本文關(guān)鍵詞： 南海 天然氣水合物 沉積物孔隙水 地球化學(xué) 硫同位素　出處：《南京大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：本文選取了2012年10月廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局天然氣水合物航次所采的西沙(XS-2012)和東沙(DS-2012-A, DS-2012-B)三個站位淺表層沉積物孔隙水作為研究對象,開展了一系列的地球化學(xué)指標的分析測試,包括元素濃度、陰陽離子濃度、溶解無機碳(DIC)碳同位素值以及溶解硫酸鹽硫同位素值。并試圖通過研究沉積物孔隙水的地球化學(xué)異常特征來揭示研究區(qū)可能存在的生物地球化學(xué)過程,甲烷厭氧氧化反應(yīng)(AOM)和沉積有機質(zhì)的氧化作用(SOM),指示該區(qū)的微生物活動強弱及流體運移過程,為我國南海的天然氣水合物的勘探開發(fā)提供技術(shù)支持。西沙海槽XS-2012站位沉積物孔隙水Cl-、Na+、K+等鹽度元素濃度隨深度基本不變,未發(fā)現(xiàn)明顯異常,其值與海水基本一致,表明該站位所在區(qū)域淺表層沉積物孔隙水鹽度特征主要還是繼承了海水的基本特征,并沒有受到其他外來流體(如生物甲烷氣或天然氣水合物形成所改造過的流體)的干擾�？紫端芙鉄o機碳(DIC)碳同位素δ13c值總體來講穩(wěn)定在-20‰附近,只有0-1.5m由于受到海水擴散作用的擾動,存在-15--20%o的波動。這一特征表明該站位溶解無機碳的來源主要為原地有機質(zhì)的氧化分解作用(SOM),該站位所在區(qū)域主要受到SOM作用控制。Ca2+、Mg2+、Sr2+濃度隨沉積物埋藏深度增加而表現(xiàn)出減小的趨勢,尤其是Mg2+和Sr2+,這與自生碳酸鹽的形成有關(guān),說明該站位所在區(qū)域具有有機質(zhì)分解并提供碳源(HCO3-或C032-)。該站位的碘通量計算值為13.09×10-3μmol·cm-2a-1,要明顯高于布萊克海臺997站位的碘通量值(7.2×10-3μmol·cm-2a-1),說明該區(qū)域具有強烈的有機質(zhì)分解作用,并釋放出生物碘。硫酸鹽濃度曲線擬合計算得到XS-2012站位SMI深度為14.5m,但從其他淺表層地球化學(xué)數(shù)據(jù)來看,該區(qū)域不存在甲烷厭氧氧化(AOM)作用,造成硫酸根消耗的主要因素是原地有機質(zhì)的氧化(SOM)作用。計算所得的該站位孔隙水較高的硫酸鹽還原速率(2.53×10-11μmol·m-3s-1)似乎說明該區(qū)域具有異常強烈的微生物活動,導(dǎo)致原地有機質(zhì)大量地消耗硫酸根。另外,該站位具有較低的硫同位素富集因子(s=21.3‰),較低的硫同位素分餾系數(shù)(α=1.021),同前人獲得的西沙地區(qū)的硫同位素數(shù)據(jù)相比,進一步印證了該區(qū)域存在高活性的有機質(zhì),微生物活動強烈,SOM特征明顯。東沙海域DS-2012-A和DS-2012-B站位的沉積物孔隙水Cl-、Na+、K+等鹽度元素隨深度變化未見明顯異常,說明這兩個站位孔隙水也繼承了海水的鹽度特征,沒有受到其他外來流體的干擾。對比兩個站位Ca2+、Mg2+、Sr2+特征,DS-2012-B站位比DS-2012-A站位顯示更加強烈的梯度負異常。DS-2012-A站位碘通量為4.60×10-3 μmol·cm-2a-1,DS-2012-B站位為11.50×10-3μmol·cm-2a-1,前者明顯低于布萊克海臺碘通量值,后者則要明顯高于布萊克海臺。DS-2012-A站位孔隙水溶解無機碳(DIC)碳同位素δ13c值隨埋藏深度增加而減小(-5-25‰),底部δ13C值略低于沉積有機質(zhì)(-21‰),說明該站位DIC來源主要為對流海水和一定程度的有機質(zhì)分解(SOM)作用釋放,以及伴隨有不明顯的AOM作用。DS-2012-B站位碳同位素δ13C值隨深度具有劇烈的梯度負異常(0～42‰),底部δ13C值接近生物甲烷氣碳同位素值(-50%0),表明該站位DIC來源主要為生物甲烷氣厭氧氧化作用(AOM)。通過線性擬合計算得到兩個站位的SMI深度分別為18.6m和8.4m。兩個站位距離相近,DS-2012-A站位存在一定程度的SOM和不明顯的AOM作用,我們可以將該站位假定為能夠代表整個區(qū)域初始沉積環(huán)境的參考站位。通過對兩個站位硫酸根還原速率的對比,可以定性-半定量地計算出DS-2012-B站位所在區(qū)域AOM過程所帶來的影響占據(jù)了整個硫酸根消耗的91.3%,說明在DS-2012-B站位存在劇烈的甲烷厭氧氧化作用。相同的沉積環(huán)境表現(xiàn)出了完全不同的硫同位素分餾特征,因此,拋開溫壓條件和酸堿度條件,微生物活動是影響兩個站位發(fā)生不同程度硫同位素分餾的主要因素,而具體一點來講主要是AOM過程導(dǎo)致。另外,DS-2012-A和DS-2012-B站位硫同位素富集因子分別為27.2%0和16.7%o(對應(yīng)硫同位素分餾系數(shù)為1.027和1.017),說明后者具有更高的硫酸鹽還原速率,這也與我們計算所得的兩個站位的硫酸鹽還原速率相吻合(分別為0.66×10-11 mol m-3s-1和7.63×10-11molm-3s-1),進一步說明了DS-2012-B站位所在區(qū)域具備天然氣水合物成礦的地球化學(xué)條件。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：P618.13;P744.4

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本文編號：1477191