南海北部神狐海域水合物区浅表层沉积物的自生矿物及其碳、氧、硫同位素记录

南海北部陆坡具有丰富的油气和天然气水合物赋存，神狐海域是目前南海水合物调查程度最高的区域。2007年，在神狐海域钻探获得含水合物的沉积物样品，但依据的主要是深部地质、地球物理信息，缺乏浅表层沉积物的地质、地球化学证据。本项目拟在神狐海域采集2-3个大型重力活塞岩心，运用矿物学、地球化学和稳定同位素等研究方法，开展水合物区浅表层沉积物矿物组分、自生矿物显微结构、碳、氧和硫稳定同位素、沉积物孔隙水地球化学研究，并与国际上典型水合物区如墨西哥湾、水合物脊、布莱克海台进行对比分析，探讨神狐海域水合物区与高甲烷通量、烃微渗漏相关的自生矿物及其稳定同位素特征，利用水合物赋存区沉积物中不同自生矿物及其同位素高分辨率记录，为水合物资源勘探开发提供地球化学示踪。建立一套南海北部陆坡水合物识别的浅表层沉积物自生矿物及其稳定同位素指标，研究成果将为南海北部天然气水合物成藏机制及其分布规律研究提供理论依据。

南海北部陆坡是潜在的油气和天然气水合物赋存区。在南海北部存在东沙海域、神狐海域、西沙海槽、琼东南盆地等水合物远景区。在2007年和2013年分别在南海北部神狐海域和东沙海域成功钻探获取水合物样品。本项通过收集多个南海北部多个柱状沉积物样品和表层冷泉碳酸盐岩样品，运用沉积学、矿物学、地球化学和稳定同位素等研究方法，采用ICP,GC-MS,X-射线衍射、扫描电镜和同位素地球化学分析等技术手段，开展浅表层沉积物和冷泉碳酸盐岩的孔隙水组分、矿物组分、自生矿物显微结构、碳、氧和硫稳定同位素等分析研究，与国际上典型水合物区如墨西哥湾、水合物脊、布莱克海台进行对比分析，揭示了南海北部陆坡浅表层沉积物中自生碳酸盐矿物的种类及其碳、氧同位素特征、分析了硫酸盐矿物种类及其硫同位素分馏情况及其原因、揭示水合物区浅表层沉积物中，高甲烷通量与自生矿物种类、显微结构、同位素分馏特征相互作用机理。. 通过研究南海北部东沙海域硫酸根甲烷界面（SMI）的分布情况，根据硫酸根变化梯度估算甲烷通量。研究结果显示，东沙海域SMI埋深普遍较浅，指示较高的甲烷通量（3.8×10-3~5.9×10-3 mmol/（cm2•a）），与国际上已发现天然气水合物区的地球化学特征相类似。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，暗示着该区海底之下可能有天然气水合物层赋存。. 南海北部沉积物样品中普遍存在对天然气水合物有指示意义的自生碳酸盐、硫酸盐、和草莓状黄铁矿。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。. 南海北部浅表层沉积物中发育异常分布的自生黄铁矿，黄铁矿的硫同位素值δ34S为-41.69‰~-49.16‰CDT, 显示出极负偏的特征，指示沉积物中黄铁矿可能经历多次硫酸盐还原作用和硫歧化作用，是硫酸盐还原菌和硫歧化菌的共同作用产物。 研究认为Site4B站位处在或靠近泥底辟的沉积环境, 指示了研究区存在烃渗漏活动。