楊克紅，初鳳友，葉黎明，章偉艷， 許 冬，朱繼浩， 楊海麗，葛 倩

1.國家海洋局海底科學(xué)重點實驗室，杭州 310012 2.國家海洋局第二海洋研究所，杭州 310012

南海北部甲烷滲漏的沉積地球化學(xué)指標(Sr/Ca和Mg/Ca)識別

楊克紅1,2，初鳳友1,2，葉黎明1,2，章偉艷1,2， 許 冬1,2，朱繼浩1,2， 楊海麗1,2，葛 倩1,2

1.國家海洋局海底科學(xué)重點實驗室，杭州 310012 2.國家海洋局第二海洋研究所，杭州 310012

自生碳酸鹽礦物是揭示甲烷滲漏過程及其周期性變化的重要指標。為了方便、快速地識別出自生碳酸鹽礦物，在探討了前人建立的端元組分模型(文石、高鎂方解石、生物成因方解石和碎屑)在我國南海北部適用性的基礎(chǔ)上，利用沉積物全樣中Sr/Ca和Mg/Ca值計算了南海北部神狐海域兩支沉積物柱狀樣中自生碳酸鹽礦物的質(zhì)量分數(shù)，計算結(jié)果表明，在不同沉積深度均有含量不等的自生碳酸鹽礦物。這一結(jié)果被X射線衍射結(jié)果和沉積物中存在晶形完好的自生高鎂方解石和文石礦物所驗證，表明利用前人建立的端元組分模型計算的結(jié)果具有可靠性。自生碳酸鹽礦物的出現(xiàn)顯示該海域深受甲烷滲漏作用影響。利用地球化學(xué)指標(Sr/Ca和Mg/Ca)獲得的自生碳酸鹽礦物含量垂向變化顯示該區(qū)域甲烷滲漏具有強弱交替的周期變化。運用端元組分模型來獲取沉積物柱狀樣中自生碳酸鹽礦物的高分辨率剖面，從而識別甲烷滲漏信息非常方便，在大范圍尋找甲烷滲漏和天然氣水合物方面具有較大潛力。

甲烷滲漏; 碳酸鹽; Sr/Ca; Mg/Ca; 地球化學(xué);南海北部

0 前言

在冷泉系統(tǒng)中，由甲烷及其他碳氫氣體組成的滲漏流體周期性地發(fā)生滲漏，在甲烷氧化古細菌和硫酸鹽還原菌的共同作用下，在硫酸鹽-甲烷轉(zhuǎn)換帶附近發(fā)生甲烷厭氧氧化作用，環(huán)境堿度增加從而沉淀自生碳酸鹽礦物[1]。與甲烷滲漏相關(guān)的自生碳酸鹽礦物主要有方解石(高鎂方解石和低鎂方解石)、文石、白云石等[2]，它們或者以冷泉自生碳酸鹽巖形式存在于海底和沉積物中[3-4]，或者在海洋沉積物中以分散的自生碳酸鹽礦物存在[5-6]。相比之下，冷泉碳酸鹽巖易于識別，而沉積物中分散的自生碳酸鹽礦物卻難于快速發(fā)現(xiàn)。最近一些冷泉區(qū)域的研究表明：海洋全巖沉積物Sr/Ca及Mg/Ca可以指示沉積物中與甲烷滲漏相關(guān)的文石(富Sr)和高鎂方解石/白云石(富Mg)，從而用來識別甲烷滲漏事件[7-8]，為利用海洋沉積物識別甲烷滲漏提供了新視角。為此，筆者討論利用南海北部淺表層全巖沉積物中的地球化學(xué)指標識別分散的冷泉自生碳酸鹽礦物的可能性，從而判斷與之相關(guān)的甲烷滲漏信息。

1 地質(zhì)背景

南海處于歐亞板塊、太平洋板塊和印度板塊的匯聚帶，呈北東-南西向的菱形，北部陸緣屬于華南地塊的一部分，為張裂性被動大陸邊緣，西部為印支地塊，東靠臺灣-菲律賓島弧。南海北部地質(zhì)構(gòu)造受三大板塊互相運動所制約，形成了斷裂地塊并沉積了豐富的有機質(zhì)[9]，具有一系列的含油氣盆地，常規(guī)油氣資源十分豐富。研究區(qū)及附近呈NE-SW延伸的斷裂構(gòu)造發(fā)育，是天然氣向海底滲漏的有利通道，具有形成海底天然氣水合物的良好成礦環(huán)境。

南海已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了6 處冷泉發(fā)育區(qū)[10]，其中有4處位于南海北部陸坡，分別是臺西南、東沙群島東北、東沙群島西南和神狐海區(qū)。近年來數(shù)個航次在南海北部陸坡發(fā)現(xiàn)了指示甲烷滲漏的冷泉碳酸鹽巖[9, 11-13]。南海北部陸坡也是天然氣水合物潛在賦存區(qū)，海底鉆探發(fā)現(xiàn)了天然氣水合物藏[14]。有一些調(diào)查表明甲烷滲漏事件目前正在活動[15-17]，如東沙群島西南海域、臺西南地區(qū)、瓊東南地區(qū)等。各種研究表明,我國南海北部陸坡冷泉碳酸鹽巖和甲烷滲漏現(xiàn)象分布廣泛(圖1)，在地質(zhì)歷史時期曾經(jīng)發(fā)生過或者目前正在發(fā)生著甲烷滲漏事件，為從淺表層沉積物中提取甲烷滲漏的地質(zhì)地球化學(xué)指標提供了良好條件。

圖1 柱狀樣位置及研究區(qū)概況Fig. 1 Study area with position of the cores studied in the text

2 樣品和分析方法

研究樣品為2005年搭載“海洋四號”獲取的沉積物重力柱狀樣ZHS-174和ZHS-8-1(圖1)。其中:ZHS-174柱狀樣(15°30.27′E，20°10.28′N)在水合物勘探區(qū)東北部，柱長162 cm，所處水深640 m；ZHS-8-1柱狀樣(115°10.47′E，19°6.62′N)在水合物勘探區(qū)南部，柱長184 cm，所處水深1 950 m。2支柱狀樣均為灰褐色,巖性單一,分布均勻,富含鈣質(zhì)生物的正常沉積序列。

柱狀樣沿中軸線割開，一半整體保留，另一半以2 cm間隔取樣，共取約10 g樣品經(jīng)冷凍干燥研磨后進行Mg、Ca、Sr、Ba等化學(xué)成分分析?；瘜W(xué)成分Mg、Ca采用電感耦合等離子光譜儀(ICP-AES)進行測試，相對標準偏差(RSD)均在1%以下;Sr、Ba采用電感耦合等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS)，相對標準偏差(RSD)均在4%以下。測試均在同濟大學(xué)海洋地質(zhì)國家重點實驗室進行，電感耦合等離子體光譜儀(ICP-AES)儀器型號為IRIS Advantage，電感耦合等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS)儀器型號為X Series VG-X7。

X射線衍射分析和掃描電子顯微鏡觀察均在國家海洋局海底科學(xué)重點實驗室進行。掃描電子顯微鏡觀察儀器為Zeiss Ultra 55熱場發(fā)射掃描電子顯微鏡，與之連接的能譜為Oxford INCA X-sight，在實際測試時為了增加樣品的導(dǎo)電性，在樣品表面作噴Pt處理。X射線衍射分析儀器為帕納科XPERT-PRO，Cu靶，掃描范圍為3°～80°，掃描步長0.017 0°，電壓45 kV，電流40 mA。

3 結(jié)果

3.1 沉積物礦物組成

選取ZHS-174站位淺表層的3個樣品(位置分別位于9～10、19～20、29～30 cm)對其<63 μm的組分進行了X射線衍射分析。結(jié)果顯示：<63 μm組分的主要礦物差別不大，均含有含量不等的方解石/高鎂方解石和文石礦物，其他為石英、白云母、黑云母、斜綠泥石、高嶺石等(圖2)。

根據(jù)X射線衍射圖譜利用MDI Jade 6.0軟件估算了文石和高鎂方解石在<63 μm組分中的質(zhì)量分數(shù)(表1)。<63 μm組分在全沉積物中占主要優(yōu)勢(表1)，因此估算的文石和高鎂方解石質(zhì)量分數(shù)可以近似地認為它們就是在全沉積物中的質(zhì)量分數(shù)。

3.2 自生碳酸鹽礦物特征

掃描電子顯微鏡下在不同深度均觀察到了自生成因的文石和高鎂方解石礦物(圖3)，文石呈針狀(圖3A、B)或纖維狀(圖3D)，高鎂方解石呈晶形完好的菱形(圖3A、C)，圖3E和圖3F分別為高鎂方解石和文石的能譜。

3.3 沉積物地球化學(xué)特征

對于ZHS-8-1柱狀樣:CaO的質(zhì)量分數(shù)為7.20%～24.00%，平均15.18%；MgO的質(zhì)量分數(shù)為2.13%～2.76%，平均2.43%；Sr的質(zhì)量分數(shù)為(326～928)×10-6，平均為619×10-6；Ba的質(zhì)量分數(shù)為(671～947)×10-6，平均為784×10-6；Mg/Ca為0.080～0.270，平均為0.15； Sr/Ca為0.0 04 7～0.006 5，平均為0.005 8。對于ZHS-174柱狀樣:CaO的質(zhì)量分數(shù)為8.90%～27.20%，平均為15.65%；MgO的質(zhì)量分數(shù)為1.14%～2.32%，平均為1.64%；Sr的質(zhì)量分數(shù)為(354～1 026)×10-6，平均為603×10-6；Ba的質(zhì)量分數(shù)為(232～523)×10-6，平均為340×10-6；Mg/Ca為0.047～0.132，平均為0.094；Sr/Ca為0.004 8～0.006 3，平均為0.005 4。

Q.石英；Mg_CC.方解石/高鎂方解石；Arg.文石；Mus.白云母；Cln.斜綠泥石；Bio.黑云母；kao.高嶺石。圖2 ZHS-174柱狀樣表層沉積物中<63 μm成分的礦物組成Fig. 2 Minerals of components <63 μm in core ZHS-174

表1 地球化學(xué)指標和各成分質(zhì)量分數(shù)

注：wB為據(jù)X射線衍射估算<63 μm組分中各成分質(zhì)量分數(shù);wB’為利用模型計算的各成分質(zhì)量分數(shù); 組分比為<63 μm組分/全沉積組分。

A.高鎂方解石和針狀文石；B.圖A黑框中針狀文石的放大；C.菱形高鎂方解石；D.纖維狀文石; E.高鎂方解石譜圖；F.針狀文石譜圖。圖3 ZHS-174柱狀樣表層沉積物的自生文石和高鎂方解石Fig.3 Authigenic aragonites and high-Mg calcites and their spectrograms in the sediments of core ZHS-174

元素質(zhì)量分數(shù)對深度的變化(圖4)顯示，對于 ZHS-8-1柱狀樣：CaO和Sr的質(zhì)量分數(shù)變化具有較好的一致性，0～20 cm隨深度增加均呈現(xiàn)增大趨勢，20～160 cm隨深度增加而減小，160～176 cm又呈增大趨勢，隨后迅速減少；MgO在0～160 cm隨深度變化不大，160 cm以深突然增大，與CaO在此處的變化較為一致；Mg/Ca在0～20 cm隨深度呈減少趨勢，20～176 cm隨深度增加而增大，176 cm以深又呈減小趨勢；Sr/Ca在0～12 cm隨深度增加呈減少趨勢，12～142 cm隨深度增加而增大，142 cm以深又呈減小趨勢。對于ZHS-174柱狀樣：CaO和Sr均隨深度增加總體呈減少趨勢；MgO在36～58 cm為一高值區(qū)，在其他深度變化不大；Mg/Ca總體隨深度增加呈增大趨勢；Sr/Ca在0～18 cm隨深度增加呈增大趨勢，18～100 cm隨深度增加略呈減小趨勢，100 cm以深呈緩慢增大趨勢。總體來說，ZHS-8-1柱狀樣，CaO和Sr隨深度增加經(jīng)歷了增大—減小—增大—減小的變化，Mg/Ca和Sr/Ca隨深度增加經(jīng)歷了減小—增大—減小的變化，MgO變化不大，僅在160 cm以深隨深度增加呈增大趨勢；ZHS-174柱狀樣，CaO和Sr隨深度增加呈減小趨勢，MgO隨深度變化不大，在36～58 cm深度存在一高值區(qū)間，而Mg/Ca隨深度增加呈增大趨勢，Sr/Ca的變化較為復(fù)雜，隨深度增加經(jīng)歷了增大—減小—增大的變化。

圖4 柱狀樣的CaO、MgO、Sr、Ba、Mg/Ca和Sr/Ca隨深度的變化曲線Fig. 4 Down-core profiles contents of CaO,MgO,Sr,Ba,Mg/Ca and Sr/Ca

4 討論

4.1 自生碳酸鹽礦物的地球化學(xué)識別

文石、方解石礦物(高鎂方解石和低鎂方解石)、白云石等是冷泉系統(tǒng)中廣泛存在的自生碳酸鹽礦物[2]，它們的出現(xiàn)是指示甲烷滲漏的關(guān)鍵證據(jù)之一。眾所周知，文石是富Sr礦物，高鎂方解石為富Mg礦物，它們的出現(xiàn)會在沉積物化學(xué)成分上留下印記。表1及圖5給出了高鎂方解石與Mg/Ca及文石與Sr/Ca的對應(yīng)關(guān)系，但從中無法明確高鎂方解石與Mg/Ca及文石與Sr/Ca之間的對應(yīng)關(guān)系。因此，如何通過地球化學(xué)指標(Mg/Ca和Sr/Ca)識別沉積物中分散的冷泉碳酸鹽礦物從而實現(xiàn)甲烷滲漏示蹤也非常關(guān)鍵。

圖5 高鎂方解石與Mg/Ca及文石與Sr/Ca之間的關(guān)系Fig. 5 Relationships between high-Mg calcite and Mg/Ca ratio, aragonite and Sr/Ca ratio

2007年Bayon等[7]基于尼日爾三角洲冷泉區(qū)自生碳酸鹽巖和沉積物樣品的化學(xué)成分分析建立了四組分的假定端元模型(端元組分及數(shù)據(jù)如表2所示)，并運用該模型依據(jù)海洋全沉積物Sr/Ca及Mg/Ca計算了該區(qū)域沉積物柱狀樣中文石和高鎂方解石/白云石的含量變化。南海北部冷泉碳酸鹽巖中文石和高鎂方解石的Sr/Ca及Mg/Ca如表2所示，可以看出它們的Sr/Ca及Mg/Ca與尼日爾三角洲的差別不大。生物成因方解石中Sr/Ca及Mg/Ca主要取決于溫度[20]，而本文研究區(qū)與尼日爾三角洲同屬于熱帶氣候，因此其生源碎屑的Sr/Ca及Mg/Ca也可以應(yīng)用于南海北部。同時，化學(xué)分析的結(jié)果顯示沉積物中Ba的質(zhì)量分數(shù)也較低((232～947)×10-6，圖4)，說明硫酸鋇在研究區(qū)不是常見礦物，它作為Sr的另一種物質(zhì)來源對Sr含量的影響不大。將我國南海北部沉積物和冷泉碳酸鹽巖的Mg/Ca及Sr/Ca運用在上述模型中，結(jié)果顯示：數(shù)據(jù)結(jié)果大部分落在模型定義的區(qū)域范圍(圖6)。因此，用該模型端元組分來計算南海北部柱狀沉積物中的自生碳酸鹽含量是適用的。

表2 Bayon模型中端元組分的Sr/Ca、Mg/Ca及與南海北部數(shù)據(jù)的對比

Table 2 Compilation of Sr/Ca and Mg/Ca ratios of end-member components in Bayon’s model and in our study area

端元Bayon模型[7]Sr/CaMg/Ca南海北部Sr/CaMg/Ca文石0．02700．00050．02200．0360高鎂方解石0．00300．17000．00300．1500生物成因方解石0．00280．0006--碎屑0．03503．70000．02003．0000

注：南海北部冷泉碳酸鹽巖中文石和高鎂方解石結(jié)果來自文獻[13, 18]，用于文石計算的樣品中含有的6%～10%高鎂方解石未剔除，碎屑成分來自文獻[19]，為南海北部沉積物的平均; - 表示沒有數(shù)據(jù)。

但是，我國南海北部沉積物物源與尼日爾三角洲沉積物物源不同，碎屑成分上存在差別;從表2中也可以看出，南海北部沉積物的Sr/Ca和Mg/Ca均明顯低于尼日爾三角洲。

圖6 Bayon的假定端元模型[7]及南海北部沉積物、冷泉自生碳酸鹽巖的Sr/Ca及Mg/Ca的關(guān)系Fig. 6 Model presented by Bayon[7] and the relationship between Sr/Ca and Mg/Ca(wt ration) in sediments and seep carbonates in the north of the South China Sea

基于上述討論，利用Bayon等人的模型[7]計算了ZHS-8-1(圖7a)和ZHS-174(圖7b)柱狀樣自生碳酸鹽的垂向變化。對于ZHS-8-1柱狀樣，高鎂方解石的質(zhì)量分數(shù)為10.53%～20.45%，平均為14.99%,文石的質(zhì)量分數(shù)為1.19%～4.52%，平均為2.76%。對于ZHS-174柱狀樣，高鎂方解石的質(zhì)量分數(shù)為-2.20%～14.39%，平均為5.11%，文石的質(zhì)量分數(shù)為1.05%～5.08%，平均為2.42%。

模型計算的結(jié)果顯示，ZHS-8-1和ZHS-174柱狀樣在不同沉積深度均出現(xiàn)了自生的文石和高鎂方解石，而這兩種礦物是冷泉區(qū)重要的自生碳酸鹽礦物，如果模型計算結(jié)果可靠，那么2支柱狀樣所在區(qū)域均受到了甲烷滲漏的影響。

4.2 理論計算與實測自生碳酸鹽礦物的比較

文石和高鎂方解石是重要的冷泉自生碳酸鹽礦物，是指示甲烷滲漏的重要證據(jù)之一。ZHS-174柱狀樣表層沉積物<63 μm組分的X衍射結(jié)果顯示了自生碳酸鹽礦物的出現(xiàn)(圖2)，表明該柱狀樣可能受到甲烷滲漏的影響。因為在正常沉積環(huán)境中，方解石類礦物在一定的溫度、壓力和鹽度下會發(fā)生溶解，因此在一定深度以下將不存在海水來源的方解石類礦物。南海北部文石的飽和及不飽和之間的轉(zhuǎn)折水深約為435 m，而實際觀測表明1 km水深以下，沉積物中已找不到文石[21]，因此在一定水深的沉積物中如果發(fā)現(xiàn)文石，肯定不是來自正常沉積環(huán)境，而是與自生作用有關(guān)。但是由于X射線衍射的樣品所在水深為640 m，因此X射線衍射結(jié)果還不能肯定沉積物中存在自生成因的文石。而掃描電子顯微鏡下觀察到獨立的針狀文石和菱形高鎂方解石，證明了它們是自生成因的。因此礦物學(xué)的研究可以肯定ZHS-174柱狀樣受到了甲烷滲漏的影響。

圖7 利用模型計算的柱狀樣文石和高鎂方解石質(zhì)量分數(shù)Fig. 7 Down-core profiles of calculated aragonite and high-Mg calcite contents based

ZHS-174柱狀樣模型計算的結(jié)果顯示了沉積物中含有含量不等的文石和高鎂方解石，這一結(jié)果已經(jīng)被X射線衍射(圖2和表1)和掃描電子顯微鏡下觀察(圖3)所證實。模型計算的文石和高鎂方解石含量與根據(jù)<63 μm組分的X射線衍射估算的文石和高鎂方解石含量對比顯示(表1和圖8)：2種計算結(jié)果存在一定的差別，最大相對誤差<30%。以X射線衍射計算結(jié)果為標準，3個樣品(層位分別是9～10、19～20、29～30 cm)模型計算的文石相對誤差分別為：10.3%、26.0%和7.7%，高鎂方解石相對誤差分別為24.0%、20.9%和4.4%。

圖8 ZHS-174柱狀樣淺表層文石和高鎂方解石質(zhì)量分數(shù)的兩種結(jié)果對比Fig.8 Comparison of aragonite and high-Mg calcite contents of core ZHS-174 between XRD and calculation results based on model

因此，利用前人模型計算的沉積物中自生碳酸鹽含量是可靠的，所以研究區(qū)2支沉積柱狀樣均受到了甲烷滲漏的影響。

模型計算的結(jié)果(圖7)顯示，ZHS-174柱狀樣計算的高鎂方解石在部分層位出現(xiàn)了負值。這顯然與實際不符?？赡艿脑蛴校?)南海與尼日爾三角洲的各個端元組分中的Sr/Ca和Mg/Ca并不完全一致，尤其是我國南海北部沉積物物源與尼日爾三角洲沉積環(huán)境物源不同，碎屑成分上存在差別，表2也顯示了南海北部沉積物的Sr/Ca和Mg/Ca均明顯低于尼日爾三角洲，因此運用原模型進行計算存在一定的誤差；2)數(shù)學(xué)模型是在一定的假設(shè)條件下建立的，本模型假定沉積物只有端元組分組成，實際可能有另外的成分，比如有機質(zhì)、硅質(zhì)生物等。

Bayon在依據(jù)模型進行自生碳酸鹽含量計算時也發(fā)現(xiàn)，無論端元組分的Mg/Ca及Sr/Ca如何變化，沉積物中自生碳酸鹽礦物含量變化趨勢保持不變，并對變化進行了評估，發(fā)現(xiàn)當(dāng)端元組分的Mg/Ca及Sr/Ca變化20%時，計算的高鎂方解石和文石含量最大相對變化分別為20%和25%。前面在運用模型時已經(jīng)討論過該模型在南海北部的適用性，同時也指出了南海北部碎屑成分的Sr/Ca和Mg/Ca與模型中碎屑成分的Sr/Ca和Mg/Ca存在差別。因此，在不改變端元組分成分時，計算的自生碳酸鹽含量的變化趨勢是可靠的，但是具體含量存在一定的誤差。為了得到更加合理的數(shù)據(jù)，在不同的沉積環(huán)境中，運用模型時需要和模型端元組分成分進行對比，根據(jù)研究區(qū)實際建立自己的端元組分也是非常必要的。

4.3 地球化學(xué)指標對甲烷滲漏的指示意義

基于前人建立的端元組分模型，利用沉積物的地球化學(xué)指標(Mg/Ca和Sr/Ca)可以得到文石含量的垂向變化，為重建甲烷滲漏過程提供了一種途徑。圖7a顯示，ZHS-8-1柱狀樣的文石垂向具有增加減小的周期性變化規(guī)律，在26、88和176 cm處分別出現(xiàn)了極值(圖7a)。ZHS-8-1柱狀樣有機碳同位素數(shù)據(jù)(團隊數(shù)據(jù)，尚未發(fā)表)具有明顯的三段式變化：0～80、80～170、170 cm以深。因此，文石的含量變化與有機碳同位素的變化較為一致。高鎂方解石在26、80、176 cm出現(xiàn)了極大值，和文石的極值具有較好的對應(yīng)關(guān)系。因此，ZHS-8-1柱狀樣的文石變化規(guī)律顯示其早期可能具有3個較高的甲烷滲漏時期，其所在區(qū)域甲烷滲漏具有增強、減弱交替的多期次變化周期。隨著沉積加強，富文石層向深部轉(zhuǎn)移。

在以上討論中均未涉及硫酸鹽-甲烷還原界面的改變所帶來的影響，因為這2個柱狀樣長度均較短，而研究區(qū)附近已有的研究結(jié)果表明，該區(qū)域的硫酸鹽-甲烷還原界面深度在2.7～17.2 m之間變化，多數(shù)在離底10.0 m左右[16, 24-25]，該界面的變化不會影響這2個柱狀樣的討論結(jié)果。

5 結(jié)論與建議

1)經(jīng)X射線衍射和掃描電子顯微鏡下證實，可以利用前人建立的端元組分模型(文石、高鎂方解石、生物成因方解石和碎屑)來計算我國南海北部沉積物中自生碳酸鹽礦物的含量，但是存在一定的誤差。

2)模型計算結(jié)果顯示，ZHS-8-1和ZHS-174柱狀樣中均含有質(zhì)量分數(shù)較高的文石和高鎂方解石。結(jié)合X射線衍射和礦物學(xué)研究表明它們均受到了甲烷滲漏的影響。利用地球化學(xué)指標獲得的自生碳酸鹽礦物質(zhì)量分數(shù)垂向變化顯示該區(qū)域甲烷滲漏具有強弱交替的周期變化。

同冷泉自生碳酸鹽巖一樣，沉積物中記錄了甲烷滲漏的相關(guān)信息，但是比起冷泉自生碳酸鹽巖來說，利用沉積物對甲烷滲漏進行示蹤可能沒有那么直接。沉積物更容易獲取，是海底最基本的地質(zhì)載體。運用端元組分模型來獲得沉積物中自生碳酸鹽礦物分布的高分辨率剖面從而識別甲烷滲漏信息非常方便，在大范圍尋找甲烷滲漏方面具有較大潛力，值得深入研究。

同時，也可以看出，結(jié)果中也存在不符合實際的地方，為了得到更加準確的數(shù)據(jù)，在不同的沉積環(huán)境運用模型時需要和模型端元組分進行對比，有必要根據(jù)實際情況建立自己的端元組分。

2005年 “海洋四號”搭載航次全體成員為沉積物樣品的獲得付出了艱辛勞動; 在模型計算方面與G. Bayon博士進行了交流，得到了他的熱情指導(dǎo)與幫助。在此一并表示感謝！

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Implication of Methane Seeps from Sedimentary Geochemical Proxies(Sr/Ca & Mg/Ca) in the Northern South China Sea

Yang Kehong1,2， Chu Fengyou1,2，Ye Liming1,2， Zhang Weiyan1,2， Xu Dong1,2，Zhu Jihao1,2， Yang Haili1,2， Ge Qian1,2

1.KeyLaboratoryofSubmarineGeosciences,StateOceanicAdministration,Hangzhou310012,China2.SecondInstituteofOceanography,StateOceanicAdministration,Hangzhou310012,China

Authigenic carbonate minerals are important proxies for the methane seepage and its periodical variation. In order to identify carbonate mineral easily and quickly, the authors discuss whether the end-members (which are aragonite, high-Mg calcite, biogenic calcite and detrital individually) model presented by previous researchers is applicable, and then calculate the authigenic carbonates contents according to the Sr/Ca and Mg/Ca ratios of the bulk sediment of two cores individually in Shenhu area in the northern South China Sea. The results show that there are authigenic carbonate minerals in different depths, which are also proved by the results of XRD and the appearance of authigenic high-Mg calcite and aragonite crystals in the sediments. The appearance of the authigenic carbonate minerals show that the methane seepages has been existing in ancient time and nowadays. The vertical variances based on the sedimentary geochemical proxies implicate that the methane seepages had multi-stages variations. So the end-members model presented by previous researchers can be used in the northern South China Sea. The end-members model is a good method to gain the high-resolution authigenic carbonate minerals profiles, consequently to identify methane seepages recorded in marine sediments, and potential to trace methane seepages and to explore gas hydrate in extent area.

methane seepages; carbonate; Sr/Ca; Mg/Ca; geochemistry;northern South China Sea

10.13278/j.cnki.jjuese.201402106.

2013-06-29

國家自然科學(xué)基金項目(41106047)；國家海洋局第二海洋研究所基本科研業(yè)務(wù)費專項(JG1002)；國家海洋局青年海洋科學(xué)基金項目(2012303)

楊克紅(1982-)，女，副研究員，博士，主要從事冷泉系統(tǒng)、海底資源與成礦等方面研究，E-mail:kehongyang@163.com。

10.13278/j.cnki.jjuese.201402106

P59;P618.14

A

楊克紅，初鳳友，葉黎明,等.南海北部甲烷滲漏的沉積地球化學(xué)指標(Sr/Ca和Mg/Ca)識別.吉林大學(xué)學(xué)報:地球科學(xué)版,2014,44(2):469-479.

Yang Kehong， Chu Fengyou，Ye Liming,et al.Implication of Methane Seeps from Sedimentary Geochemical Proxies(Sr/Ca & Mg/Ca) in the Northern South China Sea.Journal of Jilin University:Earth Science Edition,2014,44(2):469-479.doi:10.13278/j.cnki.jjuese.201402106.