海底天然气渗漏系统演化特征及对形成水合物的影响

通过天然气沉淀水合物的动力学模拟计算,研究了墨西哥湾GC185区BushHill海底天然气渗漏系统的演化特征及对水合物沉淀的影响。渗漏早期,天然气渗漏速度大(q>18.4kg/m2-a),海底沉积以泥火山为主,渗漏天然气具有与气源天然气几乎一致的组成,形成的水合物具有最重的天然气成分。渗漏晚期,天然气渗漏速度很慢(q<0.55kg/m2-a),在海底附近没有水合物沉淀,主要以冷泉碳酸盐岩发育为主,水合物产于海底之下一定深度的沉积层中。介于二者间的渗漏中期(q:0.55～18.4kg/m2-a),海底发育水合物、自养生物群为特征,渗漏速度控制了水合物和渗漏天然气的组成及沉淀水合物的天然气比例。BushHill渗漏系统近10年的深潜重复采样显示,渗漏天然气和水合物天然气的化学组成在时空上是多变的,相对应的渗漏速度在时间上的变化约为3倍,在空间上的变化近2个数量级。     

泥火山的全球分布和研究进展

本文系统介绍了泥火山的全球分布特征、分类、成矿、成因特征和机制、生物地球化学和地质灾害。泥火山是盆地地层深部含水的泥质物在高压作用下喷出地表形成的锥状沉积体,主要发育在沉积速率较快和有横向挤压构造作用的盆地中。全球陆地有超过40个泥火山发育区,海底有超过20个泥火山发育区,每个发育区有几座到200多座泥火山不等,陆地和浅海区共有2000多个泥火山。各地泥火山有不同的喷发周期,喷发物也各有不同的形态、成分、来源和年龄。尽管泥火山的成因机制尚颇有争议,但较快的沉积速率和活动大陆边缘横向构造挤压作用无疑是两个最为关键的因素。由于泥火山对大地构造属性、油气勘探、生物地球化学、地质灾害和全球气候变化等问题的研究有着重要的意义,已逐渐成为地球科学一个新的研究热点。     

台湾利吉混杂岩中蛇纹岩伴生碳酸盐岩地球化学特征及其成因分析

随着全球气候变暖,生命元素C在地球各个系统的循环受到了越来越多的关注,俯冲带是地表C和深源C循环的重要场所,发育于俯冲带的蛇纹岩伴生碳酸盐岩和渗漏流体对生命的起源及全球C循环研究具有重要意义。台湾东部(简称台东)海岸山脉新生代利吉混杂岩中发育具有沉积特征的蛇纹岩碎屑角砾岩及具有较轻C同位素组成的伴生碳酸盐岩,其成因可能与马里亚纳弧前海底蛇纹岩泥火山和自生碳酸盐岩相似。本研究对台东3个蛇纹岩出露点发育的碳酸盐岩脉进行岩石学、矿物学及地球化学分析,探讨蛇纹岩伴生碳酸盐岩脉的成因。台东利吉蛇纹岩角砾碎屑岩伴生的碳酸盐岩,发育泥微晶团粒、凝块以及放射纤维状方解石和草莓状黄铁矿,总有机碳含量较高(0.11%～0.25%),可能与微生物介导的CH₄厌氧氧化作用有关。利吉桥头剖面蛇纹岩巨砾中的方解石脉δ¹³C为-17.8‰～0.7‰,十三领碳酸盐岩δ¹³C为-12.8‰～-10.7‰,指示碳源很可能包括无机成因CH₄的氧化与海水源碳的混合。虎头山蛇纹岩角砾中方解石脉δ¹³C为-3.4‰～2....     

广西木圭上泥盆统乳房状构造及其地质意义

产于泥质硅岩层中顺层分布的燧石结核,外形似乳头向下的乳房。结核下顶端有残余小孔,内部有与外形和残余小孔相对应的分带性。外带为不完全交代带,常残留被交代围岩的残余;内带是球粒化的完全交代带。有时还出现结晶充填为特征的核部带。地质和岩石学证据显示乳房状构造是沉积物尚未固结时,由富含硅质的热水溶液的交代作用、结晶充填作用所形成,可作为热水体系在盆地底面附近作用的标志,亦可作为示序构造。类似构造也见于锰矿、重晶石矿和盆地灰岩中。     

Geochemical Characteristics of Volcanic Rocks of the Laochang Ag Polymetallic Deposit,Lancang,Yunnan Province,China

In terms of major element, trace element and REE geochemical characteristics ofvolcanic rocks in the area studied and by making use of the TiO2-K2O-P2O5,The-Hf-Ta and Zr-Nb-Y trianglar diagrams and the environmental discrimination diagrams of incompatible ele-ment distribution pattems,the authors have drawn some conclusions that are different from those by previous workers.It is concluded that volcanic rocks in the Laochang Ag polymetallic deposit at Lancang,Yunnan belong to continental within-plate alkali basalts, and that their geotectonic setting seems to be at the northeastern margin of East Gondwana Land.     

海相沉积氧化还原环境的地球化学识别指标

全球海洋在10-5.4亿年间演变成氧化环境,此后历经多次全球性的缺氧事件后演变到现在的氧化环境.海水和沉积物中多种无素的循环、分异和富集明显受氧化还原条件的影响.Mn、Mo、Cr、V和U等变价元素的溶解度随氧化还原条件的改变产生极大变化,导致沉积物中的元素含量分异:Ni、Co、Cu和Zn等在还原条件下形成硫化物沉淀,导致沉积物中对应元素的富集.这些元素的地球化学行为是古海洋氧化还原条件的灵敏指示剂,作为恢复古海洋氧化还原条件环境变化的地球化学指标.黄铁矿化程度(DOP)、生物樗化合物和Ce异常等也是沉积物氧化还原条件的常用判别指标.泥岩石研究中通常采用DOP、U/Th、自生U、V/Cr、Ni/Co和生物标志化合物等指标,碳酸盐岩则主要采用Ce异常指标.当前各种指标的定性分析都取得比较一致的结果,但是用一种或几种定量的地球化学指标来恢复整个古海洋的氧化还原环境目前还有很大的问题.     

台湾利吉蛇纹岩角砾碎屑岩地球化学特征及其指示意义

马里亚纳海沟弧前广泛发育来源于深部地幔楔、由泥火山作用形成的碎屑蛇纹岩,并且在泥火山顶部海底有非生物成因甲烷渗漏和无光合作用的自养生物群,是地球科学界的研究热点。在弧陆碰撞形成的台湾利吉混杂岩带发育有蛇纹岩角砾碎屑岩,一直有构造成因、沉积成因与构造沉积复合成因的争议。本次研究对台湾利吉蛇纹岩角砾碎屑岩的岩石学和地球化学进行了研究,蛇纹岩角砾碎屑岩呈层状或巨砾发育于台东利吉村附近的混杂岩泥质基质中,蛇纹岩角砾碎屑岩的角砾和粉砂质-泥质基质均由蛇纹岩组成,角砾呈次棱角状至次圆状,显示沉积成因特征。蛇纹岩角砾碎屑岩的Al2O3-MgO-CaO位于与蛇绿岩套有关的变质橄榄岩范围内,且偏低的Al2O3和CaO含量表明,其来源于活动大陆边缘俯冲带上盘的弧前环境。此外,蛇纹岩角砾富集As、Sb和Pb元素,暗示具有俯冲带上驮板块地幔楔蛇纹岩的特征,并富集来自俯冲板片的中低温流体。因此,利吉蛇纹岩角砾碎屑岩很可能来自俯冲带上盘地幔楔,由北吕宋火山岛弧弧前基底形成的蛇纹岩通过泥火山作用喷出海底,最后经弧陆碰撞进入台湾利吉混杂岩带。     

墨西哥湾陆坡区冷泉碳酸盐岩的烷烃分布特征

对墨西哥湾北部水深2200m的Alaminos Canyon645区块（AC645区）和水深540m的Green Canyon185区块（GC185区）冷泉碳酸盐岩的有机质进行了研究,结果显示深水和浅水区冷泉碳酸盐岩的有机质丰度和烷烃组成差别较大,下陆坡深水AC区样品有机质含量低,正构烷烃、萜烷、甾烷各组分的含量相对较高,正构烷烃以低碳数占绝对优势,并含有种类丰富的三环萜烷和五环三萜烷,且以17a（H）,21B（H）-藿烷为主峰碳,反映了深水区冷泉碳酸盐岩的有机质来源于细菌和低等藻类,有少量的深部油气藏有机质的渗漏输入,并受微弱的微生物作用改造。上陆坡浅水GC区样品有机质含量较高,其中正构烷烃含量较低,并且以难以分开的复杂混合物（UCM）为主,同样含有种类丰富的以17α（H）,21β（H）-降藿烷为主峰碳的三环萜烷和五环三萜烷,表明有机质主要来源于深部油气藏渗漏的有机质,并遭受了强烈的微生物降解。本文系统地研究了冷泉碳酸盐岩中正构烷烃、萜烷、甾烷的组成和分布特征,并探讨了有机质来源和冷泉渗漏的关系。     

冷泉渗漏区海底微生物作用及生物标志化合物

在有冷泉活动和水合物产出的海底环境中,甲烷氧化古细菌和硫酸盐还原细菌十分发育,它们主导着海底天然气(主要是甲烷)的缺氧氧化作用,并在海底碳循环和生物种群繁衍中发挥着重要作用。海底天然气渗漏活动区的甲烷氧化古细菌使渗漏CH4缺氧氧化为HCO3-,硫酸盐还原细菌使SO42-转化为HS-,从而使细菌微生物获得生命所需的能量,生物种群得以发育和繁衍。甲烷氧化古细菌有ANME-1、ANME-2、ANME-3三个种群,形成相应的醚类异戊二烯类和类异戊二烯烃类生物标志物。硫酸盐还原细菌有Desulfosarcina和Desulfococcus两个主要的细菌群落,形成二烃基甘油二醚和脂肪酸生物标志化合物。这种天然气渗漏区内微生物活动产生的生物标志化合物都具有特别负的碳同位素组成,δ13C值为-41.1‰~-95.6‰,说明微生物群落在生命代谢过程中摄取了来自甲烷的碳,同时也反映了天然气渗漏系统缺氧带存在的古细菌和硫酸盐还原细菌活动。     

海底天然气渗漏系统水合物成藏过程及控制因素

在海底天然气渗漏系统沉淀水合物的动力学基础上,建立了水合物沉淀与分解的化学动力学模型。应用该模型分析了美国墨西哥湾布什山天然气渗漏系统水合物的成藏过程,探讨了水合物沉淀、稳定性影响因素。在渗漏通量为每年400kg·m-2的单个通道中,约需425a才能导致水合物稳定带沉积层约30%孔隙完全被水合物充填,渗漏通道被堵塞,沉淀的水合物在剖面上从稳定带底部向海底趋于富C3+C4。在渗漏通道天然气流量由弱到强再到弱的演化过程中,渗漏速度增大过程中形成的水合物在渗漏速度减小过程中将分解,总量约10%的水合物将被分解。如果分解产生的天然气可快速迁移出渗漏系统,海底温度的升高可引起约40%的水合物在20d内分解,并导致海底渗漏速度的急剧增大。