学指标之间既有区别又有关联,需要因地制宜地给予分析和判别,包括矿物组成、元素含量和化学赋存状态、微生物作用等多方面的综合研究