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冷泉渗漏对海洋沉积物氧化还原环境地球化学识别的影响--以南海东北部F站位活动冷泉为例
1
作者 李牛 邸鹏飞 +1 位作者 冯东 陈多福 《热带海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期144-153,共10页
氧化还原敏感元素(Mo、U、V、Re、Ni、Co、Cr)已被广泛用于判别沉积环境的氧化还原状态,以及计算上覆水体和大气层中的氧气浓度。然而海底冷泉活动由于微生物作用形成的硫化氢可以导致这些元素指示的氧化还原信号发生变化和模糊,进而影... 氧化还原敏感元素(Mo、U、V、Re、Ni、Co、Cr)已被广泛用于判别沉积环境的氧化还原状态,以及计算上覆水体和大气层中的氧气浓度。然而海底冷泉活动由于微生物作用形成的硫化氢可以导致这些元素指示的氧化还原信号发生变化和模糊,进而影响氧化还原状态判别的有效性。文章通过对南海活动冷泉F站位海底3根插管沉积物的氧化还原敏感元素地球化学特征分析,发现冷泉活动区海底沉积物相比正常海底环境普遍表现为较高的Mo含量,并指示孔隙水为硫化环境,表明甲烷厌氧氧化作用形成的硫化氢对沉积物中Mo富集具有促进作用。冷泉沉积物的U/Th、V/Cr和Ni/Co显示底层海水具有较高的氧浓度,与正常海底特征相一致。但是V/(V+Ni)>0.7指示了沉积物形成时的环境缺氧,可能与陆源碎屑中较低的Ni含量有关。冷泉沉积物Re/Mo比值接近现代海水值,与现代海洋硫化盆地的特征类似,指示了冷泉附近海洋硫化分层特征。因此冷泉活动区海底沉积物的Re和Mo容易受到甲烷渗漏的影响,不能可靠指示真实的氧化还原状态。 展开更多
关键词 冷泉 氧化还原条件 地球化学指标 甲烷厌氧氧化作用 南海
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海洋沉积物中早期成岩作用地球化学研究进展 被引量：10
2
作者 吴雪停 刘丽华 +1 位作者 吴能友 程家望 《海洋地质前沿》 2015年第12期17-26,共10页
海洋沉积物中早期成岩作用过程以有机质降解为基础。按照反应自由能大小,有机质依次被O2、NO-3、Mn4+、Fe3+、SO2-4氧化,在产甲烷菌作用下发生产甲烷作用,形成大量生物成因甲烷,这是海洋沉积物中甲烷主要来源之一。甲烷气体在向上运移... 海洋沉积物中早期成岩作用过程以有机质降解为基础。按照反应自由能大小,有机质依次被O2、NO-3、Mn4+、Fe3+、SO2-4氧化,在产甲烷菌作用下发生产甲烷作用,形成大量生物成因甲烷,这是海洋沉积物中甲烷主要来源之一。甲烷气体在向上运移过程中既可在水合物稳定带中与水分子结合形成水合物,游离态和溶解甲烷也可以在硫酸盐还原菌和甲烷菌联合作用下发生甲烷厌氧氧化作用,并与沉积物中的Ca2+、Fe2+结合,形成碳酸盐岩和黄铁矿等自生矿物。这一系列过程埋藏了大量甲烷(碳),成为重要的碳汇。早期成岩作用的各种反应机制,特别是沉积环境因素的影响及其产生的阳离子同位素分馏仍是未来的重点研究方向。通过大量的文献调研,概括了早期成岩作用过程中有机质降解及甲烷厌氧氧化作用的反应机理,黄铁矿、碳酸盐岩等自生矿物的形成机理以及同位素分馏特征等地球化学研究进展,并提出了未来重点研究的方向的建议。 展开更多
关键词 早期成岩作用 产甲烷作用 硫酸盐还原作用 甲烷厌氧氧化作用 自生矿物 同位 素分馏
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南海北部Site 3A站位沉积物地球化学特征及其对甲烷渗漏的指示
3
作者 区相文 邬黛黛 +2 位作者 张覃谊 吴能友 刘丽华 《新能源进展》 2022年第2期111-125,共15页
南海北部陆坡具有较好的水合物成藏潜力,而甲烷渗漏区的地球化学特征和沉积环境以及自生矿物的关系对天然气水合物的勘探和开采有重要指示意义。选取南海北部陆坡Site 3A站位柱状沉积物作为研究对象,通过对其主微量元素、五种形态的磷... 南海北部陆坡具有较好的水合物成藏潜力,而甲烷渗漏区的地球化学特征和沉积环境以及自生矿物的关系对天然气水合物的勘探和开采有重要指示意义。选取南海北部陆坡Site 3A站位柱状沉积物作为研究对象,通过对其主微量元素、五种形态的磷、不同形态的铁、铬还原硫(CRS)、硫同位素以及有机碳值等数据进行地球化学特征分析。结果表明,南海北部Site 3A站位柱状沉积物主要以200 cmbsf深度作为分界线,分成以有机质硫酸盐还原作用为主的上部和以甲烷厌氧氧化(AOM)作用为主的下部,对比上部,下部可指示黄铁矿含量的CRS含量增加,说明该站位存在AOM作用,200 cmbsf深度以下为硫酸盐−甲烷过渡带(SMTZ)。δCe在200 cmbsf深度以下呈现先增大后减小的趋势,说明200 cmbsf深度以下为偏碱性的还原环境。沉积物中的锰、自生磷灰石态磷(P_(CFA))、铁结合磷(P_(Fe))、可还原性铁(Fe_(ox))、磁铁矿铁(Fe_(mag))和碳酸盐铁(Fe_(cab))的含量变化均受到了AOM作用的影响,下部沉积物中指示富镁方解石含量的Mg/Ca值较高,指示文石含量的Sr/Ca值无明显变化;同时,δ^(34)S并未出现明显的正偏现象,而200 cmbsf深度以下CRS和总硫(TS)的含量只是略有增加,说明该地区主要以低渗漏或甲烷扩散为主。 展开更多
关键词 元素地球化学 稀土元素 铬还原性硫化物 南海北部陆坡 甲烷厌氧氧化作用
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海洋沉积物孔隙水硫酸盐的硫、氧同位素组成及其对硫生物地球化学过程的指示 被引量：3
4
作者 谢智斌 宫尚桂 冯东 《矿物岩石地球化学通报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期389-401,共13页
海洋沉积物中由微生物硫酸盐还原作用(MSR)驱动的碳、硫耦合作用及甲烷消耗,是影响全球碳、硫循环和气候变化的关键生物地球化学过程。准确认识微生物硫酸盐还原代谢过程及其环境影响因子,是探究MSR驱动的碳、硫循环及生态环境效应的重... 海洋沉积物中由微生物硫酸盐还原作用(MSR)驱动的碳、硫耦合作用及甲烷消耗,是影响全球碳、硫循环和气候变化的关键生物地球化学过程。准确认识微生物硫酸盐还原代谢过程及其环境影响因子,是探究MSR驱动的碳、硫循环及生态环境效应的重要基础。沉积物孔隙水中硫酸盐的硫、氧同位素组成是揭示MSR过程及其驱动的硫循环的重要方法。本文从细胞内代谢途径和胞外硫循环过程角度,厘清影响孔隙水硫酸盐硫、氧同位素组成的硫的生物地球化学过程,阐述其在示踪有机质驱动和甲烷驱动的硫酸盐还原过程类型及“隐秘”硫循环的意义,为探究微生物硫酸盐还原作用在地球表层环境演化中的作用提供新启示。 展开更多
关键词 微生物硫酸盐还原作用 甲烷厌氧氧化作用 硫化物氧化 “隐秘”硫循环 生物地球化学
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南海北部神狐海区的自生碳酸盐岩烟囱——海底富烃流体活动的记录 被引量：44
5
作者 陆红锋 陈芳 +3 位作者 刘坚 廖志良 孙晓明 苏新 《地质论评》 CAS CSCD 北大核心 2006年第3期352-357,共6页
大陆边缘海的流体喷流活动或水合物分解都会导致自生碳酸盐岩的形成。南海北部神狐海区出现的自生碳酸盐岩主要为烟囱状,以铁白云石、文石、方解石碳酸盐矿物为主;稳定同位素研究显示,烟囱的δ13CPDB值在-40.18‰^-38.69‰、δ18OPDB值... 大陆边缘海的流体喷流活动或水合物分解都会导致自生碳酸盐岩的形成。南海北部神狐海区出现的自生碳酸盐岩主要为烟囱状,以铁白云石、文石、方解石碳酸盐矿物为主;稳定同位素研究显示,烟囱的δ13CPDB值在-40.18‰^-38.69‰、δ18OPDB值在3.75‰~4.31‰之间变化,显示了导源于甲烷厌氧氧化作用的特征,是海底富含甲烷的流体活动的最终产物。持续或间断的流体喷流活动,使神狐海区碳酸盐岩烟囱发生单阶段或多阶段沉淀。 展开更多
关键词 南海 自生碳酸盐岩 稳定同位素 甲烷厌氧氧化作用
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南海东北部HD196A岩心的自生条状黃铁矿 被引量：29
6
作者 陆红锋 陈芳 +4 位作者 廖志良 孙晓明 刘坚 程思海 付少英 《地质学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期519-525,共7页
自生黄铁矿是海洋沉积物缺氧硫酸盐还原过程的主要产物。南海东北部的HD196A岩心中发现大量条状的自生黄铁矿,以中空或实心为主。含量分析表明,岩心500cm附近为黄铁矿富集带,与沉积物有机碳(Corg)、硫酸盐[SO4]2-、甲烷(CH4)以及碳酸钙(... 自生黄铁矿是海洋沉积物缺氧硫酸盐还原过程的主要产物。南海东北部的HD196A岩心中发现大量条状的自生黄铁矿,以中空或实心为主。含量分析表明,岩心500cm附近为黄铁矿富集带,与沉积物有机碳(Corg)、硫酸盐[SO4]2-、甲烷(CH4)以及碳酸钙(CaCO3)的地球化学特征分界一致,是岩心的沉积边界,反映了沉积物所处的缺氧环境。岩心沉积物地球化学剖面表明,有机质参与的硫酸盐还原过程和甲烷厌氧氧化作用是黄铁矿形成的主要因素。黄铁矿异常可以作为指示沉积物甲烷异常的标志之一。 展开更多
关键词 南海 自生黄铁矿 硫酸盐还原过程 甲烷厌氧氧化作用
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海底冷泉系统的碳循环问题及探测 被引量：11
7
作者 孙治雷 魏合龙 +3 位作者 王利波 张喜林 张现荣 曹红 《应用海洋学学报》 CSCD 北大核心 2016年第3期442-450,共9页
海底冷泉泄漏是全球碳循环过程中重要的一环,该系统分布的广泛性、机制的复杂性、与水合物资源的关联性及相关科学问题的重要性,使之成为海洋科学调查和研究的前沿领域.本研究评述了冷泉泄漏活动涉及到的几个碳循环问题,包括作为甲烷厌... 海底冷泉泄漏是全球碳循环过程中重要的一环,该系统分布的广泛性、机制的复杂性、与水合物资源的关联性及相关科学问题的重要性,使之成为海洋科学调查和研究的前沿领域.本研究评述了冷泉泄漏活动涉及到的几个碳循环问题,包括作为甲烷厌氧氧化反应(AOM)产物的碳酸盐在碳循环中的地位、大陆坡深源碳在冷泉泄漏中的贡献以及冷泉泄漏与金属矿产资源的关系等,藉此加深人们对该系统的理解.同时,本研究还介绍了在当前关于碳循环研究过程中,对海底冷泉探测常用的几种重要方法,包括以多波束探测气泡羽流,以坐底式探测器对冷泉泄漏活动进行原位、实时、持续地观测以及一系列近期开展的海底观测网计划.最后讨论了该领域未来发展的趋势及相关的重点问题,以期给相关研究提供一些有益的参考. 展开更多
关键词 海洋化学 冷泉泄漏 碳循环 甲烷厌氧氧化作用(AOM) 冷泉探测技术
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南海北部琼东南盆地浅表层沉积物的地球化学特征及对沉积环境的指示 被引量：6
8
作者 孙甜甜 邬黛黛 +4 位作者 潘梦迪 杨飞 吴能友 陈雪刚 刘丽华 《热带海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期70-80,共11页
南海北部琼东南盆地海底存在着巨型麻坑,现有研究多认为其形成主要与海底流体渗漏有关。目前对琼东南盆地深海沉积物地球化学特征及麻坑区的生物地球化学过程等尚不清楚。文章选取南海北部琼东南盆地C14、C19两个站位岩心样品,进行了总... 南海北部琼东南盆地海底存在着巨型麻坑,现有研究多认为其形成主要与海底流体渗漏有关。目前对琼东南盆地深海沉积物地球化学特征及麻坑区的生物地球化学过程等尚不清楚。文章选取南海北部琼东南盆地C14、C19两个站位岩心样品,进行了总硫(TS)、总碳(TC)、总有机碳(TOC)、铬还原性硫化物(CRS)及其δ^(34)SCRS值测试,并结合总氮/总碳(TN/TOC)比值和已发表的孔隙水中SO42-浓度等进行了地球化学特征分析。研究表明:C14站位以3.91m bsf(below seafloor)为界,上下分别存在有机质参与的硫酸盐还原反应(OSR)和甲烷厌氧氧化作用(AOM)驱动的硫酸盐还原反应(SR);3.91m bsf以上的部位沉积物的TS、TC含量均低于3.91m bsf以下部位,且沉积物孔隙水中SO42-浓度由3.91m bsf以上的缓慢凹型减少变成3.91m bsf以下的线性减少,说明该处成为沉积物中地球化学特征分界的明显标志;在3.91m bsf以下,受到甲烷渗漏的影响。C19站位沉积物中TS与TC含量由浅到深逐渐增加,但与TN/TOC比值变化呈现几乎相反趋势,即整个岩心以OSR为主,并呈现出有机质早期成岩阶段的沉积现象。C14和C19两个站位柱状沉积物的δ^(34)SCRS值变化范围分别为-50.2‰^-46.9‰和-50.1‰^-42.0‰(V-CDT标准),均显示出了较为偏负的硫同位素值,表明研究区主要的生物化学过程是在相对开放体系下硫酸盐还原作用的结果,综合说明该研究区麻坑的甲烷流体已经喷发,目前可能处于衰退期,甚至已经不活跃,该结果与前人的认识基本一致。 展开更多
关键词 铬还原性硫化物 硫同位素值 甲烷厌氧氧化作用 硫酸盐还原反应 麻坑 琼东南盆地
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深水沉积物岩心古菌群落结构对天然气水合物的指示——以南海台西南海域973-4站位为例 被引量：4
9
作者 杨玉峰 雷怀彦 史春潇 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期119-125,共7页
微生物产甲烷作用和甲烷厌氧氧化作用对海底天然气水合物(以下简称水合物)的形成、分解有着重要的影响,但目前有关古菌类群的代谢机理及其对水合物成藏的指示作用尚有待深入研究。为此,利用基于16S rDNA的分子生物学技术,对南海台西南海... 微生物产甲烷作用和甲烷厌氧氧化作用对海底天然气水合物(以下简称水合物)的形成、分解有着重要的影响,但目前有关古菌类群的代谢机理及其对水合物成藏的指示作用尚有待深入研究。为此,利用基于16S rDNA的分子生物学技术,对南海台西南海域973-4站位岩心的古菌群落结构进行了分析,并与日本海、南海神狐海域等水合物赋存、非赋存区的古菌群落结构进行了对比。结果表明:①973-4站位岩心中广古菌Methanosarcina为优势类群,在表层所占比例为50%,在硫酸盐-甲烷转换带(SMTZ)的比例为46.1%,在深层的比例为66.7%;②Methanomicrobiales为次优势类群,在表层所占比例为28.3%,在SMTZ层位为30.7%,在深层为11.1%;③上述2个古菌类群所占比例的变化趋势与海洋沉积物早期成岩过程中有机质含量、组分的变异密切相关。结论认为:①古菌群落结构与细菌、地球化学和矿物学的分析结果一致,表明973-4站位岩心下部赋存水合物;②由于古菌群落结构存在差异性,必须考虑地球化学参数和地质特征的协同作用,才能提高其对水合物成藏指示的精准性。 展开更多
关键词 南海 台西南盆地 古菌多样性 日本海 神狐海域 天然气水合物 产甲烷作用 甲烷厌氧氧化作用
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冷泉环境自生矿物多硫同位素特征及应用 被引量：1
10
作者 张覃谊 邬黛黛 刘丽华 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期62-75,共14页
正常海相沉积物中普遍存在有机质硫酸盐还原作用(OSR),但在冷泉区,硫酸盐还原-甲烷厌氧氧化作用(SR-AOM)则占据主导地位。如何区分这两种硫酸盐还原途径,对研究极端环境下的生物地球化学过程具有重要意义。为进一步概括、了解冷泉区与SR... 正常海相沉积物中普遍存在有机质硫酸盐还原作用(OSR),但在冷泉区,硫酸盐还原-甲烷厌氧氧化作用(SR-AOM)则占据主导地位。如何区分这两种硫酸盐还原途径,对研究极端环境下的生物地球化学过程具有重要意义。为进一步概括、了解冷泉区与SR-AOM相关的自生矿物的多硫同位素特征及其建模应用,在广泛调研国内外与SR-AOM相关的多硫同位素研究成果的基础上,综述了SR-AOM成因的黄铁矿和冷泉重晶石的多硫同位素特征。在此基础上,分别针对黄铁矿和冷泉重晶石概括已被广泛应用的稳定状态盒模型和1-D反应转移模型。SR-AOM成因的黄铁矿相比OSR成因的黄铁矿具有更高的δ34S值和Δ33S值。同时,SR-AOM成因的黄铁矿的δ34S值和Δ33S值呈负相关性,不同于OSR的正相关性。此外,冷泉重晶石的负Δ33S-δ´34S相关性与受OSR控制的孔隙水硫酸盐的正相关性亦明显不同。在冷泉环境中,与SR-AOM相关的自生矿物多硫同位素特征能有效示踪该极端条件下硫同位素的演化,且有利于区分SR-AOM和OSR,这为研究极端环境下的生物地球化学过程和示踪潜在的天然气水合物矿藏提供了有效依据。 展开更多
关键词 冷泉 硫酸盐甲烷转换带 硫酸盐还原-甲烷厌氧氧化作用 黄铁矿 重晶石
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