海底冷泉渗漏油气泡原位定量测定--以墨西哥湾GC600为例

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作者 邸鹏飞 李牛 +1 位作者 陈多福 Ian R MacDonald 《热带海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期134-143,共10页

海洋环境中冷泉渗漏是甲烷等有机化合物和其他温室气体进入海洋和大气的重要来源。准确定量确定冷泉渗漏的甲烷气泡通量对于评估它们对全球甲烷预算和气候变化有着重要的研究意义。采用高分辨率视频成像系统原位观察了墨西哥湾GC600冷... 海洋环境中冷泉渗漏是甲烷等有机化合物和其他温室气体进入海洋和大气的重要来源。准确定量确定冷泉渗漏的甲烷气泡通量对于评估它们对全球甲烷预算和气候变化有着重要的研究意义。采用高分辨率视频成像系统原位观察了墨西哥湾GC600冷泉渗漏区Mega Plume 2喷口,并获得了油气泡连续释放的视频片段。通过采用半自动气泡计数算法估算了Mega Plume 2喷口释放的油气泡个数及其释放速率。而通过图像处理技术确定了Mega Plume 2释放的油气泡的大小和尺寸分布。Mega Plume 2混合喷口释放的油气泡平均直径2.56mm±1.01mm,油气泡释放速率为80.25个·秒^(-1)。Mega Plume 2喷口年释放通量为177.7m^(3)·a^(-1)(19.55~106.62t·a^(-1))。然而,Mega Plume 2喷口的气泡释放速率与潮汐无关,可能与其他因素如水合物,油气藏增压及沉积层差异加载有关。只有对冷泉渗漏系统开展长期的原位在线观察,我们才能准确获取冷泉渗漏系统活动特征及其释放通量。 展开更多

关键词 水下摄像系统 油气泡 释放速率 气泡通量 墨西哥湾

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海洋天然气水合物发育顶界模拟——沉积物毛细管作用影响

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作者 曹运诚 周海玲 +1 位作者 郑子涵 陈多福 《沉积学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1229-1238,共10页

【目的】海洋沉积物孔隙内部的毛细管作用可以升高水合物—水二相甲烷的溶解度,影响天然气水合物的分布。确定毛细管作用对水合物发育顶界的影响,可以为水合物的成藏演化研究及水合物勘察提供理论支撑。【方法】考虑毛细管作用,根据甲... 【目的】海洋沉积物孔隙内部的毛细管作用可以升高水合物—水二相甲烷的溶解度,影响天然气水合物的分布。确定毛细管作用对水合物发育顶界的影响,可以为水合物的成藏演化研究及水合物勘察提供理论支撑。【方法】考虑毛细管作用,根据甲烷的质量守恒,建立了基于海底沉积物孔隙水硫酸根浓度计算水合物发育顶界深度的模型,利用数值模拟方法研究布莱克海台ODP994站位沉积物孔隙毛细管作用影响下的甲烷浓度分布和水合物发育顶界。【结果与结论】模拟计算显示考虑实际孔径计算的ODP994站位水合物发育顶界为194 m,与实际的水合物发育顶界深度一致。毛细管作用可以增大水合物—水二相甲烷溶解度,使生成水合物所需甲烷浓度升高。毛细管作用升高流体溶解的甲烷浓度,有利于甲烷运移到更浅的深度,可以使水合物发育顶界更浅。水合物顶界附近的局部的最大孔径沉积层具有更小的水合物-水二相甲烷溶解度,是水合物发育顶界优先发育位置。因此,确定水合物稳定带内的沉积物孔隙特征,是评估天然气水合物顶界的重要基础。 展开更多

关键词 毛细管作用 硫酸根甲烷界面 甲烷通量 水合物发育顶界 数值模拟

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西太平洋新不列颠海沟表层沉积物的地球化学特征及其物源指示 被引量：5

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作者 林刚 陈琳莹 +1 位作者 罗敏 陈多福 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期12-27,共16页

海沟通常拥有全球最深的区域--深渊,由于地理位置、地形地貌和气候等差异,海沟沉积物可能有不同的物质来源。因此,为进一步了解海沟深渊区的物质组成与来源,选取近陆的新不列颠海沟作为研究对象,通过分析其海底表层沉积物的地球化学特征... 海沟通常拥有全球最深的区域--深渊,由于地理位置、地形地貌和气候等差异,海沟沉积物可能有不同的物质来源。因此,为进一步了解海沟深渊区的物质组成与来源,选取近陆的新不列颠海沟作为研究对象,通过分析其海底表层沉积物的地球化学特征,追踪新不列颠海沟不同水深与区域的沉积物来源。研究发现不论位于半深海、深海,乃至深渊区域,新不列颠"八字型"海沟的表层沉积物主要来自于周边岛屿的火山物质,但"八字型"海沟的西支和东支有差异,西支主要为新不列颠岛东部Rabaul火山和北部火山群及所罗门群岛的火山物质,其中在西支的最北站位新不列颠岛北部火山物质的比例最高。与西支相比,东支还受到了更多来源于TLTF(Tabar、Lihir、Tanga和Feni火山)火山链物质的影响,海沟东西支物源的差异与该地区复杂的洋流密切相关。此外,西支海沟轴部(最底端)站位更多来源于岛屿河流沉积物,受火山物质影响相对较小。 展开更多

关键词 常量元素 微量元素 稀土元素 物源示踪 新不列颠海沟

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海洋沉积物溶解氧消耗研究进展 被引量：1

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作者 郑旻 罗敏 +1 位作者 潘彬彬 陈多福 《地球科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期236-255,共20页

海底沉积物—水界面的耗氧通量是海底沉积物有机质矿化速率的重要表征参数,因此,开展沉积物耗氧特征的研究有助于了解整个海洋的碳循环过程。目前,海洋沉积物耗氧测量的主流方法包括溶解氧浓度微剖面法、底栖培养箱法以及涡度协方差技... 海底沉积物—水界面的耗氧通量是海底沉积物有机质矿化速率的重要表征参数,因此,开展沉积物耗氧特征的研究有助于了解整个海洋的碳循环过程。目前,海洋沉积物耗氧测量的主流方法包括溶解氧浓度微剖面法、底栖培养箱法以及涡度协方差技术。其中,新兴的涡度协方差技术是一种非侵入式且能反映较大范围内溶解氧通量的测试方法,具有很强的应用前景。从全球来看,大部分海域的海底耗氧通量主要受水深和初级生产力的控制,海底扩散耗氧通量和总耗氧通量均随着水深的增加而显著降低,且海底扩散耗氧通量与总耗氧通量的比值随水深增大逐渐趋近于1,这主要是由底栖生物量及其对海底耗氧的贡献随水深增大而显著降低引起的。尽管海底耗氧观测已开展了逾半个世纪,但海底原位数据仍然十分匮乏,尤其是在深海和一些极端海洋环境,且目前大量实测数据依然以短时间内的单点监测为主。在全球变暖和人类活动对海洋环境和生态系统影响日益增长的大背景下,开展高精度、长时序的海底原位耗氧观测将是今后重要的发展趋势。 展开更多

关键词 溶解氧 氧通量 碳循环 早期成岩作用 生物地球化学

原文传递

马里亚纳弧前蛇纹岩泥火山角砾蛇纹岩流体流动性元素富集特征及影响因素

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作者 崔彩英 佟宏鹏 +1 位作者 陈琳莹 陈多福 《海洋地质前沿》 CSCD 北大核心 2023年第5期12-24,共13页

马里亚纳弧前蛇纹岩泥火山被认为是认识俯冲作用的直接窗口,其发育的角砾状蛇纹岩富含的流体流动性元素(FMEs)记录了引起蛇纹石化作用的流体和俯冲带的流体-岩石相互作用及元素循环等信息。本文整理了马里亚纳弧前物源深度逐渐增加的5... 马里亚纳弧前蛇纹岩泥火山被认为是认识俯冲作用的直接窗口,其发育的角砾状蛇纹岩富含的流体流动性元素(FMEs)记录了引起蛇纹石化作用的流体和俯冲带的流体-岩石相互作用及元素循环等信息。本文整理了马里亚纳弧前物源深度逐渐增加的5座蛇纹岩泥火山(Yinazao、Fantangis?a、Asùt Tesoru、South Chamorro和Conical)发育角砾蛇纹岩的FMEs数据,通过不同泥火山、同一泥火山不同深度样品及同一块状样微区子样品间的FMEs特征对比,分析了蛇纹岩泥火山引起的蛇纹石化作用的流体性质、来源和形成机制。5座蛇纹岩泥火山角砾蛇纹岩的FMEs均较亏损地幔(DM)显示富集特征:B、Cs、As强烈富集(常>100×DM),Li、Rb、Sb中等富集(>10×DM),Ba、Sr、Pb弱富集(<10×DM)。浅源泥火山角砾蛇纹岩中B、Sr、Ba、Pb含量最高,且由浅源至深源泥火山其含量呈逐渐减少的趋势。而Li、Rb、Cs、As、Sb含量显示相反特征,浅源泥火山的角砾蛇纹岩中含量最低,且从浅源到深源泥火山其含量逐渐增加。不同泥火山角砾蛇纹岩FMEs具有系统性变化特征,反映了俯冲板片衍生流体是其发生蛇纹石化作用的主要流体。离海沟较近的泥火山下部俯冲板片成岩作用以蛋白石脱水为主,形成的板片衍生流体极富B,略富Li、Ba、Sr、Pb;离海沟较远的泥火山下部俯冲板片成岩或进变质作用主要为碳酸盐矿物分解和少量蚀变洋壳脱水及黏土矿物转化,板片衍生流体富Ba、Sr、Li、Rb、Cs;居于上述2类泥火山之间的泥火山,下部俯冲板片主要成岩作用为黏土矿物脱水及转化,板片衍生流体以富集B、Li、Rb、Cs、Ba为特征。海底以下深度<50 m的样品FMEs含量最高,指示海水风化对FMEs含量有一定影响,尤其是B、Sr。同一块角砾蛇纹岩不同微区结构的FMEs含量不同,纯蛇纹石区域其含量最高,指示蛇纹石化产物对FMEs有一定影响;绢石结构中Li、Rb、C 展开更多

关键词 流体流动性元素 蛇纹岩角砾 蛇纹岩泥火山 马里亚纳弧前

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冷泉渗漏对海洋沉积物氧化还原环境地球化学识别的影响--以南海东北部F站位活动冷泉为例

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作者 李牛 邸鹏飞 +1 位作者 冯东 陈多福 《热带海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期144-153,共10页

氧化还原敏感元素(Mo、U、V、Re、Ni、Co、Cr)已被广泛用于判别沉积环境的氧化还原状态,以及计算上覆水体和大气层中的氧气浓度。然而海底冷泉活动由于微生物作用形成的硫化氢可以导致这些元素指示的氧化还原信号发生变化和模糊,进而影... 氧化还原敏感元素(Mo、U、V、Re、Ni、Co、Cr)已被广泛用于判别沉积环境的氧化还原状态,以及计算上覆水体和大气层中的氧气浓度。然而海底冷泉活动由于微生物作用形成的硫化氢可以导致这些元素指示的氧化还原信号发生变化和模糊,进而影响氧化还原状态判别的有效性。文章通过对南海活动冷泉F站位海底3根插管沉积物的氧化还原敏感元素地球化学特征分析,发现冷泉活动区海底沉积物相比正常海底环境普遍表现为较高的Mo含量,并指示孔隙水为硫化环境,表明甲烷厌氧氧化作用形成的硫化氢对沉积物中Mo富集具有促进作用。冷泉沉积物的U/Th、V/Cr和Ni/Co显示底层海水具有较高的氧浓度,与正常海底特征相一致。但是V/(V+Ni)>0.7指示了沉积物形成时的环境缺氧,可能与陆源碎屑中较低的Ni含量有关。冷泉沉积物Re/Mo比值接近现代海水值,与现代海洋硫化盆地的特征类似,指示了冷泉附近海洋硫化分层特征。因此冷泉活动区海底沉积物的Re和Mo容易受到甲烷渗漏的影响,不能可靠指示真实的氧化还原状态。 展开更多

关键词 冷泉 氧化还原条件 地球化学指标 甲烷厌氧氧化作用 南海

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东北太平洋Cascadia陆缘Orca滑坡触发机理的数值模拟

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作者 何雯 曹运诚 陈多福 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期180-189,共10页

海底温度和海平面变化可以引起海底天然气水合物分解,导致沉积物孔隙内形成超压,改变沉积物有效应力从而触发海底滑坡。本文建立了与此相关的海底滑坡产生的数值模型,并应用于东北太平洋Cascadia陆缘14~9 kaBP期间发生的Orca滑坡形成过... 海底温度和海平面变化可以引起海底天然气水合物分解,导致沉积物孔隙内形成超压,改变沉积物有效应力从而触发海底滑坡。本文建立了与此相关的海底滑坡产生的数值模型,并应用于东北太平洋Cascadia陆缘14~9 kaBP期间发生的Orca滑坡形成过程研究。模拟结果显示在最近18 ka海平面逐渐上升的大背景下,18~14 kaBP期间底水温度升高引起其后的天然气水合物稳定带底界快速上移,并在13.7 kaBP达到1.18 m/ka的高底界上移速率,此时Orca地区稳定带底界粗颗粒层内的高饱和度天然气水合物发生分解,产生114 kPa的流体超压,使地层安全系数显著小于1,触发海底滑坡。因此,海底温度升高引起高饱和度天然气水合物分解可能是东北太平洋Cascadia陆缘Orca海底滑坡的主要触发因素。 展开更多

关键词 海底滑坡 水合物分解 流体超压 滑坡触发机理 Cascadia陆缘Orca滑坡

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台湾利吉混杂岩中蛇纹岩伴生碳酸盐岩地球化学特征及其成因分析

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作者 李鸿莉 冯俊熙 +2 位作者 佟宏鹏 王钦贤 陈多福 《地球化学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期222-237,共16页

随着全球气候变暖,生命元素C在地球各个系统的循环受到了越来越多的关注,俯冲带是地表C和深源C循环的重要场所,发育于俯冲带的蛇纹岩伴生碳酸盐岩和渗漏流体对生命的起源及全球C循环研究具有重要意义。台湾地区东部(简称台东)海岸山脉... 随着全球气候变暖,生命元素C在地球各个系统的循环受到了越来越多的关注,俯冲带是地表C和深源C循环的重要场所,发育于俯冲带的蛇纹岩伴生碳酸盐岩和渗漏流体对生命的起源及全球C循环研究具有重要意义。台湾地区东部(简称台东)海岸山脉新生代利吉混杂岩中发育具有沉积特征的蛇纹岩碎屑角砾岩及具有较轻C同位素组成的伴生碳酸盐岩,其成因可能与马里亚纳弧前海底蛇纹岩泥火山和自生碳酸盐岩相似。本研究对台东3个蛇纹岩出露点发育的碳酸盐岩脉进行岩石学、矿物学及地球化学分析,探讨蛇纹岩伴生碳酸盐岩脉的成因。台东利吉蛇纹岩角砾碎屑岩伴生的碳酸盐岩,发育泥微晶团粒、凝块以及放射纤维状方解石和草莓状黄铁矿,总有机碳含量较高(0.11%~0.25%),可能与微生物介导的CH4厌氧氧化作用有关。利吉桥头剖面蛇纹岩巨砾中的方解石脉δ13C为-17.8‰~0.7‰,十三领碳酸盐岩δ13C为-12.8‰~-10.7‰,指示碳源很可能包括无机成因CH4的氧化与海水源碳的混合。虎头山蛇纹岩角砾中方解石脉δ13C为-3.4‰~2.9‰,指示碳源主要来自海水。这2类方解石脉大多具有平坦型REE配分模式和Eu异常特征,指示方解石脉可能形成于蛇纹岩泥火山海底蛇纹岩化流体渗漏环境。方解石脉显示Ce负异常与无异常特征,表明了复杂多变的氧化还原环境。因此,台东碎屑蛇纹岩中伴生碳酸盐岩脉可能是蛇纹岩化渗漏流体在海底附近与海水混合所致,部分可能存在无机成因CH4的微生物厌氧氧化作用的参与。 展开更多

关键词 蛇纹岩 碳酸盐脉 成因 台东

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台湾国姓地区中新世海相菱铁矿的成因 被引量：2

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作者 陈成业 王钦贤 陈多福 《沉积学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1691-1701,共11页

菱铁矿很好地记录了过去地质流体的信息,能够用于示踪生物地球化学反应相关的成岩作用带。台湾国姓地区中新世海相泥页岩中发育自生的菱铁矿结核,其成因尚未厘清。野外观察发现菱铁矿以不连续透镜体平行散布于泥页岩中,主要由自生碳酸... 菱铁矿很好地记录了过去地质流体的信息,能够用于示踪生物地球化学反应相关的成岩作用带。台湾国姓地区中新世海相泥页岩中发育自生的菱铁矿结核,其成因尚未厘清。野外观察发现菱铁矿以不连续透镜体平行散布于泥页岩中,主要由自生碳酸盐菱铁矿(78.63%)等矿物组成。菱铁矿的稀土元素配分模式为轻稀土亏损、中稀土富集,无Ce异常,指示菱铁矿形成于弱氧化的沉积环境,弱氧化的环境促进了菱铁矿在次氧化带的沉淀。菱铁矿的δ^(13)C_(VPDB)和δ^(18)O_(VPDB)值分别为-3.69‰~+0.08‰和-1.09‰~+0.25‰,指示菱铁矿形成于次氧化带,碳源很可能是海水和有机质降解混合产生。研究表明自生菱铁矿能够被用于识别沉积物中的生物地球化学过程和指示成岩作用带。 展开更多

关键词 菱铁矿 碳、氧同位素 次氧化带 稀土元素

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大洋蛇纹岩化无机成因甲烷水合物稳定带底界模拟 被引量：2

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作者 汤加丽 曹运诚 陈多福 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期107-115,共9页

随着深海调查研究的不断深入,发现大洋基性和超基性岩与水相互作用可发生蛇纹岩化作用产生无机成因甲烷等烃类气体,可能在大洋区海底形成水合物.为评估大洋蛇纹岩化无机成因甲烷水合物生成热力学条件及水合物稳定带分布特征,本文利用实... 随着深海调查研究的不断深入,发现大洋基性和超基性岩与水相互作用可发生蛇纹岩化作用产生无机成因甲烷等烃类气体,可能在大洋区海底形成水合物.为评估大洋蛇纹岩化无机成因甲烷水合物生成热力学条件及水合物稳定带分布特征,本文利用实测的原位温度、水深等条件,结合甲烷水合物-水-游离气三相平衡温压条件,计算了马里亚纳弧前蛇纹岩泥火山、北大西洋Fram海峡超慢速扩张脊和Lost City慢速扩张脊3个不同地质构造环境的蛇纹岩化发育的大洋区海底环境甲烷水合物稳定带底界,并对其水合物发育潜力进行了评估.研究表明马里亚纳弧前蛇纹岩泥火山和北大西洋Fram海峡超慢速扩张脊满足天然气水合物发育的热力学条件,可能发育有甲烷水合物,相应的水合物稳定带底界深度分别约为858~2515和153~232 mbsf.大西洋Lost City喷口附近发育甲烷水合物可能性较小. 展开更多

关键词 蛇纹岩化 无机成因甲烷 甲烷水合物 稳定带底界

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台湾甲仙地区早上新世冷泉白云岩的地质地球化学特征及沉积环境 被引量：2

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作者 赵若思 王钦贤 陈多福 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期85-94,共10页

白云石成因一直是地学中尚未解决的难题,海底冷泉系统中发育的原生白云石为解决白云石成因问题提供了新途径。台湾甲仙白云仙谷早上新世盐水坑组页岩地层中发育有冷泉白云岩,其流体来源和沉积环境并不清楚。本文通过矿物学和岩石学,结... 白云石成因一直是地学中尚未解决的难题,海底冷泉系统中发育的原生白云石为解决白云石成因问题提供了新途径。台湾甲仙白云仙谷早上新世盐水坑组页岩地层中发育有冷泉白云岩,其流体来源和沉积环境并不清楚。本文通过矿物学和岩石学,结合碳氧同位素、微量和稀土元素地球化学,探索该冷泉白云岩的流体特征和形成环境,为解决白云石成因提供参考。白云仙谷冷泉白云岩以烟囱状或透镜状产出于页岩中,碳酸盐矿物均为泥微晶白云石,含量为61.4%~88.0%。冷泉白云岩的δ13C为−27.08‰~−10.58‰,指示形成白云石的碳源可能是热成因甲烷和海水的混合。Ni/Co均值为12.54,稀土元素配分模式呈中稀土富集、无Ce异常,均表明冷泉白云岩形成于弱还原的沉积环境。在弱还原环境中的冷泉微生物的作用下,促进了HCO3−的增加和SO4^(2−)的消耗,可能有利于冷泉白云石的形成。 展开更多

关键词 冷泉白云岩 碳同位素 稀土元素 台湾

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上海南汇东滩湿地不同植被沉积物孔隙水的地球化学特征及对碳循环过程的指示

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作者 邢亚茹 陈琳莹 陈多福 《地球化学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期667-683,共17页

滨海湿地有较高的沉积速率和固碳能力,在缓解全球变暖方面发挥重要作用。研究碳沉积埋藏过程对理解滨海湿地碳收支具有重要意义。前人对长江口湿地碳循环的研究较为广泛,但对沉积物孔隙水溶解无机碳(DIC)来源及影响因素鲜有报道。本研... 滨海湿地有较高的沉积速率和固碳能力,在缓解全球变暖方面发挥重要作用。研究碳沉积埋藏过程对理解滨海湿地碳收支具有重要意义。前人对长江口湿地碳循环的研究较为广泛,但对沉积物孔隙水溶解无机碳(DIC)来源及影响因素鲜有报道。本研究分析了位于长江口南侧的南汇东滩湿地5个不同植被覆盖站位沉积物的孔隙水阴阳离子(SO_(4)^(2−)、Cl^(−)、Mg^(2+)、Ca^(2+))、DIC浓度及δ^(13)C_(DIC)等地球化学特征,探讨影响孔隙水DIC的生物地球化学过程及其来源。结果表明,南汇东滩湿地DIC主要来源于上覆水体和沉积物有机质的早期矿化,并受不同植被和在潮滩中的位置控制。位于低潮滩的光滩站位的沉积物孔隙水SO_(4)^(2−)和DIC浓度在剖面上基本保持不变,δ^(13)C_(DIC)为−7.7‰~−6.1‰,有机质硫酸盐还原(OSR)作用产生的DIC约占孔隙水的20%,海水来源占80%。位于中潮滩的海三棱藨草和堤内芦苇站位沉积物孔隙水SO_(4)^(2−)浓度在浅表层快速下降,δ^(13)C_(DIC)分别为−12.5‰~−7.5‰和−16.7‰~−11.5‰,存在较强的OSR作用。海三棱藨草站位的OSR作用和海水来源DIC分别约为43%和57%,堤内芦苇沉积有机质的OSR作用产生了约59%的DIC,上覆水体来源的DIC约41%。位于高潮滩的堤外芦苇和互花米草站位沉积物孔隙水的SO_(4)^(2−)浓度在浅表层快速下降,δ^(13)C_(DIC)在剖面上大部分为正值,最大值分别为10.8‰和5.4‰,表明存在产甲烷作用,SO_(4)^(2−)浓度在浅表层的快速下降可能同时与OSR和甲烷缺氧氧化(AOM)作用有关。了解湿地沉积物孔隙水地球化学特征及其影响因素,为深入研究滨海湿地碳的生物地球化学循环及准确评估滨海湿地碳的来源具有重要意义。 展开更多

关键词 有机质降解 孔隙水 溶解性无机碳 碳循环 上海南汇东滩湿地

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东太平洋阿塔卡马海沟沉积物矿物学和地球化学特征及其物源指示

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作者 陈逸伦 罗敏 陈多福 《地球化学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期570-584,共15页

深渊海沟是全球海洋中最深的区域,在全球物质循环体系中占有重要的地位。为进一步了解深渊海沟沉积物的组成与来源,分析了东太平洋阿塔卡马海沟沉积物的全岩主量、微量元素和稀土元素、矿物组成、黏土矿物组成与碎屑组分Sr-Nd同位素组... 深渊海沟是全球海洋中最深的区域,在全球物质循环体系中占有重要的地位。为进一步了解深渊海沟沉积物的组成与来源,分析了东太平洋阿塔卡马海沟沉积物的全岩主量、微量元素和稀土元素、矿物组成、黏土矿物组成与碎屑组分Sr-Nd同位素组成等矿物学和地球化学特征,进而揭示海沟沉积物的物源。研究发现,阿塔卡马海沟沉积物主要来源于其紧邻的阿塔卡马沙漠地区,以北部火山物质为主,并且可能记录了安第斯山脉中北部火山链发生过地壳同化的特征,同时陆源碎屑物质对其也有一定贡献。不仅如此,海沟轴部站位沉积物从北至南还明显反映了物源区降雨量逐渐减小的这一气候特征。因此,深渊海沟尽管水深巨大、远离陆地,海沟轴部仍可能是陆地母岩风化产物的最终归宿,并记录了临近陆地气候信息。 展开更多

关键词 深渊海沟 地球化学特征 物源示踪 降雨量 阿塔卡马海沟

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马里亚纳弧前Quaker蛇纹岩泥火山自生烟囱生长模式 被引量：1

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作者 佟宏鹏 姚凯 +3 位作者 陈琳莹 胡海明 崔彩英 陈多福 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期15-26,共12页

马里亚纳弧前蛇纹岩泥火山顶发育烟囱状自生沉积,由海底低温碱性流体渗漏形成,它对示踪蛇纹石化流体渗漏有重要意义,但烟囱生长模式仍未明确。本文选取马里亚纳弧前Quaker蛇纹岩泥火山烟囱状自生碳酸盐岩,进行岩石学、矿物学和元素地球... 马里亚纳弧前蛇纹岩泥火山顶发育烟囱状自生沉积,由海底低温碱性流体渗漏形成,它对示踪蛇纹石化流体渗漏有重要意义,但烟囱生长模式仍未明确。本文选取马里亚纳弧前Quaker蛇纹岩泥火山烟囱状自生碳酸盐岩,进行岩石学、矿物学和元素地球化学研究,查明不同生长阶段烟囱元素组成、矿物类型及演化规律,提出烟囱生长模式。幼年烟囱具有高MgO(18.5%~37.5%)和低CaO含量(12.2%~32.1%),由方解石(52.0%~77.6%)及以水镁石为主的富镁碱性矿物组成;成熟烟囱MgO含量显著降低(1.5%~23.6%),CaO含量显著升高(18.6%~53.3%),除发育方解石(59.8%)和少量富镁矿物外,还发育文石(23.4%);死亡烟囱不含富镁矿物,文石含量最高(33.2%),显微镜和扫描电镜下均观察到文石交代富镁矿物。不同类型烟囱间元素和矿物组成差异以及岩石学特征,说明渗漏流体导致方解石和水镁石沉淀,而文石为交代产物,在烟囱成熟过程中亚稳定的水镁石最终被文石交代,文石及CaO和MgO含量可指示烟囱的成熟程度。同一烟囱横截面由内向外微区样品的MgO含量依次降低,CaO含量依次升高,说明烟囱内侧较新,外侧较老,烟囱由外向内生长。同一烟囱下部横截面MgO含量低于上部横截面,CaO含量则相反,说明下部先形成,指示烟囱自下而上生长。 展开更多

关键词 自生烟囱 岩石学 矿物学 生长模式 蛇纹岩泥火山 马里亚纳弧前

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马里亚纳弧前Conical蛇纹岩泥火山顶自生沉积物特征及其对渗漏流体的指示

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作者 佟宏鹏 胡海明 +1 位作者 陈琳莹 陈多福 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1-10,共10页

马里亚纳弧前蛇纹岩泥火山顶部海底发育由低温碱性流体渗漏形成的自生沉积物,记录了渗漏流体特征,对俯冲带的物质循环研究有重要意义。但目前对复杂矿物组成的自生沉积物及其所指示的渗漏流体信息仍不清楚。对采自马里亚纳弧前Conical... 马里亚纳弧前蛇纹岩泥火山顶部海底发育由低温碱性流体渗漏形成的自生沉积物,记录了渗漏流体特征,对俯冲带的物质循环研究有重要意义。但目前对复杂矿物组成的自生沉积物及其所指示的渗漏流体信息仍不清楚。对采自马里亚纳弧前Conical蛇纹岩泥火山的自生沉积物进行了岩石学、矿物学及主量和微量元素分析。结果表明,Conical蛇纹岩泥火山自生沉积物呈疏松多孔状,极易碎,碎块主要呈薄片状和球粒状。薄片状碎块呈白色,主要由针状文石和棱柱状方解石组成,CaO含量较高(49.3%~53.3%),MgO含量较低(2.3%~4.5%)。球粒状碎块呈黄色或白色,为无定形镁硅酸盐,MgO含量较高(25.5%~29.1%),CaO含量较低(0.5%~2.9%)。碳酸盐岩碎块的总稀土含量(ΣREE)为227.2~4136.6 ng/g;无定形镁硅酸盐碎块的ΣREE为115.4~364.9 ng/g,均显示轻微重稀土富集的平坦型配分模式。自生沉积物的稀土配分模式显示,除两个稀土含量相对较高的碳酸盐岩样品外,渗漏流体的贡献高于90%,说明两类样品均形成于较强的渗漏环境,并且碳酸盐及镁硅酸盐可能分别形成于“低硅型”和“高硅型”不同的流体活跃期。 展开更多

关键词 自生沉积物 稀土元素 主量元素 渗漏流体 蛇纹岩泥火山 马里亚纳弧前

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沉积历史对大陆坡甲烷水合物成藏的影响

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作者 郑子涵 曹运诚 +1 位作者 杨胜雄 陈多福 《地球化学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期462-471,共10页

天然气水合物主要发育于大陆边缘陆坡区,该区快速变化的沉积速率会影响天然气水合物成藏。本文以水合物系统甲烷质量守恒为基础,建立沉积速率对甲烷水合物成藏控制的数值模型,分析美国东海岸布莱克海台ODP 164航次994站位沉积速率变化... 天然气水合物主要发育于大陆边缘陆坡区,该区快速变化的沉积速率会影响天然气水合物成藏。本文以水合物系统甲烷质量守恒为基础,建立沉积速率对甲烷水合物成藏控制的数值模型,分析美国东海岸布莱克海台ODP 164航次994站位沉积速率变化对水合物形成与分解过程的影响,探索水合物成藏的历史。研究结果显示:ODP994站位的甲烷水合物在高速沉积时期以分解为主,在低速沉积时期以生成为主,目前水合物藏的甲烷资源量为5.15×10^(4) mol/m^(2),计算的稳定带底界甲烷水合物饱和度为6%,该值与钻探岩心获得的沉积物孔隙水盐度异常确定的值一致。因此,大陆坡沉积速率是甲烷水合物饱和度及资源量的重要影响因素。 展开更多

关键词 沉积历史 甲烷水合物 水合物形成与分解 布莱克脊ODP 994站位

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马里亚纳弧前蛇纹岩泥火山无机成因甲烷–氢气水合物形成条件与稳定带发育特征

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作者 汤加丽 曹运诚 陈多福 《地球化学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期194-201,共8页

海洋水合物的成藏不仅需要合适的温度、压力条件,而且需要充足的气源。一般认为大洋区海底沉积物缺乏丰富的有机质,不具备天然气水合物发育的气源条件。然而最近研究表明洋壳广泛的蛇纹岩化作用可以产生大量的无机成因甲烷,并找到了与... 海洋水合物的成藏不仅需要合适的温度、压力条件,而且需要充足的气源。一般认为大洋区海底沉积物缺乏丰富的有机质,不具备天然气水合物发育的气源条件。然而最近研究表明洋壳广泛的蛇纹岩化作用可以产生大量的无机成因甲烷,并找到了与蛇纹岩化有关的水合物发育证据。蛇纹岩化过程中不仅有甲烷生成,还生成大量的氢气,很可能形成甲烷–氢气水合物。本文根据IODP 366航次钻探资料,应用甲烷–氢气水合物的热力学模型,计算了马里亚纳弧前三个蛇纹岩泥火山钻探实测获得的不同氢气含量条件下的甲烷–氢气水合物稳定带分布特征。结果显示氢气比例越高,计算获得的甲烷–氢气水合物稳定带底界深度越浅。研究的6个马里亚纳弧前蛇纹岩泥火山站位中, IODP 1491、1492、1496、1498四个站位可能具备甲烷–氢气水合物发育温压和气体成分组成条件;IODP 1493、1497站位几乎不具备甲烷–氢气水合物的温压和气体组成条件。 展开更多

关键词 甲烷–氢气水合物 蛇纹岩泥火山 无机成因甲烷 水合物稳定带 马里亚纳弧前

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新西兰Hikurangi俯冲带沉积物成岩作用示踪研究:来自孔隙流体Sr同位素证据

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作者 孔丽茹 罗敏 陈多福 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期115-123,共9页

俯冲带是地球上地质活动最活跃的地带之一,对地球表面和内部的演化具有重要意义。俯冲带慢滑移事件作为一种重要的断层滑动方式在近十几年才逐渐被地球物理学家所认识。浅源慢滑移可以使浅部断层发生破裂至海底,引发大规模海啸。了解孔... 俯冲带是地球上地质活动最活跃的地带之一,对地球表面和内部的演化具有重要意义。俯冲带慢滑移事件作为一种重要的断层滑动方式在近十几年才逐渐被地球物理学家所认识。浅源慢滑移可以使浅部断层发生破裂至海底,引发大规模海啸。了解孔隙流体来源和俯冲带沉积物成岩作用有助于认识慢滑移事件的成因机制。以国际大洋发现计划(IODP)375航次在新西兰Hikurangi俯冲板块钻探站位(U1520)和变形前缘逆冲断层钻探站位(U1518)为研究对象,对两个站位沉积物孔隙流体的SO_(4)^(2-)、Ca^(2+)、Mg^(2+)和Sr^(2+)浓度以及放射性Sr同位素(^(87)Sr/^(86)Sr)进行了分析。结果显示两个站位Ca^(^(2+))与Mg^(2+)浓度、Sr^(2+)浓度与^(87)Sr/^(86)Sr呈负相关关系是由于火山灰蚀变作用导致的。两个站位浅层0~14.3和0~37.3 mbsf沉积物孔隙水中的Ca^(2+)、Mg^(2+)浓度同时降低,表明发生了自生碳酸盐沉淀。同时,俯冲板块U1520站位的岩性单元IV(509.82~848.45 mbsf)Mg^(2+)浓度随深度减小,Ca^(2+)、Sr^(2+)浓度则增加,但^(87)Sr/^(86)Sr基本保持不变,显示了碳酸盐重结晶作用。在其下部以火山碎屑岩为主的岩性单元V(848.45~1016.24 mbsf)沉积物孔隙水的SO_(4)^(2-)、Ca^(2+)、Mg^(2+)浓度均趋近海水值,这可能是由于海水在渗透性较好的火山碎屑岩中发生横向流动导致。因此,推测俯冲板片的岩性和成岩作用是高度的不均一,容易促使俯冲板片进入俯冲带后形成特殊的应力场和异常的流体压力,进而可能与Hikurangi俯冲带频发的慢滑移事件有关。 展开更多

关键词 俯冲带 成岩作用 孔隙流体 SR同位素 慢滑移

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南海神狐海域水合物发育区浅表层沉积物甲烷周转定量模拟

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作者 胡廷苍 张艳平 +2 位作者 胡钰 罗敏 陈多福 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期99-108,共10页

在天然气水合物发育区海底沉积物中甲烷厌氧氧化作用(AOM)是碳循环的重要组成部分。通过定量计算表层沉积物中甲烷迁移转化通量,可以更准确评估甲烷来源碳对沉积物碳库和海洋深部碳库影响。本文利用反应―运移模型对采集于南海神狐水合... 在天然气水合物发育区海底沉积物中甲烷厌氧氧化作用(AOM)是碳循环的重要组成部分。通过定量计算表层沉积物中甲烷迁移转化通量,可以更准确评估甲烷来源碳对沉积物碳库和海洋深部碳库影响。本文利用反应―运移模型对采集于南海神狐水合物发育区两个站位(SH-W19-PC、SH-W23-PC)采集的孔隙水SO42-、溶解无机碳(DIC)、Ca2+剖面进行拟合,同时对DIC碳同位素进行分析,确定近海底沉积物中的碳循环。研究显示两个站位孔隙水中SO42-和Ca2+浓度在剖面上随深度呈线性减少,DIC浓度随深度逐渐增加,其δ13CDIC值随深度逐渐降低至约-25‰,表明两个站位存在一定程度的AOM。模拟计算两个站位沉积物孔隙水溶解甲烷向上的通量分别为25.9和18.4 mmol·m^-2 a^-1,AOM作用产生的DIC分别占其总DIC量的70.7%和60%。由沉积物向海水中释放的DIC通量占DIC汇的约60%。因此,在天然气水合物发育区向海底渗漏甲烷大部分以DIC的形式进入上覆海水,这些具有极负碳同位素值的甲烷来源的DIC可能对局部深海碳库产生一定的影响。 展开更多

关键词 天然气水合物发育区 甲烷周转 反应―运移模型 DIC源汇 碳循环 南海

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