南海东沙海域浅表层柱状沉积物孔隙水地球化学特征及对冷泉流体活动的指示  

Pore water geochemistry of shallow surface sediments in the Dongsha area of the South China Sea and its implications for the activities of cold seep fluids

作　　者：梁华催 梁前勇[3] 胡钰[2] 罗敏[2] 曹运诚[2] 张文进[1,4] 陈多福[1,2] 

机构地区：[1]中国科学院,广州地球化学研究所,边缘海地质重点实验室,广东广州510640 [2]上海海洋大学,海洋科学学院,上海深渊科学工程技术研究中心,上海201306 [3]中国地质调查局,广州海洋地质调查局,广东广州510075 [4]中国科学院大学,北京100049

出　　处：《地球化学》2017年第4期333-344,共12页Geochimica

基　　金：国家自然科学基金(41606048);中国地质调查局水合物专项(GZH201100311,GZH201100305-06-07,DD20160217)

摘　　要：海底沉积物孔隙水地球化学特征能够快速响应有机质硫酸盐还原作用(OSR)和甲烷缺氧氧化作用(AOM)引起的变化,并记录冷泉渗漏活动的特征。本文对采集自南海东沙海域天然气水合物发育区的重力柱状沉积物孔隙水样品(D17-2015)进行了阴阳离子(SO_4^(2-)、Ca^(2+)、Mg^(2+))、微量元素(Sr^(2+)、Ba^(2+))、溶解无机碳(DIC)及其δ^(13)C_(DIC)等地球化学分析。在深度剖面上硫酸根离子浓度呈直线降低,确定的硫酸盐-甲烷转换带(SMTZ)约为海底下7.0 m,在紧邻SMTZ界面之下的溶解Ba^(2+)浓度突然增加,同时δ^(13)C_(DIC)(-38.8‰)值极端负偏,说明此站位存在强烈的AOM作用。利用反应-运移模型模拟计算获得的硫酸根向下通量为35.3 mmol/(m^2·a)、甲烷向上的通量为30.0 mmol/(m^2·a)、OSR和AOM消耗硫酸盐的相对比例分别约为15%和85%。这些结果表明AOM作用是占主导作用的生物地球化学过程。Pore water geochemistry can quickly reflect the change of organoclastic sulfate reduction （OSR） and anaerobic oxidation of methane （AOM）, and record the characteristics of cold seep activities. Pore water samples collected in a gas hydrate-bearing region in the Dongsha area of the South China Sea by gravity cores were analyzed for the major constituents （SO42-, Ca2＋, Mg2＋）, trace elements （Sr2＋, Ba2＋）, dissolved inorganic carbon （DIC）, and δ13CDIc values in this study. A linear sulfate consumption-depth profile, a depth of sulfate methane transition zone （SMTZ） about 7.0 m below the sea flore, a sudden increase of Ba2＋ concentrations below SMTZ, and highly negativeδ13CDIC values （-38.8%0） show that the anaerobic oxidation of methane （AOM） is intense at site D 17-2015. Quantitative numerical simulation by a reaction-transport model is used to calculate the diffusion fluxes of downward total sulfate （35.3 mmol/（m2.a）） and upward methane （30.0 mmol/（m2.a））. The model results show that the sulfate consumption proportions by OSR and AOM are 15% and 85%, respectively. These resultssuggest that AOM serves as a dominant biogeochemical process.

关 键 词：甲烷缺氧氧化(AOM) 孔隙水 数值模拟 冷泉流体 

分 类 号：P593[天文地球—地球化学]