南海神狐海域含水合物层粒度变化及与水合物饱和度的关系

为探讨沉积物粒度与水合物饱和度的关系,对南海神狐海域水合物钻探区2个获取水合物的钻孔岩心沉积物进行了粒度分析及粒度与水合物饱和度对比分析。结果表明,含水合物沉积物具有粉砂含量72%~82%、黏土含量小于30%、砂含量一般小于10%的基本特征,其中粉砂中以8~32和32~63 μm粒级的中细-粗粉砂占优势;该特征与上下不含水合物层位粒度特征没有明显的差异;含水合物层砂、粗粉砂含量高的层位与水合物饱和度高的层位呈良好的对应关系,粗粒沉积物更有利于孔隙的发育和水合物的形成。     

南海神狐海域含水合物层底栖有孔虫群落结构与同位素组成

为评价水合物甲烷对底栖有孔虫群落结构和同位素的影响,对南海北部神狐海域获取天然气水合物的钻孔BY3岩心,进行底栖有孔虫群落结构和稳定同位素分析,发现含水合物层底栖有孔虫丰度、分异度下降,群落中以内生种占绝对优势,有孔虫破碎率增加;与不含水合物层中的底栖有孔虫相比,含水合物层的底栖有孔虫碳同位素值出现较明显的负偏移。含水合物层中的Uvigerina spp.、Cibicides spp.和Oridorsalis spp.的δ13C平均值分别为-1.61‰、-0.79‰和-1.80‰,而在不含水合物层它们的δ13C平均值分别为-0.88‰、-0.27‰和-1.04‰;其中Uvigerina spp.和Oridorsalis spp.的δ13C最轻值均出现在含水合物层,分别为-1.83‰和-2.29‰。这些说明底栖有孔虫在生长和埋藏过程中可能受到沉积物中甲烷水合物形成和演化的影响。     

南海天然气水合物钻孔自生黄铁矿硫同位素特征

南海神狐海域天然气水合物钻探岩心含有大量自生黄铁矿,主要为长条状、短柱状。黄铁矿主要出现在沉积物浅部和含水合物层,含量主要为20%~90%。SH5C岩心(不含水合物)的黄铁矿硫同位素δ34SV-CDT变化范围为-40.488‰~-19.538‰,SH7B岩心(含水合物)的黄铁矿δ34SV-CDT为-38.922‰~37.660‰。尤其在水合物层的黄铁矿硫同位素组成偏重,δ34SV-CDT在22‰~27‰,这是水合物盖层形成的封闭体系和AOM持续发生共同作用的结果,可能是水合物层中独特的硫同位素特征。     

南海东北部东沙海域沉积物烃类有机地球化学研究及其意义

采用GC—MS技术测定了南海东北部东沙海域沉积物柱样HD196A中的有机物，共检测出90多种烃类化合物：正构烷烃、类异戊二烯、支链烷烃、多环芳烃等化合物。正构烷烃分布曲线的形状、碳数范围、主峰位置以及CPI值和0EP值说明，沉积物中的有机质主要来源是大陆高等植物和海洋浮游生物藻类和细菌源，并以陆源高等植物来源占优势。研究还表明，随着深度增加，柱样中重烃减少，而轻烃增加，奇偶优势指数趋近于1，长链烷烃和支链烷烃减少，芳烃的甲基化和甲基重排作用等，均显示出该区沉积物成熟度较高。同时结合该区已有的研究资料（烃类气体——甲烷、重烃组分分布，以及热释光、有机碳等），其高值异常区与本次研究站位相吻合，显示该海区具有烃渗漏来源，是海底油气和天然气水合物找矿的有利地区。     

南海东北部HD196A岩心的自生条状黃铁矿

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。     

南海西部深海平原SA14—34岩心浊流沉积特征

本文对位于南海西部深海平原的SAM-34岩心进行详细的沉积物组分研究，结果表明：该岩心岩性复杂多变，沉积了粘土、粉砂质粘土、砂质粘土、粘土质粉砂、砂质粉砂、砂和粉砂质砂等7种沉积物类型。浊流沉积发育，至少已识别出4个特征明显的浊流层。浊流层厚度为18～120cm，具有粒度较粗呈下粗上细、异地钙质微体生物化石丰富、陆源碎屑矿物含量高、SiO2／Al2O3比值和CaCO3含量高四大特点。并对浊流沉积的物质来源、成因进行了初步分析，认为浊积物主要来自西部陆架一陆坡区，有利的地形、丰富的物源和频繁的海底火山活动诱发的地震是浊流发生的主要原因。     

南海台西南盆地天然气水合物区沉积物的地球化学和微生物特征分析

The Taixinan Basin is one of the most potential gas hydrate bearing areas in the South China Sea and abundant gas hydrates have been discovered during expedition in 2013. In this study, geochemical and microbial methods are combinedly used to characterize the sediments from a shallow piston Core DH_CL_11(gas hydrate free) and a gas hydrate-bearing drilling Core GMGS2-16 in this basin. Geochemical analyses indicate that anaerobic oxidation of methane(AOM) which is speculated to be linked to the ongoing gas hydrate dissociation is taking place in Core DH_CL_11 at deep. For Core GMGS2-16, AOM related to past episodes of methane seepage are suggested to dominate during its diagenetic process; while the relatively enriched δ18O bulk-sediment values indicate that methane involved in AOM might be released from the "episodic dissociation" of gas hydrate.Microbial analyses indicate that the predominant phyla in the bacterial communities are Firmicutes and Proteobacteria(Gammaproteobacteria and Epsilonproteobacteria), while the dominant taxa in the archaeal communities are Marine_Benthic_Group_B(MBGB), Halobacteria, Thermoplasmata, Methanobacteria,Methanomicrobia, Group C3 and MCG. Under parallel experimental operations, comparable dominant members(Firmicutes and MBGB) are found in the piston Core DH_CL_11 and the near surface layer of the long drilling Core GMGS2-16. Moreover, these members have been found predominant in other known gas hydrate bearing cores, and the dominant of MBGB has even been found significantly related to gas hydrate occurrence. Therefore,a high possibility for the existing of gas hydrate underlying Core DH_CL_11 is inferred, which is consistent with the geochemical analyses. In all, combined geochemical and microbiological analyses are more informative in characterizing sediments from gas hydrate-associated areas in the South China Sea.     

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、792 cm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。     

天然气水合物试采:从实验模拟到现场实施

通过钻探,在珠江口盆地东部海域获取了天然气水合物实物样品,在5个取心站位目标层段进行了保压取心,获取了水合物岩心释放气样品,同时在13个层段获取了水合物分解气体样品。钻探取心的5个站位都在航次现场选择层段制备了顶空气样品。所有气体均进行了气体组成与同位素分析,结果表明：水合物气体组成以甲烷占绝对优势,甲烷含量96.5%~99.8%;乙烷含量极少,为(175~554)×10^-6,未检测出C₂₊以上烃类气体。水合物气体甲烷碳-氢同位素分析测试结果表明,δ¹³C₁为-68.4‰~-71.2‰,δDC₁为-182‰~-184‰,据此判识水合物气体成因类型为生物成因气。水合物气源成因类型与水合物产出形态没有直接关系,多种产出类型的水合物可能与储层发育及形态特征有密切联系。主要气源位于1000m以内的浅地层中,主要以侧向运移方式运移至稳定域有利部位形成水合物。