稳定同位素在天然气水合物地球化学勘查中的应用简介——以“布莱克海隆”海区为例

介绍了国外在布莱克海隆 (包括ODP 1 6 4航次 994、995、997站位 )进行天然气水合物勘查过程中应用稳定同位素的研究实例 ;通过对这 3个站位样品的甲烷、CO2 、DIC(dissolvedinorganiccarbon)、有机碳以及自生碳酸盐的δ1 3C分析 ,指出浅部 (0～ 30m)甲烷和DIC的δ1 3C值随深度迅速降低又迅速升高的变化可以作为天然气水合物存在的地球化学指标。 994站位孔隙水δ1 8O值随深度从 0 30‰下降到 -0 37‰ ;氢同位素δD随深度略有下降 (从 1 1‰到 -1 2‰ ) ,这与水合物形成时氢氧重同位素相对富集于固相有关 ,表明天然气水合物的存在。 997站位δ37Cl从海底沉积物表层以下 30m处为接近海水的最大值 0 ,至钻孔底 746 85m处降为 -3 6 8‰ ,可能也与天然气水合物的形成有关。

海洋浅表层沉积物和孔隙水的天然气水合物地球化学异常识别标志

天然气水合物是一种赋存在低温、高压条件下海底沉积物中的规模巨大的新型能源。研究表明,地球化学是识别海底天然气水合物赋存的一种有效方法。国际上通过分析由大洋钻探采上来的柱状沉积物和孔隙水的地球化学异常,己建立了一套较为成熟的地球化学识别方法。但是,在没有钻井岩心的情况下,如何通过浅表层(<20m)沉积物和孔隙水及底层海水的地球化学分析来识别海底可能存在的天然气水合物,是国际国内天然气水合物勘查中面临的一道难题。通过对国际上己有数据和资料的全面总结,尝试提出了一系列在海底浅表层条件下识别天然气水合物赋存的地球化学异常标志,包括底层海水的烃类气体及其同位素组成异常,沉积物中有机碳和水的含量异常,沉积物中孔隙水的元素和同位素组成异常,沉积物中气体含量异常及沉积物中自生碳酸盐矿物的化学和同位素组成异常等。这些标志的建立将有助于在我国海域开展天然气水合物的勘查工作。

中太平洋铁锰结壳铅同位素研究

已有研究表明大洋中溶解的铅(Pb)来源于陆源物质,但是,对 Pb进入大洋的途径争议很大。为此分析了取自中太平洋两块铁锰结壳样品的Pb同位素组成,获得了整个新生代的中太平洋Pb同位素演化历史。结果表明这两块结壳的Pb同位素随时间的演化曲线与中北太平洋沉积物岩心LL44 GPC3中风成碎屑的Pb同位素演化曲线相似。证实该区深水中的天然溶解铅主要来自风成粉尘,并且 50 Ma之前中太平洋中溶解 Pb同位素组成主要取决于源自美洲的风成粉尘的输入,40 Ma之后主要取决于源自亚洲的风成粉尘的输入。

控制北太平洋深水中Pb、Nd同位素演化的不同因素

近年研究表明，大洋中溶解的Pb和Nd以陆源来源占主导。但对Pb和Nd进入大洋的途径存在很大争议。笔者研究了3块中北太平洋铁锰结壳（CJ01，CLD01，CB12）的元素含量和Pb、Nd同位素组成。根据Co含量经验公式法定年，结合几块结壳的剖面Pb同位素演化曲线与Os同位素演化曲线，确定所研究的中北太平洋铁锰结壳的底部年龄约为75Ma。3块结壳不论磷酸盐化与否，其Pb、Nd同位素随时间的演变曲线均十分相似，且Pb同位素演化趋势与北太平洋岩心（LL44-GPC3）中的风沙的Pb同位素演化趋势相似。这些结壳的Nd同位素演化趋势也相似，但与岩心LL44-GPC3中风沙的Nd同位素的演化曲线完全不同。由此得到以下结论：