为了探索地史时期海洋天然气水合物背景下沉积记录，根据“将今论古”原理，对现代海洋天然气水合物背景下沉积物(IODP311航次样品)自生黄铁矿和晚元古代陡山沱组底部“盖帽”白云岩中黄铁矿组合进行了晶体形貌结构、稳定同位素组成和分布特征等研究对比，进一步证实了“盖帽”白云岩的形成与“雪球”事件结束后的海底甲烷事件有关。 天然气水合物(gas hydrate)是一种在高压低温条件下，由烃类气体(主要为甲烷)与水组成的一种冰状固态物质，主要分布于海底、极地永久冻土区及深水湖泊沉积物中。由于天然气水合物蕴藏着地球上最大碳库资源，是潜在的未来能源资源，目前己成为世界各国的重要研究对象。国际综合大洋钻探计划(IODP)311航次是针对海洋天然气水合物研究的专门航次，于2005年在东北太平洋Cascadia大陆边缘实施。在横切整个大陆边缘、水深约在900～2200m范围内共实施钻探了5个站位(U1325、U1326、U1327、U1328、U1329)，分别代表水合物的不同演化阶段，从最早出现于最西边的初始共生脊(U1326)到最后出现在东边界限的稍浅区域(U1329)。其中U1328站位代表了流体和气体流动活跃的冷泉位置.共采集沉积物岩芯长度1217.76m。新元古代“雪球事件”结束后沉积的陡山沱组底部“盖帽”白云岩，由于其具有极低碳稳定同位素记录(-48‰PDB)被认为与当时海底的甲烷(水合物)事件有关，是目前国际上探索地史时期古水合物背景沉积记录的成功例子之一。 本文系统地研究了IODP311航次的652个沉积物样品，样品来自所有5个站位，采样间隔大约为1.5m。进行了沉积物中自生黄铁矿的形态、硫稳定同位素特征和形成原因等研究，取得主要进展包括：①黄铁矿形态主要有球状、草莓状、树枝状、有孔虫壳体充填状和棍状等多种形态，由无数圆形的微小莓粒或微小立方体组成。通常，莓球状黄铁矿被认为是生物成因的，但是在水合物背景下，立方体状的黄铁矿可以通过H2S交代细菌细胞和无机作用共同形成。②在代表现代冷泉位置的1328站位中，黄铁矿δ34S整体显示随着深度的增加，显示出正偏的特征，指示着SO42。补给不足的相对封闭的硫酸盐还原体系。而在1325，1327站位中，黄铁矿δ34S随着深度的增加，整体显示出负偏的特征，指示着SO42-补给充足的环境。甲烷通量的变化影响着SO42-环境相对的封闭或开放。在所有的站位中，δ34S最高值高达53.65‰CDT，可能是硫酸盐在硫酸盐甲烷交界面(SMI)上迅速还原导致的分馏减小和硫酸盐被多次还原的累积效应。③黄铁矿的硫同位素显示负偏且变化平缓的位置，与固体水合物存在的位置有一定对应，但并非严格的对应关系。④硫酸盐一甲烷界面在富甲烷和含天然气水合物的海洋沉积区已经成为一个重要的生物地球化学识别边界。在硫酸盐一甲烷界面之上，沉积物中硫酸盐因参与分解有机质和甲烷厌氧氧化反应而被消耗，其界面之下沉积物中甲烷含量逐渐增加。 新元古代“雪球事件”后沉积的“盖帽”白云岩在全球广泛分布，碳同位素表现出强烈的负偏(-48‰PDB)，其成因被认为与甲烷源有关。通过对湖北宜昌长阳、雾河和花鸡坡地区“盖帽”白云岩的碳氧硫稳定同位素特征和自生矿物特征的研究，发现“盖帽”白云岩上部碳稳定同位素也存在强烈的负偏，黄铁矿形态主要有疑似有孔虫的形态、草莓状、立方体等，黄铁矿的硫稳定同位素显示异常的正偏，δ34S最低值为-19.78‰CDT，最高值高达45.04‰CDT。此外，露头上还发现了鳞片状、玫瑰花状重晶石夹层等。由此认为，三峡地区陡山沱组底部“盖帽”白云岩的成因与新元古代“雪球事件”之后甲烷冷泉活动有关，很可能反映了当时甲烷水合物的分解和释放事件。 综上所述，黄铁矿及其硫同位素特征是探索水合物地质背景的一种新指标，结合其他地化指标可以更好地示踪水合物的存在，也对研究地史时期天然气水合物背景下沉积记录同样具有重要的指示意义。