南海北部神狐海域Site 4B站位沉积物的地球化学特征及其对甲烷渗漏的指示意义

发布时间：2020-05-30 19:45

【摘要】：海底甲烷渗漏对油气资源勘探以及全球气候变化的研究具有重要意义。南海是我国天然气水合物资源的重要储库,通过研究南海海底浅表层沉积物地球化学信息来反演甲烷渗漏历史,对我国天然气水合物的研究意义重大。前人对南海北部神狐海域Site 4B站位海底浅表层沉积物岩性、结构构造、黄铁矿的硫稳定同位素和TOC含量进行了研究,认为该站位历史上可能存在甲烷渗漏事件。为研究该站位的甲烷渗漏历史,本文对南海北部神狐海域Site 4B站位(水深970 m,岩芯柱总长300 cm)岩芯沉积物的元素地球化学特征、沉积物中Mg/Ca和Sr/Ca的变化规律、自生碳酸盐矿物的分布特征、沉积物的粒度及元素相关性分析进行了综合讨论,得到以下几点认识:(1)通过分析该站位岩芯沉积物的稀土元素地球化学特征,认为该站位沉积物来源以陆源碎屑物质为主,陆源碎屑混合度高,慢源火山物质以及生源物质含量较少,且该站位沉积物来源稳定,在地质历史时期未发生较大变动;(2)对该站位沉积物氧化还原敏感元素的研究表明0～70 cm层位,研究区沉积环境为缺氧环境;在约186 cm层位,研究区沉积环境为硫化环境;其他层位处于相对氧化的沉积环境;(3)研究表明,可以利用研究站位沉积物中Mg/Ca、Sr/Ca比值来指示甲烷渗漏生成的高镁方解石和文石含量,从而识别甲烷渗漏事件;(4)在已知样品沉积物各层位Mg/Ca、Sr/Ca 比值的条件下,利用Bayon模型,得到了样品沉积物各层位高镁方解石、文石、生物成因方解石以及碎屑物质的含量随深度变化规律,结合该站位沉积物岩性、结构构造、黄铁矿的硫稳定同位素和TOC含量、稀土元素地球化学特征、微量元素地球化学特征、粒度特征以及元素相关分析,认为Site 4B站位在15.78 ka B.P.之前发育有泥火山活动,造成甲烷渗漏,且甲烷渗漏速率具有增大-减小的周期性变化特点,在24.15 ka B.P.、27.47 ka B.P.、31.05 ka B.P.三个时期,研究站位具有相对较高的甲烷渗漏速率,且在31.05 ka B.P时期,甲烷渗漏速率达到最大值。在冷泉背景下,海底浅表层沉积物较碳酸盐岩更易获取,通过分析海底浅表层沉积物的地球化学信息,来反演甲烷渗漏历史,十分便利,对于全球天然气水合物资源的勘探与研究、全球气候变化研究以及地球生命的起源与演化都具有重要意义,应用前景广阔。
【图文】：

示意图,甲烷,示意图,水合物

天然气水合物主要分布于被动大陆边缘、活动大陆边缘以及边缘海盆地。全逡逑球已探明水合物区和潜在水合物区主要集中在大西洋东西两岸和太平洋东西两逡逑岸，也有部分赋存于北极与南极大陆附近［２３］（如图１．１［２４］所示）。我国水合物勘逡逑探始于１９９８年，在南海东沙海域、西沙海槽等发现了似海底反射层，从而证明逡逑了南海沉积物中天然气水合物的存在［２５］。２００７年在我国南海北部神狐海域钻取逡逑了水合物样品，使我国在此领域取得了新的突破［２６］。２０１３年在我国珠江口盆地逡逑东部海域中，钻探获取了纯度高、产状多样的水合物样品［２７］。２０１８年５月，在逡逑我国南海北部神狐海域持续开采６０天，累计产气总量３０多万立方米，创造了世逡逑界上产气时间最长、产气总量最多的记录，同时也取得了产期稳定、环境安全等逡逑２逡逑

站位,底图,地理位置,文献

２区域地质概况逡逑本文研究站位Ｓｉｔｅ邋４Ｂ站位地理位置上位于南海北部神狐海域东北部陆坡逡逑（２０。０８．４３７４礼１１６。３１．０４５５汜），如图２．１［１Ｑ５—１Ｑ６］所示，构造上位于珠江口盆地逡逑珠二坳陷白云凹陷，为南海六个冷泉远景区之一［１（）７］，落在珠江口盆地中央泥底逡逑辟带［１Ｇ８］，站位水深约９７０邋ｍ。逡逑逦逦—逡逑ｒ逡逑「★‘，邋一邋｜邋…逡逑．ＯＤＰ１Ｘ４邋—逦／邋／逦；＊；，逦．＊；＊邋？逦．逦＜＞ｖ＾逡逑？：邋：逡逑ｎｒ逦１１３°逦ＩＩＳ＇＊邋１１７＊逦１１９°逦１２１°逦１２３°邋Ｅ逡逑图２．１邋Ｓｉｔｅ邋４Ｂ站位地理位置（底图引自文献［Ｉ０５－１０６Ｄ逡逑Ｆｉｇ．２．１邋Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ邋ｌｏｃａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋Ｓｉｔｅ邋４Ｂ邋（Ｔｈｅ邋ｂａｓｅ邋ｍａｐ邋ｉｓ邋ｆｒｏｍ邋ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ邋［１０５－１０６］）逡逑２．１南海区域地质概况逡逑南海是西太平洋最大的边缘海之一，横跨赤道，最北在台湾海峡南入口处，逡逑最南达加里曼丹岛附近，处于欧亚板块、太平洋板块和印度洋板块的汇聚带，位逡逑于１０９°？１２２°Ｅ、５°？２２°Ｎ之间，南北长约２９００邋ｋｍ，东西宽１６００邋ｋｍ左右，面积约逡逑为３０５ｘ丨0６ｋｍ２
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P744.4;P736.41

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