2010年度贵州省科技进步奖获奖成果介绍——《黔东南华纪冷泉碳酸盐岩地质地球化学特征及其对锰矿的成矿研究》获二等奖

《黔东南华纪冷泉碳酸盐岩地质地球化学特征及其对锰矿的成矿研究》是周琦研究员在长期从事华南南华纪锰矿的勘查与研究的基础上,提炼出关键科学问题,通过贵州省地矿局103地质大队与中国地质大学实行产学研结合,共同进行系统的研究工作。     

南海北部东沙海域沉积物地球化学特征及其反映的冷泉活动

南海北部东沙海域是典型的水合物成藏区,冷泉活动对其沉积物地球化学特征有显著影响。分析了东沙海域冷泉区973-4站位1 375 cm(水深1 666 m)和973-5站位935 cm(水深2 998 m)长的柱状样的总有机碳(TOC)、总硫(TS)含量,并挑选其中的底栖有孔虫进行了碳氧同位素测试。通过沉积物总硫含量分析和临近站位孔隙水数据分析表明,2个站位沉积物均有较浅的硫酸盐甲烷还原界面(SMI)深度和较大的甲烷通量,其中973-4站位硫酸盐甲烷界面深度为海水-沉积物界面以下约900 cm,973-5站位硫酸盐甲烷界面深度为海水-沉积物界面以下约750 cm。总碳/总硫比值表明冷泉流体活动对沉积物硫埋藏起主导作用。Uvigerina spp.的δ13C表明末次盛冰期(LGM)之前东沙海域有持续的冷泉活动,而自末次盛冰期以来Uvigerina spp.的δ13C其偏负程度逐渐变小、冷泉活动逐渐减弱,这可能是海平面上升扩大了天然气水合物稳定区范围,从而抑制了冷泉流体上涌的结果。     

琼东南盆地冷泉差异发育特征及其深部控制机理

海底冷泉与天然气水合物资源、全球气候变化和极端环境生态系统等重大问题密切相关,具有重要的科学意义。冷泉系统形成演化影响因素众多,其时空分布、活动特征及相关物理、化学和生物作用差异较大。冷泉活动的浅表层响应与深部控制要素的耦合关系、冷泉差异发育的流体动力学过程与控制机理等科学问题有待深入研究。以琼东南盆地为主要研究对象,针对冷泉差异发育特征及其控制机理问题,以流体动力学研究为主线,深浅连通,将浅表层冷泉观测数据与深部地质环境、地层压力等要素相结合,精细刻画冷泉流体从物源层向浅表层运移的渗漏通道特征,建立冷泉浅表层响应与深部要素之间的耦合关系,揭示冷泉差异发育的流体动力学模式,探讨冷泉差异发育的控制机理,以期为冷泉环境水合物勘查与试采、深海物质和能量迁移转化及极端环境的生态系统研究提供理论依据。     

冷泉区底栖有孔虫研究进展

海底冷泉区是海洋能源和生物资源同时富集的一类特殊区域。底栖有孔虫群落及其地球化学组成是海底冷泉区发育的重要指示标志之一。海底冷泉区的底栖有孔虫及其碳同位素研究,对于探讨冷泉演化、评估古冷泉甲烷排放对全球气候变化的影响有重要的研究意义。综述了全球一些主要冷泉区的底栖有孔虫研究方法及其进展,对比了各冷泉区底栖有孔虫群落结构的主要特征及地域差异,评述了冷泉区底栖有孔虫的碳同位素记录特征、影响因素及其对冷泉活动的潜在指示意义,最后提出了南海北部冷泉活动区底栖有孔虫方面的研究展望。     

丰度生物量比较法应用局限性

丰度生物量比较法(Abundance Biomass Comparison,以下简称ABC方法)是利用底栖生物群落结构的特征来监测海洋环境污染的状况,由英国学者warwick [1]于1986年提出.     

海底冷泉气泡羽流声学探测参数研究

对气泡羽流的声学探测是目前海底冷泉调查的主要手段。在声学探测理论基础上, 分析了声学探测过程中CW声波脉冲信号的发射频率、发射功率、声波脉冲宽度(脉冲持续时间)3个参数对海底冷泉气泡羽流探测成像的影响。同时, 结合黄、渤海老铁山水道海域海底冷泉外业调查和人工模拟冷泉实验的数据, 进一步明确了这些参数的选取原则和范围。针对声学水体剖面上出现的异常干扰带, 还提出了改变脉冲发射时延值来消除水体声学剖面图中干扰带的方法, 从而进一步优化海底冷泉气泡羽流的声学成像效果。     

深海洋底热泉生态系和冷泉生物研究综述

现代海洋学、微生物学和生物学的研究表明，在深海火山活动和板块消减带所形成的地质背景下分别可能有海底热泉和冷泉的存在。在这种海底热泉和冷泉区的特殊环境中能够能海底热泉生态系的冷泉生物。它们能够依靠体内共生化学厌氧合成细菌产生营养，因而可能存在于完全缺氧的还原环境。海底热泉和冷泉生物学研究是对传统的生物学和地质学的挑战，人们还可能通过古代海底热泉和冷泉生态系的识别和分析，对涉及生命发生、生物演化、生物     

南海东沙西南海域冷泉碳酸盐岩特征及其意义

海底冷泉流体或自生碳酸盐沉积可为碳氢化合物(主要指常规油气或天然气水合物)、冷泉生物群落的调查和研究提供有利线索。对东沙群岛海区、神狐海区和ODP184-1146钻孔碳酸盐沉积的特征进行了对比和研究,结果表明这些海区碳酸盐岩的岩性特征、碳氧同位素组成等存在明显差异。东沙群岛海区和神狐海区的碳酸盐岩的化学成分如TFe、A l2O3、TiO2、K2O、Na2O、MnO、P2O5等不同,表明它们可能分别受到了粘土矿物和铁锰氧化物影响。在神狐海区至少发生了一次冷泉流体活动,形成了早晚两期冷泉碳酸盐岩,而在东沙群岛海区发生了至少3次冷泉流体活动,形成了多期冷泉碳酸盐岩,反映了这两个海区碳酸盐沉积的甲烷成因不同,且形成环境也受不同的因素控制。研究揭示,在东沙群岛南部海区可能发育热成因甲烷汇聚的天然气水合物,其海底可能存在冷泉生物群落,这为东沙西南海域天然气水合物和冷泉生物群落的进一步寻找和研究提供了新思路。     

冷泉碳酸盐工厂的提出及古气候意义

【意义】碳酸盐工厂的提出及其分类研究对于推动碳酸盐岩沉积学发展具有重要意义,但现行分类方案不足以囊括所有碳酸盐沉积类型,因此亟须从机理和过程层面对碳酸盐工厂类型予以梳理、扩充。【进展】传统碳酸盐工厂的碳源主要为大气—海洋中的无机碳库,而一些特殊海相和陆相碳酸盐工厂的碳则主要源于外源碳库,因而两者具有本质上的区别。后者往往对于追溯深时水体环境和气候事件具有重大意义。【结论与展望】以冷泉碳酸盐岩为例,正式提出“冷泉碳酸盐工厂”概念,综述了其沉积特征、生物组成及生物地球化学过程,并举例阐述其古气候意义。基于外源碳库的碳酸盐工厂类型理应得到重视。