硫酸盐-甲烷界面与甲烷通量及下伏天然气水合物赋存的关系

硫酸盐-甲烷界面在富甲烷和含天然气水合物的海洋沉积区已经成为一个重要的生物地球化学识别边界。在硫酸盐-甲烷界面之上,沉积物中的硫酸盐因参与分解有机质和甲烷厌氧氧化反应而被消耗,而其界面之下沉积物中的甲烷则不断生成,含量逐渐增加。根据该界面附近硫酸盐浓度和甲烷浓度的变化特征,可以判断该区甲烷流体通量的大小,从而指示下伏天然气水合物的可能赋存状况。南海北部陆坡的柱状沉积物孔隙水数据的分析显示,硫酸盐-甲烷界面埋深比较浅,表明该海域的甲烷通量较高。这种高甲烷通量很可能是由下伏的天然气水合物所引起的,并暗示着该区下伏海底可能有天然气水合物沉积层赋存。     

南海北部陆坡沉积物硫酸盐-甲烷反应界面深度的空间变化及其对甲烷水合物赋存状态差异性的指示意义

海洋沉积物中的硫酸盐-甲烷反应界面（SMI）的深度变化能够指示下伏甲烷水合物的赋存状态。本文通过对南海北部陆坡天然气水合物潜在分布区沉积物间隙水化学和自生碳酸盐氧、碳同位素组成资料系统分析和对比,探讨了南海北部陆坡沉积物的SMI深度空间变化对下伏甲烷水合物的赋存状态的指示意义。结果表明,南海北部陆坡沉积物的SMI的深度呈现出从西南-东北变浅的趋势,这一趋势与自生碳酸盐的碳同位素组成揭示的甲烷释放量增大趋势有很好的对应关系,进而表明在南海北部陆坡从西南-东北甲烷水合物的埋藏深度变浅或者甲烷水合物的分解程度增大。     

南海东北部硫酸盐还原-甲烷厌氧氧化界面——海底强烈甲烷渗溢的记录

南海东北部沉积物顶空气甲烷含量较高,海底存在明显的甲烷渗溢现象。该海域6个沉积物岩心的孔隙水硫酸盐浓度和顶空气甲烷含量随深度变化而变化,出现明显的硫酸盐-甲烷互相消耗区域,硫酸盐和甲烷浓度均急剧下降。HD109、HD170、HD196A、HD200、HD319和GC10等6个岩心的硫酸盐还原-甲烷厌氧氧化界面(SMI)分别位于704、911、728、636、888、792cm处,完全落入全球水合物区富甲烷环境的SMI深度范围之内。强烈的甲烷渗溢过程使得硫酸盐-甲烷互相消耗作用加剧,并形成浅的SMI。浅的SMI显示了东北部存在强烈的甲烷渗溢活动以及强烈的甲烷厌氧氧化作用,具有天然气水合物成藏的典型特征。     

海洋孔隙水的硫酸盐剖面在底层气体水合物甲烷通量中的指示

海洋孔隙水的硫酸盐剖面在底层气体水合物甲烷通量中的指示ＷａｌｔｅｒＳ．Ｂｏｒｏｗｓｋｉ等微生物硫酸盐的减少，微生物沼气的产量，和气体水合物的形成与深海、大陆边缘沉积物中出现的成岩作用紧密联系（Ｐａｕｌｌ等，１９９４）．气体水合物是由水和低分子量气体（...     

天然气水合物的上界面——硫酸盐还原-甲烷厌氧氧化界面

定义了海域天然气水合物成矿带的上界面。指出在地球深部存在最原始的、从根本上不依靠光合作用来生存的生命系统。根据对ODP岩心样品中微生物数量的统计,海底以下沉积层中的生物数量可能占据全球原核生物总量的70%,其生物总碳量和地球表面所有植物的碳总量相当。地球内部如此巨大的生物总量应该在地壳中的气体分布等方面起着重要作用。甲烷在地壳层中广泛存在,并主要是微生物成因的。微生物产甲烷的途径主要有两个,一是二氧化碳还原,另一个是醋酸盐发酵。相应地,参与产甲烷的微生物菌群主要是产甲烷菌和食醋酸菌。甲烷在沉积层中的厌氧氧化是一个不争的事实。该过程发生在海底以下一个非常局限的区带,称为硫酸盐还原-甲烷厌氧氧化区带。通常,这个区带很窄,仅为一个面,因此,硫酸盐还原-甲烷厌氧氧化区带又称硫酸盐还原-甲烷厌氧氧化界面。这是一个基本的生物地球化学界面,在功能上它起到屏蔽甲烷向海底和大气逸散的作用,是一个巨大的甲烷汇。甲烷的厌氧氧化同样是一个由微生物介导的过程,参与此过程的微生物主要是食甲烷古菌和硫酸盐还原菌。硫酸盐还原-甲烷厌氧氧化界面在海洋沉积层中一般深可达海底以下上百米,浅可至海底。此界面为天然气水合物的上界面,该界面以上没有甲烷水合物存在。     

流体剖面上溶解硫酸盐的含量能否反映原地甲烷通量

在天然气水合物稳定带中,受生物地球化学因素制约的甲烷通量是控制天然气水合物分布和含量的关键。我们将通过非保压岩心和保压岩心数据进行说明,这些数据分别来自孟加拉海两个海盆：克里希纳河－哥达瓦里河盆地（K—G）和印度东南部近海的Mahanadi盆地（水深9001170m）,以及位于安达曼海（水深1600m）的1个站位和卡斯卡底古陆（水深890m）的水合物脊上的2个站位。以上所有站位都发现了天然气水合物存在的证据,但每个站位水合物的含量、分布和含水合物沉积物的结构各不相同。     

夏季东、黄海沉积物中甲烷的分布和沉积物-水界面通量

沉积物释放是海洋环境中甲烷(CH_4)的重要来源。通过2013年7月和8月两个航次,对东、黄海泥质区沉积物中CH_4浓度的垂直分布和沉积物-水界面通量进行了研究。结果表明,除个别站位外,黄海沉积物(50 cm以浅)中CH_4的浓度变化范围在0.2～1.0μmol/L之间,长江口及浙闽沿岸附近的沉积物中CH_4浓度则要更高(1.0～2.0μmol/L),而东海东部海域沉积物中CH_4浓度波动范围为0.2～3.0μmol/L。总体来说,东、黄海沉积物中CH_4浓度偏低,这可能与观测到的高浓度硫酸盐(20 mmol/L)有关。通过整柱密室培养实验估算出东、黄海沉积物-水界面CH_4释放速率在0.64～2.12μmol/(m2·d)之间,东、黄海沉积物CH_4释放总量为6.7×108 mol/yr;但采用菲克定律估算的CH_4扩散通量则要比现场培养的结果低2～5倍,表明不同的方法在估算沉积物-水界面CH_4通量上还具有一定的不确定性。     

甲烷通量对自生碳酸盐岩和水合物饱和度的影响

为了探讨甲烷通量或SMT对自生碳酸盐岩埋深和水合物饱和度的影响,综述了第六届国际水合物论文集中的相关论文得出如下结论：海底发生富含甲烷的孔隙水渗漏和甲烷气的排出,有利于海底自生碳酸盐岩的沉积;甲烷通量和海底侵蚀可能控制了自生碳酸盐岩和SMT的埋深,然而,甲烷通量或SMT埋深是否控制沉积物中水合物的饱和度目前尚无定论。     

海底冷泉区沉积物-水界面甲烷通量原位观测研究进展

海底沉积物-水界面作为冷泉跨圈层活动最关键的界面,近年来已成为冷泉区碳循环研究调查的重点目标。为准确获取海洋沉积物-水界面的流体通量,客观重建界面环境过程,评估环境效应,必须发展一整套精确、高效、科学的水下原位甲烷通量测量技术。综述了当前海洋冷泉区沉积物-水界面甲烷通量研究的意义与价值,详细介绍了多种较为成熟的海洋沉积物-水界面甲烷原位通量测试技术工作原理、使用方法和优缺点等,如测试游离气泡态甲烷通量的渗漏帐篷、声学反射、时序影像等技术方法,原位溶解态甲烷膜脱气技术的甲烷传感器、激光拉曼光谱测量方法等,同时对全球该领域已经调查的地区、研究现状和进展进行了详细的介绍。最后从技术层面对这一研究领域未来的发展方向和趋势进行展望,以期为未来国内海洋冷泉区沉积物-水界面甲烷通量原位观测研究提供思路与方向借鉴。     

截然不同的3个天然气水合物区域通过海底的CH4通量:对大洋和大洋化学的影响

在全球甲烷储库中甲烷水合物的作用缺乏充分的评估,因为人们对甲烷通过海底表面进入大洋和大气过程中的搬运以及在水柱中作为营养剂消耗的程度所知甚少。在3个截然不同的气体水合物环境中,在甲烷羽中或其附近采集孔隙流体和水柱样品,分析甲烷、溶解有机碳（DIC）、硫化物/硫酸盐、     

地质-生物系统中的甲烷研究--德国天然气水合物研究现状综述

介绍了德国目前正在研究的4个天然气水合物项目进展,综述地质一生物系统中的甲烷研究现状。从天然气水合物的地质、地球物理、地球化学到生物学各个领域,德国都开展了非常前沿性的研究,特别注重应用原位观测和高分辨率测量（Insitu ＆ High Resolution Observation）技术,开展地质-生物-地球化学的微观特征（Micro-Geo-Bio-Chemistry）研究。     

天然气水合物资源潜力评价

作为一种新型能源的天然气水合物越来越引起人们的重视。研究表明,在永冻区水合物主要存在于地下130～2000m,海洋中的水合物主要存在于海底以下100～1100m,水合物矿层的厚度可从几厘米到30m左右。目前海相和极地永冻区水合物资源量估计约为20000万亿m^3。近些年来,很多国家包括日本、印度和美国投入大量的资金进行水合物资源的研究。虽然在有些基础性问题的研究上,如对已证实的含水合物地层中水合物聚集的资源量的估算等方面存在差异,但这些研究项目的开展可以帮助我们了解水合物储层的属性、开采体系的设计以及更为重要的开采成本及经济效益等关键性问题。     

天然气水合物饱和度的预测方法

天然气水合物饱和度预测是天然气水合物资源评价的基础,饱和度预测研究有利于了解天然气水合物作为地质灾害和引发全球气候变化所起的作用,同时对了解天然气水合物的成藏规律和指导天然气水合物的勘探开发具有重要的指导意义,因此,准确预测天然气水合物饱和度非常重要。目前电阻率和氯离子浓度异常、氯离子剖面以及声阻抗测井数据均可预测水合物饱和度。     

天然气水合物的地球物理识别标志

地球物理标志是天然气水合物识别标志的重要组成部分,包括测井识别标志和地震识别标志两个方面。系统地总结了含天然气水合物沉积层在电阻、电位、井径、声波、密度、中子和成像测井等方面的测井异常,常规剖面和属性剖面上的地震响应异常,以及东海海域的地球物理异常特征,旨在为我国天然气水合物地球物理识别技术的研究提供基础材料。     

天然气水合物的识别标志及研究进展

天然气水合物是天然气和水在特定条件下形成的一种透明的冰状结晶体。天然气水合物的发现为寻找清洁高效的新型能源,以取代日益枯竭的传统能源提供了一个广阔的领域和新的思维方式。我国天然气水合物具有广阔的勘探领域和良好的勘探前景。本文对天然气水合物的研究现状进行了综述。在总结前人关于天然气水合物研究的基础上,总结归纳了天然气水合物的地震、地球物理测井、沉积岩石、地球化学、地形地貌等识别标志。企望对加速天然气水合物的勘探提供一些有益的线索。     

天然气水合物的识别标志及研究进展

天然气水合物是天然气和水在特定条件下形成的一种透明的冰状结晶体。天然气水合物的发现为寻找清洁高效的新型能源,以取代日益枯竭的传统能源提供了一个广阔的领域和新的思维方式。我国天然气水合物具有广阔的勘探领域和良好的勘探前景。本文对天然气水合物的研究现状进行了综述。在总结前人关于天然气水合物研究的基础上,总结归纳了天然气水台物的地震、地球物理测井、沉积岩石、地球化学、地形地貌等识别标志。企望对加速天然气水合物的勘探提供一些有益的线索。     

冲绳海槽天然气水合物稳定带特征和资源量评价

根据冲绳海槽多道地震资料的处理解释,在16条地震剖面上发现了水合物拟海底反射层BSR,经过AVO、波形反演等特殊的处理技术,首次直接利用BSR圈定了冲绳海槽天然气水合物具体分布范围,直接利用数据得出了天然气水合物稳定带厚度在冲绳海槽的分布趋势,认为海槽南部最厚,中部次之,北部最薄,并通过计算得出了冲绳海槽水合物稳定带的厚度和水合物资源量,对今后海槽水合物勘查和资源量评价具有一定的指导意义。