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国家973计划天然气水合物地球化学课题研究取得新成果

文章来源:  |  发布时间:2009-07-03  |  【打印】 【关闭

  

  由中国科学院广州天然气水合物研究中心承担的国家973计划“南海天然气水合物富集规律与开采基础研究”项目之课题六“南海北部天然气水合物的地球化学异常特征研究”(编号:2009CB219506)近期研究取得了新的成果。

  通过X射线衍射和扫描电镜观察表明,采自南海北部琼东南盆地的沉积物样品中存在具有天然气水合物和甲烷渗漏指示意义的自生碳酸盐、硫酸盐和草莓状framboids黄铁矿,自生矿物组合和显微结构特征与冷泉沉积物类似,属微生物成因。沉积物孔隙水化学组分分析结果显示,随着埋藏深度加深, SO42-、Ca2+、Mg2+和Sr2+浓度明显降低,Mg2+/Ca2+和Sr2+/Ca2+比值急剧增加,这些地球化学特性与世界上天然气水合物产区的浅表层沉积物孔隙水中离子浓度异常吻合较好,暗示采样站位深部可能具有油气或天然气水合物藏。

  对采自南海东北部陆坡水合物区HD319、HD169A和GC10站位的浅表层沉积物进行地球化学特征研究。X射线衍射和扫描电镜观察表明,样品中存在具有天然气水合物和甲烷渗漏指示意义的自生碳酸盐、硫酸盐和黄铁矿。沉积物孔隙水化学组分分析结果显示,随着埋藏深度加深,SO42-、Ca2+、Mg2+和Sr2+浓度明显降低,CH4、H2S浓度的增加,以及Mg2+/Ca2+和Sr2+/Ca2+比值急剧增加,与世界上天然气水合物产区的浅表层沉积物孔隙水中离子浓度异常特征吻合。沉积物中顶空气游离烃的分析结果,以及孔隙水化学组分的变化,特别是SO42-、H2S和甲烷含量的急剧变化,说明研究区有丰富的气源,赋存水合物的可能性非常大,同时指示了研究区硫酸盐-甲烷界面(SMI)较浅,位于海底之下8m左右。

  对南海北部陆坡九龙甲烷礁采集的两个冷泉碳酸盐岩样品TVG-1和TVG-11进行了矿物学、岩石学和碳氧同位素分析研究。X-射线衍射分析(XRD)结果表明,自生矿物主要为文石、白云石和高镁方解石等,碎屑矿物含量较少。TVG-11中存在大量的文石,而TVG-1只保留了已转化为方解石的文石假象,据此可以推断TVG-1的形成要早于TVG-11。扫描电镜观察(SEM)显微结构特征显示,自生矿物主要是通过细菌的厌氧氧化作用,直接从冷泉中沉淀出来的。碳、氧同位素测试结果显示,碳酸盐岩具有强13C亏损和一定程度的18O富集的特征,TVG-1和TVG-11的δ13C值分别为-46.22‰和-52.88‰PDB,均低于-40‰PDB,表明碳源于微生物作用的甲烷厌氧氧化,是指示该海域存在冷泉的重要证据;TVG-1和TVG-11的δ18O值分别为3.19‰和4.07‰PDB,存在一定程度的18O富集。碳氧同位素和矿物的显微结构特征都说明九龙甲烷礁碳酸盐岩是烃类渗漏微生物作用而形成的自生碳酸盐岩,可能是天然气水合物分解引起的沉积,显示该区水合物存在的可能性很大。

  上述成果发表在《海洋学报》、《热带海洋》和《海洋地质与第四纪地质》等刊物上。                            

  水合物成藏机制实验室 管红香
  2009.7.3

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