南海北部陆坡沉积物“Ba峰”及其天然气水合物分解指示意义

【摘要】：深海,特别是天然气水合物区的沉积物-孔隙水体系中,Ba循环受到孔隙水中的硫酸盐(SO24-)和甲烷(CH4)之间的氧化还原反应的强烈制约。沉积物中"Ba峰"的存在体现了SO2-4亏损的长时间累积效应,并与海平面变化制约下的天然气水合物分解有关。南海北部陆坡ODP1146站钻孔上部深度185m沉积物中发育了4个"Ba峰",其中发育于深度约58m的"Ba峰"(F3)与当前SO2-4-CH4反应界面(SMI)深度一致,推断其他3个"Ba峰"(F1、F2和F4)对应的SMI深度分别约为24m、46m和84m。"Ba峰"最大峰值与沉积物Cl通量减小和冰期-间冰期转换带的对应性表明:在冰期,海平面大幅度降低诱发的浅水区(如东沙群岛附近)天然气水合物的分解持续释放了低盐度、高浓度CH4流体,其中部分流体迁移至ODP1146站所在的陆坡区沉积物中,导致了间隙水中SO2-4的持续亏损和自生Ba的长时间累积,结果在冰期-间冰期转换阶段形成显著的"Ba峰";同时,部分逸散于大气中的CH4加快了冰期的结束。在距今约50万年的冰期-间冰期旋回制约下的海平面周期性变化过程中,南海北部浅水区天然气水合物分解释放的低盐度和高浓度CH4流体也间歇地迁移至深水陆坡沉积区,导致了多个"Ba峰"的形成和沉积埋藏。"Ba峰"可以用于评价历史时期南海北部陆坡天然气水合物分解释放甲烷通量的变化。 【作者单位】： 国家海洋局第一海洋研究所;
【关键词】： 南海北部陆坡 Ba循环 Ba峰 甲烷水合物分解 冰期-间冰期旋回
【基金】：国家自然科学基金(40776033) 天然气水合物环境效应研究项目(118-03)
【分类号】：P744.4
【正文快照】： 1引言海水上层形成的生源Ba主要以微晶重晶石(BaSO4)形式沉积于海底[1—8]。在沉积物早期成岩过程中,随着BaSO4的溶解和再结晶,生源Ba会发生活化、迁移和再沉积,这一过程称之为沉积物中的“Ba循环”[9—10]。“Ba循环”受沉积物孔隙水中SO2-4的浓度梯度制约:如果BaSO4的溶解扩

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