广州海洋地质调查局初步揭示南海西北部多因素控制的20万年来冷泉活动史

　　天然气水合物解离引起的甲烷渗漏活动在地球历史上的全球碳循环和气候变化中起着至关重要的作用。然而，由于缺乏长期时间尺度上相对完整的甲烷渗漏历史，天然气水合物分解的触发机制仍然难以捉摸。广州海洋地质调查局研究人员对琼东南海域钻孔岩心冷泉碳酸盐岩样品进行系统的主-微量元素、C-O稳定同位素、U-Th和¹⁴C年代学的地球化学分析。根据样品来源深度、岩石学和地球化学证据，将碳酸盐岩样品形成分为两个主要阶段。

 

琼东南盆地冷泉碳酸盐岩形成与冷泉演化概念模型图

　　两个阶段冷泉碳酸盐岩的地球化学特征反映了具有不同甲烷通量和来源的动态冷泉渗漏系统。从Ⅰ期早期到晚期（Ⅰa到Ⅰb）的演化过程中，甲烷渗漏强度逐渐减弱，甲烷来源由微生物气为主转变为热成因气为主。同时，相对较低的AOM速率将孔隙水环境从硫化转变为缺氧。随后，从Ⅱ期早期到晚期（Ⅰa到Ⅰb）的演化过程中，甲烷渗漏强度逐渐增强，热成因气来源的甲烷占比增加。具有高通量的甲烷渗漏驱动SMTZ向海底附近迁移。但冷泉碳酸盐岩整体的形成环境为缺氧-硫化孔隙水，未受氧化底层海水的明显影响。 

　　综合年代学数据，表明静水压力降低和动态沉积环境分别控制了南海西北部Ⅰ期和Ⅱ期的天然气水合物解离事件，这与受底层海水变暖控制的南海东北部的天然气水合物分解不同。这些差异可能是多种物理化学性质共同影响的结果，包括不同的水深、底部水温、静水压力、沉积环境和天然气水合物储层分布不均等。因此，该研究成果有助于进一步阐明海洋水合物储层与世界其他地区环境变化之间的关系。 

　　论文第一作者为广州海洋地质调查局实验测试研究所工程师张岗岚和高级工程师曹珺，通讯作者为高级工程师邓义楠和高级工程师赖洪飞。该项研究由国家自然科学基金、广东省重点领域研发计划项目、广东省基础与应用研究重大项目、南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）人才团队引进重大专项、中国地质调查局项目、南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）引进高端人才项目等联合资助。

　　论文链接：https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2023.106200