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1.
硫酸盐-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-甲烷界面之上,沉积物中的硫酸盐因参与分解有机质和甲烷厌氧氧化反应而被消耗,而界面之下沉积物中的甲烷则不断生成,含量逐渐增加.根据该界面附近硫酸盐浓度和甲烷浓度的变化特征,可以判断该区甲烷流体通量的大小,从而指示下伏天然气水合物的可能赋存状况.南海北部陆坡的柱状沉积物孔隙水数据的分析显示,其硫酸盐-甲烷界面埋深比较浅,表明该海域的甲烷通量较高.这种高甲烷通量很可能是由下伏的天然气水合物所引起的,并暗示着该区下伏海底可能有天然气水合物沉积层赋存. 相似文献
2.
海洋沉积物中的硫酸盐-甲烷反应界面（SMI）的深度变化能够指示下伏甲烷水合物的赋存状态。本文通过对南海北部陆坡天然气水合物潜在分布区沉积物间隙水化学和自生碳酸盐氧、碳同位素组成资料系统分析和对比,探讨了南海北部陆坡沉积物的SMI深度空间变化对下伏甲烷水合物的赋存状态的指示意义。结果表明,南海北部陆坡沉积物的SMI的深度呈现出从西南-东北变浅的趋势,这一趋势与自生碳酸盐的碳同位素组成揭示的甲烷释放量增大趋势有很好的对应关系,进而表明在南海北部陆坡从西南-东北甲烷水合物的埋藏深度变浅或者甲烷水合物的分解程度增大。 相似文献
3.
在富甲烷和含天然气水合物的海洋沉积物中,硫酸盐-甲烷界面（SMI）正逐步为大家所认识,被看作一个基本的生物地球化学氧化还原作用边界。SMI之上沉积物富硫酸盐,其下贫硫酸盐和富甲烷。SMI是一个很薄的带,甲烷的厌氧氧化作用是通过甲烷氧化作用完成的。在甲烷氧化作用过程中,甲烷和硫酸盐被消耗,形成溶解无机碳（DIC）和硫化氢（HS^-）,反应式如下： 相似文献
4.
南海东北部硫酸盐还原-甲烷厌氧氧化界面——海底强烈甲烷渗溢的记录 总被引：4，自引：0，他引：4
南海东北部沉积物顶空气甲烷含量较高,海底存在明显的甲烷渗溢现象。该海域6个沉积物岩心的孔隙水硫酸盐浓度和顶空气甲烷含量随深度变化而变化,出现明显的硫酸盐-甲烷互相消耗区域,硫酸盐和甲烷浓度均急剧下降。HD109、HD170、HD196A、HD200、HD319和GC10等6个岩心的硫酸盐还原-甲烷厌氧氧化界面(SMI)分别位于704、911、728、636、888、792cm处,完全落入全球水合物区富甲烷环境的SMI深度范围之内。强烈的甲烷渗溢过程使得硫酸盐-甲烷互相消耗作用加剧,并形成浅的SMI。浅的SMI显示了东北部存在强烈的甲烷渗溢活动以及强烈的甲烷厌氧氧化作用,具有天然气水合物成藏的典型特征。 相似文献
5.
在高压和低温的稳定条件下 ,某些气体可以与水结合在一起形成固体———天然气水合物。在许多有甲烷供给的海洋沉积物中存在形成水合物的条件。大陆边缘的地震反射剖面表明在海底上部几百米的沉积物中通常存在天然气水合物 ,其下伏更深的地带则含游离气。若大量甲烷储集在这些储集层中 ,溢出的天然气可能在气候变化期间扮演重要角色。事实上海洋沉积物中的天然气水合物储层可能是地球上最大的化石燃料储集层。在此 ,我们报告了作为气水合物和游离气储集在大西洋西部布莱克海脊沉积层系内的原地甲烷丰度的直接测量。我们的结果表明作为固体气… 相似文献
6.
天然气水合物的上界面——硫酸盐还原-甲烷厌氧氧化界面 总被引：3，自引：0，他引：3
栾锡武 《海洋地质与第四纪地质》2009,(2)
定义了海域天然气水合物成矿带的上界面。指出在地球深部存在最原始的、从根本上不依靠光合作用来生存的生命系统。根据对ODP岩心样品中微生物数量的统计,海底以下沉积层中的生物数量可能占据全球原核生物总量的70%,其生物总碳量和地球表面所有植物的碳总量相当。地球内部如此巨大的生物总量应该在地壳中的气体分布等方面起着重要作用。甲烷在地壳层中广泛存在,并主要是微生物成因的。微生物产甲烷的途径主要有两个,一是二氧化碳还原,另一个是醋酸盐发酵。相应地,参与产甲烷的微生物菌群主要是产甲烷菌和食醋酸菌。甲烷在沉积层中的厌氧氧化是一个不争的事实。该过程发生在海底以下一个非常局限的区带,称为硫酸盐还原-甲烷厌氧氧化区带。通常,这个区带很窄,仅为一个面,因此,硫酸盐还原-甲烷厌氧氧化区带又称硫酸盐还原-甲烷厌氧氧化界面。这是一个基本的生物地球化学界面,在功能上它起到屏蔽甲烷向海底和大气逸散的作用,是一个巨大的甲烷汇。甲烷的厌氧氧化同样是一个由微生物介导的过程,参与此过程的微生物主要是食甲烷古菌和硫酸盐还原菌。硫酸盐还原-甲烷厌氧氧化界面在海洋沉积层中一般深可达海底以下上百米,浅可至海底。此界面为天然气水合物的上界面,该界面以上没有甲烷... 相似文献
7.
《海洋地质前沿》2017,(7)
SH-CL13、SH-CL16与SH-CL17站位位于南海北部神狐东南海域BSR发育区内。地球化学分析结果显示,SH-CL16与SH-CL17柱状样孔隙水中的氯离子(Cl~-)浓度及氢同位素(δD)值分别随深度明显降低和升高,指示下伏沉积物可能发育水合物。3个站位的浅表层沉积物甲烷通量很低,甲烷通量的大小控制了SMI的深浅和硫酸盐通量。孔隙水SO_4~(2-)浓度变化趋势及δ~(13)C_(DIC)值表明,在浅表层沉积物中硫酸盐消耗均由有机质硫酸盐还原作用(OSR)所控制,甲烷缺氧氧化作用(AOM)发生在较深的层位。综合地球化学和地球物理研究成果,3个站位位于水合物有利发育区内,由此推测神狐东南海域可能发育扩散型水合物,具有良好的水合物勘探前景。 相似文献
8.
海底沉积物-水界面溶解甲烷渗漏不仅是海底天然气水合物的存在标志和分解释放途径,也是冷泉生物群落的物质和能量来源,因其对海洋环境乃至全球变化的可能重要影响而日益引起人们关注,而海底原位观测及渗漏甲烷通量估算是理解上述问题的关键。目前国际上有两种较为成熟的海底甲烷通量观测方法:1流体渗漏速率原位测量配以室内甲烷浓度分析;2底栖室流体连续取样配以室内甲烷浓度分析,前者能灵敏反应冷泉渗漏速率的时序变化,而后者具有较高的甲烷通量测量准确度。随着甲烷传感器技术的发展,原位测量方法将大大提高甲烷通量测量精度、时间和分辨率。在可移动式观测平台上搭载甲烷传感器,同时进行近海底界面微尺度甲烷浓度梯度测量和湍流观测,不仅能够精细刻画近海底甲烷浓度变化、渗漏通量变化,并且非封闭环境能够最大限度地避免沉积物-水界面遭受扰动,使观测数据更接近海底真实环境,这成为未来海底原位观测的主要发展方向之一。除此之外,特征冷泉生物群落的分布已被广泛应用于将个别测量站位的观测结果扩展到整个区域的甲烷渗漏流量估算。目前,国外学者已经对部分典型海底冷泉区进行了渗漏甲烷通量估算,发现每个渗漏系统每年通过溶解形式向海水释放甲烷量约为6×103~1.35×107 mol,并且甲烷渗漏在时间上和空间上都是多变的,但还没能将单个冷泉系统的通量估算延伸到更大的时空尺度,这成为深入研究海底甲烷储库及其在全球碳循环和气候变化中的作用的瓶颈之一。 相似文献
9.
X-射线衍射和扫描电镜观察表明,采自南海北部琼东南盆地的沉积物样品中有天然气水合物和甲烷渗漏指示意义的自生碳酸盐、硫酸盐和草莓状framboids黄铁矿,自生矿物组合和显微结构特征与冷泉沉积物类似,属微生物成因。沉积物孔隙水化学组分分析结果显示,随着埋藏深度加深,SO42-,Ca2+,Mg2+和Sr2+浓度明显降低,Mg2+浓度与Ca2+浓度和Sr2+浓度与Ca2+浓度的比值急剧增加,这些地球化学特征与世界上天然气水合物产区的浅表层沉积物孔隙水中离子浓度异常吻合较好,暗示采样站位深部可能有油气或天然气水合物藏。 相似文献
10.
在天然气水合物发育区海底沉积物中甲烷厌氧氧化作用(AOM)是碳循环的重要组成部分。通过定量计算表层沉积物中甲烷迁移转化通量,可以更准确评估甲烷来源碳对沉积物碳库和海洋深部碳库影响。本文利用反应―运移模型对采集于南海神狐水合物发育区两个站位(SH-W19-PC、SH-W23-PC)采集的孔隙水SO_4~(2-)、溶解无机碳(DIC)、Ca~(2+)剖面进行拟合,同时对DIC碳同位素进行分析,确定近海底沉积物中的碳循环。研究显示两个站位孔隙水中SO_4~(2-)和Ca~(2+)浓度在剖面上随深度呈线性减少,DIC浓度随深度逐渐增加,其δ~(13)C_(DIC)值随深度逐渐降低至约-25‰,表明两个站位存在一定程度的AOM。模拟计算两个站位沉积物孔隙水溶解甲烷向上的通量分别为25.9和18.4 mmol·m~(-2) a~(-1),AOM作用产生的DIC分别占其总DIC量的70.7%和60%。由沉积物向海水中释放的DIC通量占DIC汇的约60%。因此,在天然气水合物发育区向海底渗漏甲烷大部分以DIC的形式进入上覆海水,这些具有极负碳同位素值的甲烷来源的DIC可能对局部深海碳库产生一定的影响。 相似文献
11.
南海神狐天然气水合物系统沉积物中自生黄铁矿的特征研究 总被引：1，自引：0，他引：1
南海神狐海域是中国最重要的天然气水合物调查研究区之一，为了解水合物存在对沉积物地球化学环境的影响，对采自神狐海域W19B井位的沉积物样品进行了矿物学和地球化学研究。X射线衍射分析和主量元素结果显示部分层位有异常高含量的硫化物（主要为黄铁矿）。扫描电镜结果表明随着样品深度的增加，黄铁矿的晶面、晶棱更加明显，且集合体形态呈现聚莓→单莓→细粒的变化趋势，扫描电镜还观察到草莓状黄铁矿向细粒自形黄铁矿转化的中间产物。在53.0 mbsf（meters below seafloor）和140.4 mbsf层位均发现异常高含量的黄铁矿。其中140.4 mbsf层位黄铁矿充填有孔虫壳体的现象普遍，并伴有大量柱状黄铁矿产出，可能与有机质和甲烷厌氧氧化相关，但主导作用应为甲烷厌氧氧化，该层位可能位于古硫酸根-甲烷界面（sulfate-methane interface，SMI）附近。根据所得结果，推测地质历史时期中甲烷异常渗漏事件的发生，致使向上的甲烷通量增加，推动SMI上移，导致53.0 mbsf和140.4 mbsf界面处因甲烷厌氧氧化而形成大量黄铁矿。多个黄铁矿富集层的存在可能表示沉积史中曾发生多期次的深部流体渗漏或者天然气水合物的分解活动。 相似文献
12.
Xianrong Zhang Jianming Gong Zhilei Sun Jing Liao Bin Zhai Libo Wang Xilin Zhang Cuiling Xu Wei Geng 《海洋学报(英文版)》2021,40(9):23-32
Cold seeps are pervasive along the continental margin worldwide,and are recognized as hotspots for elemental cycling pathway on Earth.In this study,analyses of pore water geochemical compositions of one-400 cm piston core(S3) and the application of a mass balance model are conducted to assess methane-associated biogeochemical reactions and uncover the relationship of methane in shallow sediment with gas hydrate reservoir at the Makran accretionary wedge off Pakistan.The results revealed that approximately 77% of sulfate is consumed by the predominant biogeochemical process of anaerobic oxidation of methane.However,the estimated sulfate-methane interface depth is-400 cm below sea floor with the methane diffusive flux of 0.039 mol/(m~2·a),suggesting the activity of methane seepage.Based on the δ~(13)C_(DIC) mass balance model combined with the contribution proportion of different dissolved inorganic carbon sources,this study calculated the δ~(13)C of the exogenous methane to be-57.9‰,indicating that the exogenous methane may be a mixture source,including thermogenic and biogenic methane.The study of pore water geochemistry at Makran accretionary wedge off Pakistan may have considerable implications for understanding the specific details on the dynamics of methane in cold seeps and provide important evidence for the potential occurrence of subsurface gas hydrate in this area. 相似文献
13.
Dissolved inorganic carbon (DIC) and its carbon isotopic composition in sediment pore waters from the Shenhu area,northern South China Sea 总被引：2，自引：0，他引：2
Tao Yang Shao-Yong Jiang Jing-Hong Yang Ge Lu Neng-You Wu Jian Liu Dao-Hua Chen 《Journal of Oceanography》2008,64(2):303-310
The Shenhu area is one of the most favorable places for the occurrence of gas hydrates in the northern continental slope of
the South China Sea. Pore water samples were collected in two piston cores (SH-A and SH-B) from this area, and the concentrations
of sulfate and dissolved inorganic carbon (DIC) and its carbon isotopic composition were measured. The data revealed large
DIC variations and very negative δ
13C-DIC values. Two reaction zones, 0–3 mbsf and below 3 mbsf, are identified in the sediment system. At site SH-A, the upper
zone (0–3 mbsf) shows relatively constant sulfate and DIC concentrations and δ
13C-DIC values, possibly due to bioturbation and fluid advection. The lower zone (below 3 mbsf) displays good linear gradients
for sulfate and DIC concentrations, and δ
13C-DIC values. At site SH-B, both zones show linear gradients, but the decreasing gradients for δ
13C-DIC and SO4
2− in the lower zone below 3 mbsf are greater than those from the upper zone, 0–3 mbsf. The calculated sulfate-methane interface
(SMI) depths of the two cores are 10.0 m and 11.1 m, respectively. The depth profiles of both DIC and δ
13C-DIC showed similar characteristics as those in other gas hydrate locations in the world oceans, such as the Blake Ridge.
Overall, our results indicate an anaerobic methane oxidation (AMO) process in the sediments with large methane flux from depth
in the studied area, which might be linked to the formation of gas hydrates in this area. 相似文献
14.
In order to investigate the response of authigenic minerals to gas hydrate geo-systems, the biogeochemical processes and its induced mineralization were predicted by employing the comprehensive reactive transport modeling approach. Based on the available data extracted from the northern continental slope area of the South China Sea, a 1-D vertical column model was developed. Three cases with different upward methane flux rates and three cases with different mineral compositions, i.e., a total of six cases were designed to investigate the effects of variations in the depth of sulfate methane transition zone (SMTZ) and in the mineral composition on the formation of authigenic minerals. The simulation results indicate that the SMTZ depth influenced by both the upward methane flux rate and the initial composition played an important role in the formation of authigenic minerals. The AOM reaction is intensive at the interface, and the precipitation amount of calcite is large, which is mainly controlled by AOM. When the methane leakage rate is 20 times higher than the base case, aragonite starts to precipitate. During the simulation, oligoclase, k-feldspar, smectite-Na, smectite-Ca, chlorite dissolved. Our study specific to this area as a starting point may provide a quantitative approach for investigating carbonate and pyrite formation in hydrate-bearing sediments accounting for methane oxidation and sulfate reduction. The method presented here and the model built in this study can be used for other sites with similar conditions. In addition, this study may serve as an indication for the potential natural gas hydrate reservoir in depth, and is also significant for marine carbon and sulfur cycle. 相似文献
15.
深海,特别是天然气水合物区的沉积物-孔隙水体系中,Ba循环受到孔隙水中的硫酸盐(SO24-)和甲烷(CH4)之间的氧化还原反应的强烈制约。沉积物中"Ba峰"的存在体现了SO2-4亏损的长时间累积效应,并与海平面变化制约下的天然气水合物分解有关。南海北部陆坡ODP1146站钻孔上部深度185m沉积物中发育了4个"Ba峰",其中发育于深度约58m的"Ba峰"(F3)与当前SO2-4-CH4反应界面(SMI)深度一致,推断其他3个"Ba峰"(F1、F2和F4)对应的SMI深度分别约为24m、46m和84m。"Ba峰"最大峰值与沉积物Cl通量减小和冰期-间冰期转换带的对应性表明:在冰期,海平面大幅度降低诱发的浅水区(如东沙群岛附近)天然气水合物的分解持续释放了低盐度、高浓度CH4流体,其中部分流体迁移至ODP1146站所在的陆坡区沉积物中,导致了间隙水中SO2-4的持续亏损和自生Ba的长时间累积,结果在冰期-间冰期转换阶段形成显著的"Ba峰";同时,部分逸散于大气中的CH4加快了冰期的结束。在距今约50万年的冰期-间冰期旋回制约下的海平面周期性变化过程中,南海北部浅水区天然气水合物分解释放的低盐度和高浓度CH4流体也间歇地迁移至深水陆坡沉积区,导致了多个"Ba峰"的形成和沉积埋藏。"Ba峰"可以用于评价历史时期南海北部陆坡天然气水合物分解释放甲烷通量的变化。 相似文献
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南海北部天然气水合物研究进展 总被引：11，自引：0，他引：11
天然气水合物是一种新型的储量巨大的绿色能源,是目前世界各国研究界的研究热点之一。我国以及美国、日本、印度、韩国等国家都采集到了天然气水合物的实物样品。虽然我国对天然气水合物的研究起步较晚,但近年来的研究已经取得了飞速的进步,而且也于2007年5月在南海北部陆坡的神狐海域成功采集到天然气水合物的实物样品,这是在南海海域首次获取天然气水合物实物样品,证实了南海北部蕴藏着丰富的天然气水合物资源,标志着我国天然气水合物调查研究水平又上了一个新的台阶。目前,南海北部陆坡已经作为我国天然气水合物未来开发的战略选区之一。在总结我国天然气水合物以往十几年研究工作的基础上,综述了我国天然气水合物近年来在南海北部的地质、地球物理、地球化学3个方面的研究进展,提出了未来天然气水合物勘探和研究的方向和建议。 相似文献
17.
Geochemistry of pore waters from the Xisha Trough, northern South China Sea and their implications for gas hydrates 总被引：2，自引：0，他引：2
Shao-Yong Jiang Tao Yang Lu Ge Jing-Hong Yang Hong-Fei Ling Neng-You Wu Jian Liu Dao-Hua Chen 《Journal of Oceanography》2008,64(3):459-470
This paper reports all available geochemical data on sediments and pore waters from the Xisha Trough on the northern continental
margin of the South China Sea. The methane concentrations in marine sediments display a downhole increasing trend and their
carbon isotopic compositions (δ
13C = −25 to −51‰) indicate a thermogenic origin. Pore water Cl− concentrations show a range from 537 to 730 mM, and the high Cl− samples also have higher concentrations of Br−, Na+, K+, and Mg2+, implying mixing between normal seawater and brine in the basin. The SO4
2− concentrations of pore waters vary from 19.9 to 36.8 mM, and show a downhole decreasing trend. Calculated SMI (sulfate-methane
interfaces) depths and sulfate gradients are between 21 and 47 mbsf, and between −0.7 and −1.7 mM/m, respectively, which are
similar to values in gas hydrate locations worldwide and suggest a high methane flux in the basin. Overall, the geochemical
data, together with geological and geophysical evidence, such as the high sedimentation rates, high organic carbon contents,
thick sediment piles, salt and mud diapirs, active faulting, abundant thermogenic gases, and occurrence of huge bottom simulating
reflector (BSR), are suggestive of a favorable condition for occurrence of gas hydrates in this region. 相似文献