南海神狐海域沉积物自生黄铁矿和石膏S同位素特征及对甲烷渗漏强度的示踪   总被引：1，自引：1，他引：0  

张美  陆红锋  管红香  刘丽华  邬黛黛  吴能友 《海洋学报(英文版)》2018,37(7):20-27

The northern slope of the South China Sea is a gas-hydrate-bearing region related to a high deposition rate of organic-rich sediments co-occurring with intense methanogenesis in subseafloor environments.Anaerobic oxidation of methane(AOM) coupled with bacterial sulfate reduction results in the precipitation of solid phase minerals in seepage sediment,including pyrite and gypsum.Abundant aggregates of pyrites and gypsums are observed between the depth of 667 and 850 cm below the seafloor(cmbsf) in the entire core sediment of HS328 from the northern South China Sea.Most pyrites are tubes consisting of framboidal cores and outer crusts.Gypsum aggregates occur as rosettes and spheroids consisting of plates.Some of them grow over pyrite,indicating that gypsum precipitation postdates pyrite formation.The sulfur isotopic values(δ~(34) S) of pyrite vary greatly(from –46.6‰ to –12.3‰ V-CDT) and increase with depth.Thus,the pyrite in the shallow sediments resulted from organoclastic sulfate reduction(OSR) and is influenced by AOM with depth.The relative high abundance and δ~(34) S values of pyrite in sediments at depths from 580 to 810 cmbsf indicate that this interval is the location of a paleo-sulfate methane transition zone(SMTZ).The sulfur isotopic composition of gypsum(from–25‰ to –20.7‰) is much lower than that of the seawater sulfate,indicating the existence of a 34 S-depletion source of sulfur species that most likely are products of the oxidation of pyrites formed in OSR.Pyrite oxidation is controlled by ambient electron acceptors such as MnO_2,iron(Ⅲ) and oxygen driven by the SMTZ location shift to great depths.The δ~(34) S values of gypsum at greater depth are lower than those of the associated pyrite,revealing downward diffusion of 34 S-depleted sulfate from the mixture of oxidation of pyrite derived by OSR and the seawater sulfate.These sulfates also lead to an increase of calcium ions from the dissolution of calcium carbonate mineral,which will be favor to the formation of gypsum.Overall,the mineralogy and sulfur isotopic composition of the pyrite and gypsum suggest variable redox conditions caused by reduced seepage intensities,and the pyrite and gypsum can be a recorder of the intensity evolution of methane seepage.  相似文献   

基于修正的GHG-RA模型的三峡库区甲烷排放通量估算     

曹镓玺  李罡  周延  雷光春 《湿地科学》2020,18(2):251-256

利用以往研究中三峡库区的24个监测点的甲烷排放通量实测数据及其年平均气温和降水量数据,对温室气体排放风险评估模型(greenhouse gas risk assessment tool,GHG-RA)的系数进行了修正;利用修正的GHG-RA模型,估算了三峡库区24个监测点的甲烷排放通量;对2018～2117年期间三峡库区的平均甲烷排放风险进行了评价。研究结果表明,利用修正的GHG-RA模型估算的24个监测点的甲烷排放通量的平均值为0.222 mg/(m2·h),与实测值的均方根误差和平均偏差分别为0.12 mg/(m2·h)和0.32 mg/(m2·h);估算的2018～2117年期间三峡库区的平均甲烷排放通量为0.255 mg/(m2·h),甲烷排放风险为中等排放风险。  相似文献   

吉林敦化臌囊薹草泥炭沼泽土壤甲烷产生速率和氧化速率     

李兴丽  王铭  王升忠  段磊磊  温理想  赵婧 《湿地科学》2020,18(4):500-506

以地处长白山区的吉林省敦化市大石头镇东明林场臌囊薹草(Carex schmidtii)泥炭沼泽为研究对象,于2019年7月15日,采集臌囊薹草草丘、丘下和丘间0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm深度的土壤样品,采用室内培养法,培养土壤样品,在连续培养的24 d中,从培养土壤样品的培养瓶中抽取气体样品,测定土壤甲烷的产生速率和氧化速率。研究结果表明,在实验的第24天,臌囊薹草草丘0～30 cm深度土壤的甲烷产生速率最大,为(156.55±83.37)μg/(g·d),在实验的第6小时,土壤甲烷氧化速率最大,为(1.38±0.11)μg/(g·d),二者显著高于丘下和丘间土壤,丘下和丘间土壤甲烷产生速率和氧化速率无显著差异;在垂直方向上,在实验的第24天,草丘10～20 cm深度土壤甲烷产生速率最大;在实验的第16天,丘间10～20 cm深度土壤甲烷产生速率最大;在实验的第12天,丘下0～10 cm深度土壤甲烷产生速率最大;草丘对土壤甲烷的氧化作用在甲烷释放过程中占主导地位,可以有效减少甲烷的排放量,对沼泽碳输出具有重要的调控作用。  相似文献   

天然气水合物赋存区甲烷渗漏活动的地球化学响应特征     

程俊  王淑红  黄怡  颜文 《海洋科学》2019,43(5):110-122

综述了天然气水合物赋存区甲烷渗漏活动的地球化学响应指标的研究进展,分析了应用单一指标识别甲烷渗漏活动各自所存在的问题,包括浅表层沉积物孔隙水中CH_4、SO_4~(2–)、Cl~–等离子浓度随深度的变化;浅层沉积物全岩W_(TOC)(W表示质量分数,TOC表示总有机碳)和W_(TS)(TS表示总硫)之间的相关性及比值;自生碳酸盐岩δ~(13)C和δ~(18)O;自生矿物重晶石、黄铁矿、自生石膏的δ~(34)S;有孔虫壳体和生物标志化合物的δ~(13)C等。结果表明孔隙水中的CH_4、SO4_~(2–)浓度及溶解无机碳的碳同位素组成可以用来识别目前正在发生的甲烷渗漏活动;而沉积物中的WTS、自生矿物的δ~(34)S、钡含量及其异常峰值和生物标志化合物的δ~(13)C等指标的联合使用可以更真实准确地反映地质历史时期天然气水合物赋存区的甲烷渗漏活动。因此,在实际研究过程中,可将孔隙水和沉积物两种介质的多种指标相结合。随着非传统稳定同位素(Fe、Ca、Mg等)和沉积物氧化还原敏感元素(Mo、V、U等)等研究的发展,甲烷渗漏活动地球化学响应指标的研究也将得到拓展,而多种地球化学指标的联合使用将为天然气水合物勘探及其形成分解过程识别研究提供重要的科学依据。  相似文献   

平端深海偏顶蛤(Gigantidas platifrons)实验室蓄养过程鳃部含菌上皮细胞超微结构动态变化研究     

钟兆山  王敏晓  孙园园  王孝程  陈浩  孙妍  李梦娜  李超伦 《海洋与湖沼》2020,51(4):952-959

平端深海偏顶蛤(Gigantidasplatifrons)是南海台西南冷泉区的典型优势物种,鳃丝上皮细胞内共生大量甲烷氧化菌,通过甲烷有氧氧化合成有机物为共生体系提供物质能量,是平端深海偏顶蛤赖以生存的重要能量来源器官,溶酶体在共生体系的营养互作和稳态维持中可能发挥重要作用,本研究使用电镜技术观测了常压培养过程中(0d,30d,90d)平端深海偏顶蛤共生体系中共生菌和溶酶体的动态变化,通过鳃上皮含菌细胞超显微结构的变化研究常压培养对深海共生体系的影响,并探讨溶酶体在宿主—共生菌营养传递和共生菌群稳态维持中的关键作用。研究发现,在原位状态样品中(0d)共生菌和溶酶体呈极化分布,细胞结构完整清晰;蓄养30d后,含菌细胞出现明显破碎,共生菌数量大幅降低,溶酶体数量、范围和消化程度大幅增加,对细胞顶端的甲烷氧化菌进行分解;而90d后,共生菌在溶酶体的作用下消失殆尽,鳃部有明显细胞脱落后留下的坑洞,细胞呈现空泡状,无法明确区分各种细胞组分。上述结果展示了长期常压蓄养过程中鳃上皮含菌细胞中溶酶体与甲烷氧化菌的动态变化,推测当共生菌丢失后溶酶体也同步降低活跃度,平端深海偏顶蛤在共生互作中通过溶酶体主导消化和调控共生菌。  相似文献   

冷泉系统甲烷气体渗漏的声学特征及潜在环境效应     

尉建功  吴婷婷  邓希光  于宗泽  王力峰 《海洋学报(英文版)》2020,42(5):133-144

The amount of methane leaked from deep sea cold seeps is enormous and potentially affects the global warming,ocean acidification and global carbon cycle. It is of great significance to study the methane bubble movement and dissolution process in the water column and its output to the atmosphere. Methane bubbles produce strong acoustic impedance in water bodies, and bubble strings released from deep sea cold seeps are called "gas flares"which expressed as flame-like strong backscatter in the water column. We characterized the morphology and movement of methane bubbles released into the water using multibeam water column data at two cold seeps. The result shows that methane at site I reached 920 m water depth without passing through the top of the gas hydrate stability zone(GHSZ, 850 m), while methane bubbles at site II passed through the top of the GHSZ(597 m) and entered the non-GHSZ(above 550 m). By applying two methods on the multibeam data, the bubble rising velocity in the water column at sites I and II were estimated to be 9.6 cm/s and 24 cm/s, respectively. Bubble velocity is positively associated with water depth which is inferred to be resulted from decrease of bubble size during methane ascending in the water. Combined with numerical simulation, we concluded that formation of gas hydrate shells plays an important role in helping methane bubbles entering the upper water bodies, while other factors, including water depth, bubble velocity, initial kinetic energy and bubble size, also influence the bubble residence time in the water and the possibility of methane entering the atmosphere. We estimate that methane gas flux at these two sites is 0.4×10~6–87.6×10~6 mol/a which is extremely small compared to the total amount of methane in the ocean body, however, methane leakage might exert significant impact on the ocean acidification considering the widespread distributed cold seeps. In addition, although methane entering the atmosphere is not observed, further research is still needed to understand its potential impact on increasing methane concentration in the surface seawater and gas-water interface methane exchange rate, which consequently increase the greenhouse effect.  相似文献   

南海神狐海域水合物发育区浅表层沉积物甲烷周转定量模拟     

胡廷苍  张艳平  胡钰  罗敏  陈多福 《海洋地质与第四纪地质》2020,40(3):99-108

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   

准北缘哈山地区风城组白云化地层地球化学特征     

《东北石油大学学报》2019,(1):1-10

准噶尔盆地北缘哈山山前带下二叠统风城组发育一套富含油云化主力储层,岩性包括云化泥岩、云化砂岩和云化沉凝灰岩。为了认识白云化地层的岩石学特征及成因,根据岩心观察、薄片鉴定、扫描电镜、元素及碳氧同位素分析,研究不同岩性的岩石学、地球化学特征和云化成因。结果表明:云化泥岩、云化凝灰岩基质中的白云石为准同生成因,形成于较高盐度、高镁钙比、强还原的沉积环境,富有机质泥岩、大量的火山灰沉积是准同生云化作用的重要条件。云化砂岩和云化凝灰岩裂缝中的白云石为埋藏成因,由山前带逆冲断层活动,流体在层间、裂缝中快速渗透、流动,交代早中期水解形成的方解石而形成。该结果为研究区白云化储层预测提供依据。  相似文献   

针铁矿添加量对丙酸钠厌氧产甲烷的影响     

钟成  王进  徐诚  黄纷  陈琪  陈天虎  岳正波 《矿物岩石地球化学通报》2019,(5):961-965

在有机质厌氧产甲烷过程中,短链脂肪酸的高效转化是关键步骤之一,而铁氧化物对短链脂肪酸的转化具有强化作用。本文以针铁矿和丙酸钠为代表,考察了铁氧化物添加量(40、200、2000 mg/L)对短链脂肪酸产甲烷过程的影响。结果表明,最高产甲烷效率(89.65%)及最大产甲烷速率(9.95 mL/d)分别发生在40 mg/L针铁矿和2000 mg/L针铁矿的体系中,微生物群落分析表明产乙酸细菌Petrimonas属与乙酸裂解型产甲烷菌Methanothrix属为优势菌种。添加针铁矿可促进丙酸钠产甲烷过程,其转化途径以乙酸裂解耦合种间直接电子传递为主。  相似文献   

海洋天然气水合物发育顶界的模拟计算   总被引：1，自引：1，他引：0  

曹运诚  陈多福 《地球物理学报》2014,57(2):618-627

天然气水合物顶界的确定对于其资源评价十分重要，但目前还没有很好的方法来确定.本文利用在甲烷-硫酸根（SMI）界面硫酸根与甲烷所消耗的量相等和水-天然气水合物二相体系甲烷溶解度模型，建立了水合物顶界埋深计算的数学模型，并考虑硫酸根氧化有机质和微生物原位甲烷生成的影响.计算的ODP1245和IODP1327站位水合物顶界埋深分别为53 mbsf和83 mbsf，与钻探获得的水合物顶界埋深相吻合.  相似文献