东太平洋水合物海岭自生矿物成因及意义

发布时间：2020-04-25 04:53

【摘要】： 在赋存气体水合物的海洋沉积物中,向上运移的甲烷在硫酸盐—甲烷转换界面(SMI)与向下扩散的硫酸盐发生反应并导致自生黄铁矿的形成。保存在沉积物深部的自生黄铁矿可以作为“古代的SMI”的证据来指示地质历史时期甲烷的释放情况,进而指示深部气体水合物的稳定性。另一方面,在沉积物表层也会形成一类可能与甲烷有关的特殊成因的自生石膏。通过对东太平洋水合物海岭大洋钻探计划(ODP)第204航次1245和1252站位岩芯中自生黄铁矿和石膏的丰度、通量以及稳定硫同位素组成的研究,获得以下几方面的认识:(1)现代SMI附近,硫化氢和黄铁矿硫同位素的反向变化趋势表明,尽管硫酸盐还原反应仍在进行,但是该过程并没有导致黄铁矿的不断形成,或者正在形成的黄铁矿很少;(2)现代SMI的产物硫化氢向下扩散与沉积物深部向上扩散的铁离子在H2S-Fe2+分界面相遇,该分界面附近正在形成新的黄铁矿,并与早期在硫酸盐还原带内形成、后埋藏至该分界面的原始黄铁矿相混合;(3)现代SMI之下的沉积物深部,黄铁矿丰度和通量呈现高、低不同的不连续变化特征,可能指示着地质历史时期沉积物中甲烷流体通量和"或气体水合物分解强弱程度的动态变化过程。结合黄铁矿硫同位素组成和Martinson et al.(1987)的氧同位素年代地层方案,为“古代的SMI”的判别提供了地球化学和古海洋学等方面的依据;(4)1245和1252站位构造背景和演化的差异对气体水合物的稳定性以及甲烷释放程度的影响不同,并反映在黄铁矿丰度和通量的差异性上;(5)自生石膏的形成可能经历了“片状单体→片状穿插双晶→花瓣簇状集合体”的形态学演化过程,其形成可能主要与硫酸盐还原产物硫化氢的再氧化和"或硫酸盐还原过程中的歧化反应有关,气体水合物的产出以及甲烷的渗漏对其形成的直接影响较小。
【图文】：

海岭,斜坡盆地,站位,增生楔

图 1 A. 水合物海岭所在区域的构造背景图，该海岭位于 Cascadia 消减带产生的增生楔之上，方形代表（B）所在区域；B. 水合物海岭及其附近区域的海底等深线图，该海岭由南部（SHR; south Hydrate Ridge）和北部（NHR; north Hydrate Ridge）组成，图中区域亦包括东部斜坡盆地（HRB-E; Hydrate Ridge Basin-East）。2002 年大洋钻研计划（ODP）第 204 航次 1245 站位（黑色圆圈）位于 SHR 峰顶 NNW 方向约 3km 的西部侧缘上，1252 站位（黑色圆圈）位于 HRB-E 的西北缘；D.（B）图中 E—W 方向地震测线（白色直线）通过区域的 3 维地震垂向剖面图，该测线穿过 1245 站位和 1252 站位，地震反射层 A、B、B′、Y 和 Y′代表沉积物中的流体运移通道，地震反射层 AC 是水合物海岭不连续核部的顶部。浅灰色竖线代表 1245 站位和 1252 站位钻探的位置和深度，

浓度曲线,孔隙水,硫酸盐,甲烷

、粒度大小、生物和岩石组分）可以将个岩性单元（Shipboard Scientific Party,～60mbsf 范围内，沉积速率约 23cm/ky； 10cm/ky；在 80～100mbsf 范围内，，沉色含微体生物化石的粘土和粉砂质粘土孔虫和粉砂级组分的薄层（厚度＜1cm）；灰色含硅藻的粘土和粉砂质粘土夹数层时代为中更新世。
【学位授予单位】：中国地质大学（北京）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：P744.2

【参考文献】