南海几个典型冷泉区浅层沉积物中有机质、甲烷和溶解无机碳循环估算及甲烷渗漏模式
发布时间：2021-01-29 07:39
冷泉是一种富甲烷流体快速渗漏到海底,并产生一系列生物地球化学反应的环境。在这类环境中发生的与碳相关的生物地球化学反应主要为有机质硫酸盐还原、产甲烷作用、甲烷缺氧氧化、自生碳酸盐岩沉淀。这些生物地球化学过程对于全球碳封存、营养元素循环、气候变化和生命演变影响重大。本文通过采集南海神狐、东沙、琼东南、北康盆地112个站位的沉积物孔隙水数据,结合孔隙水地球化学分析、数值模拟,旨在探讨南海各冷泉区域碳周转速率分布及总体碳转化状况。同时,结合海洋四号沉积体的沉积物特征和孔隙水模拟结果,探讨甲烷的渗漏模式。根据反距离权重空间插值,获得神狐、东沙、琼东南三个区域生物地球化学反应速率的空间分布。神狐地区有机质降解速率呈现明显北西-南东走向,而甲烷缺氧氧化速率和自生碳酸盐岩沉淀速率呈现微弱的北西-南东走向。这种分布趋势主要受到神狐地区峡谷-脊交替的地形特征影响。东沙有机质降解呈现明显东高西低趋势,东部高的有机质降解速率主要受黑潮或台湾陆源输入影响。东沙东部高甲烷缺氧氧化速率主要受到主动大陆边缘和更多甲烷来源途径的影响。东沙地区自生碳酸盐岩沉淀速率分布和甲烷缺氧氧化分布类似,也呈现东高西低的趋势。琼东南地...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所)广东省
【文章页数】：190 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
全球冷泉分布(Suess,2018).蓝色正方形代表主动边缘的冷泉，橙色正方形代
南海几个典型冷泉区浅层沉积物中有机质、甲烷和溶解无机碳循环估算及甲烷渗漏模式2汇聚板块边缘冷泉成因为板片水平挤压造成沉积物脱水并导致流体喷逸。挤压过程易形成断层，而这些断层却成为了重要的流体运移通道(Suess,2018)。大洋板片和大洋板片之间的俯冲常常伴随着蛇纹岩泥火山这一类特殊的流体渗漏类型。从沉积物中脱离的水分会和基岩发生水岩反应，并释放大量热量。形成的蛇纹岩泥会伴随着费托反应产生的非生物成因甲烷一起渗漏到海底表面(Fryer,2012;PalandriandReed,2004)。图1.2被动大陆边缘的冷泉类型(Suess,2018)Figure1.2coldseeptypesonthepassivecontinentalmargin(Suess,2018)被动大陆边缘的流体渗漏机理主要为沉积物加载、差异压实、超压和相变几种类型（图1.2）。极地冰川及正常海域水合物分解也会引起大范围的甲烷渗漏。渗漏的甲烷是否加快了全球气候变暖步伐目前还不得而知，但是其对气候的影响在未来一段时间仍然是一项重大的科学问题(Wallmannetal.,2012;Wallmannetal.,2018)。1.1.2南海冷泉区及水合物区分布自从2004年在南海北部发现了冷泉碳酸盐岩以来，目前在南海（包括北部陆坡和南部）总共发现超过40个冷泉点（图1.3）(陈多福等.,2005;Fengetal.,2018a)。在这些冷泉环境中，普遍发现与冷泉相关的自生碳酸盐岩、自生矿物和指示冷泉活动的特殊离子剖面、生物群落。除了利用抓斗、柱状取样器等传统方法进行取样之外，同时也布放了许多载人或无人潜器对海底流体渗漏进行
第1章引言3观测及对其进行原位采样分析(Fengetal.,2015;Liangetal.,2017b)。目前，在南海发现了泥火山、麻坑等与甲烷渗漏相关的特殊地貌（图1.4）(Sunetal.,2012;Sunetal.,2013)。其中，南海台西南盆地、珠江口盆地和中建南盆地发现大量以正地形和环状地貌为特征的泥火山(Chiuetal.,2006;Sunetal.,2012;Sunetal.,2013)。这些泥火山的直径为几百米到几公里，而高度一般为几十米到几百米。这些泥火山发育多受构造、水合物发育、油气藏等控制。(Chiuetal.,2006;Yanetal.,2017)。除此之外，南海也发现大量呈负地形的麻坑。这些麻坑形状为圆形、椭圆、星月状等不规则形状(Sunetal.,2012)，目前推测可能为流体渗漏、强烈底流、沉积物滑塌相互作用而成(Sunetal.,2012;Chenetal.,2015)。图1.3南海冷泉分布(Fengetal.,2018a)Figure1.3coldseepdistributioninSouthChinaSea(Fengetal.,2018a)截至目前，在南海地区发现最多冷泉证据是与冷泉相关的自生碳酸盐岩(陈多福等.,2005;Hanetal.,2008;Hanetal.,2014;Liangetal.,2017b)。作为记录冷泉的几种载体之一，冷泉碳酸岩以其广泛稳定的特征成为目前研究冷泉最重要的载体。2004年在东沙海域发现了迄今为止世界上最大的冷泉碳酸盐岩沉积体“九龙甲烷礁”。该沉积体占地400多平方公里，碳酸盐岩呈现块状，
【参考文献】：
期刊论文
[1]南海北部东沙海区海洋氧同位素3期以来沉积有机碳记录及其古气候/环境信息[J]. 刘畅,廖伟森,胡建芳,付少英,向荣,李永祥. 地球化学. 2019(05)
[2]北康盆地第四纪块体搬运沉积地震反射特征及成因机制[J]. 何玉林,匡增桂,徐梦婕. 地质科技情报. 2018(04)
[3]中国南海北部神狐海域高饱和度天然气水合物成藏特征及机制[J]. 张伟,梁金强,陆敬安,尉建功,苏丕波,方允鑫,郭依群,杨胜雄,张光学. 石油勘探与开发. 2017(05)
[4]南沙海域北康盆地油气勘探潜力[J]. 张厚和,刘鹏,廖宗宝,赫栓柱,朱筱敏. 中国石油勘探. 2017(03)
[5]南海北部和海南岛附近海域表层沉积物中有机质的分布和降解状态的差异[J]. 曹梦莉,马倩倩,吴莹,张经. 海洋与湖沼. 2017(02)
[6]南海北部神狐海域高饱和度天然气水合物分布特征[J]. 郭依群,杨胜雄,梁金强,陆敬安,林霖,匡增桂. 地学前缘. 2017(04)
[7]琼东南盆地深水区陵水17-2大气田成藏机理[J]. 张功成,曾清波,苏龙,杨海长,陈莹,杨东升,纪沫,吕成福,孙钰皓. 石油学报. 2016(S1)
[8]南海北部神狐海域天然气水合物钻探区第四纪以来的沉积演化特征[J]. 苏明,沙志彬,乔少华,杨睿,吴能友,丛晓荣,刘杰. 地球物理学报. 2015(08)
[9]末次冰期以来南海北部下陆坡区沉积有机质地球化学特征及其意义[J]. 常晓红,杨楚鹏,刘芳,廖泽文. 地球化学. 2014(05)
[10]西沙海域南部天然气水合物发育特征及成藏模式[J]. 杨涛涛,吕福亮,王彬,杨志力,鲁银涛,孙国忠. 海相油气地质. 2014(03)
本文编号：3006531
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所)广东省
【文章页数】：190 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
全球冷泉分布(Suess,2018).蓝色正方形代表主动边缘的冷泉，橙色正方形代
南海几个典型冷泉区浅层沉积物中有机质、甲烷和溶解无机碳循环估算及甲烷渗漏模式2汇聚板块边缘冷泉成因为板片水平挤压造成沉积物脱水并导致流体喷逸。挤压过程易形成断层，而这些断层却成为了重要的流体运移通道(Suess,2018)。大洋板片和大洋板片之间的俯冲常常伴随着蛇纹岩泥火山这一类特殊的流体渗漏类型。从沉积物中脱离的水分会和基岩发生水岩反应，并释放大量热量。形成的蛇纹岩泥会伴随着费托反应产生的非生物成因甲烷一起渗漏到海底表面(Fryer,2012;PalandriandReed,2004)。图1.2被动大陆边缘的冷泉类型(Suess,2018)Figure1.2coldseeptypesonthepassivecontinentalmargin(Suess,2018)被动大陆边缘的流体渗漏机理主要为沉积物加载、差异压实、超压和相变几种类型（图1.2）。极地冰川及正常海域水合物分解也会引起大范围的甲烷渗漏。渗漏的甲烷是否加快了全球气候变暖步伐目前还不得而知，但是其对气候的影响在未来一段时间仍然是一项重大的科学问题(Wallmannetal.,2012;Wallmannetal.,2018)。1.1.2南海冷泉区及水合物区分布自从2004年在南海北部发现了冷泉碳酸盐岩以来，目前在南海（包括北部陆坡和南部）总共发现超过40个冷泉点（图1.3）(陈多福等.,2005;Fengetal.,2018a)。在这些冷泉环境中，普遍发现与冷泉相关的自生碳酸盐岩、自生矿物和指示冷泉活动的特殊离子剖面、生物群落。除了利用抓斗、柱状取样器等传统方法进行取样之外，同时也布放了许多载人或无人潜器对海底流体渗漏进行
第1章引言3观测及对其进行原位采样分析(Fengetal.,2015;Liangetal.,2017b)。目前，在南海发现了泥火山、麻坑等与甲烷渗漏相关的特殊地貌（图1.4）(Sunetal.,2012;Sunetal.,2013)。其中，南海台西南盆地、珠江口盆地和中建南盆地发现大量以正地形和环状地貌为特征的泥火山(Chiuetal.,2006;Sunetal.,2012;Sunetal.,2013)。这些泥火山的直径为几百米到几公里，而高度一般为几十米到几百米。这些泥火山发育多受构造、水合物发育、油气藏等控制。(Chiuetal.,2006;Yanetal.,2017)。除此之外，南海也发现大量呈负地形的麻坑。这些麻坑形状为圆形、椭圆、星月状等不规则形状(Sunetal.,2012)，目前推测可能为流体渗漏、强烈底流、沉积物滑塌相互作用而成(Sunetal.,2012;Chenetal.,2015)。图1.3南海冷泉分布(Fengetal.,2018a)Figure1.3coldseepdistributioninSouthChinaSea(Fengetal.,2018a)截至目前，在南海地区发现最多冷泉证据是与冷泉相关的自生碳酸盐岩(陈多福等.,2005;Hanetal.,2008;Hanetal.,2014;Liangetal.,2017b)。作为记录冷泉的几种载体之一，冷泉碳酸岩以其广泛稳定的特征成为目前研究冷泉最重要的载体。2004年在东沙海域发现了迄今为止世界上最大的冷泉碳酸盐岩沉积体“九龙甲烷礁”。该沉积体占地400多平方公里，碳酸盐岩呈现块状，
【参考文献】：
期刊论文
[1]南海北部东沙海区海洋氧同位素3期以来沉积有机碳记录及其古气候/环境信息[J]. 刘畅,廖伟森,胡建芳,付少英,向荣,李永祥. 地球化学. 2019(05)
[2]北康盆地第四纪块体搬运沉积地震反射特征及成因机制[J]. 何玉林,匡增桂,徐梦婕. 地质科技情报. 2018(04)
[3]中国南海北部神狐海域高饱和度天然气水合物成藏特征及机制[J]. 张伟,梁金强,陆敬安,尉建功,苏丕波,方允鑫,郭依群,杨胜雄,张光学. 石油勘探与开发. 2017(05)
[4]南沙海域北康盆地油气勘探潜力[J]. 张厚和,刘鹏,廖宗宝,赫栓柱,朱筱敏. 中国石油勘探. 2017(03)
[5]南海北部和海南岛附近海域表层沉积物中有机质的分布和降解状态的差异[J]. 曹梦莉,马倩倩,吴莹,张经. 海洋与湖沼. 2017(02)
[6]南海北部神狐海域高饱和度天然气水合物分布特征[J]. 郭依群,杨胜雄,梁金强,陆敬安,林霖,匡增桂. 地学前缘. 2017(04)
[7]琼东南盆地深水区陵水17-2大气田成藏机理[J]. 张功成,曾清波,苏龙,杨海长,陈莹,杨东升,纪沫,吕成福,孙钰皓. 石油学报. 2016(S1)
[8]南海北部神狐海域天然气水合物钻探区第四纪以来的沉积演化特征[J]. 苏明,沙志彬,乔少华,杨睿,吴能友,丛晓荣,刘杰. 地球物理学报. 2015(08)
[9]末次冰期以来南海北部下陆坡区沉积有机质地球化学特征及其意义[J]. 常晓红,杨楚鹏,刘芳,廖泽文. 地球化学. 2014(05)
[10]西沙海域南部天然气水合物发育特征及成藏模式[J]. 杨涛涛,吕福亮,王彬,杨志力,鲁银涛,孙国忠. 海相油气地质. 2014(03)
本文编号：3006531
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