布莱克海岭底辟中与气体水合物分解和流体排溢作用有关的自生碳酸盐特征

在美国卡罗莱纳隆起带的布莱克海岭底辟中(ODP站点996#)，自生碳酸盐在几条延线位置0～52mbsf深度的沉积物中出现。该站点出现的化能自养生物由海底BSR反射层之下的活动喷泉提供养料。气体水合物在海底近表沉积物的几个间隔取样层中均有发现。碳酸盐结核主要由圆粒状、似棱角状内成碎屑和蚌类碎片胶结的碳酸盐组成。电子探针和X射线衍射分析表明，文石是主要的自生碳酸盐矿物。自生文石以微晶胶结物和孔洞充填放射纤维状晶体的形式出现。自生文石的δ^13C值在-48．4‰～-30．5‰(PDB)变化，表明文石中的C元素来自于BC亏损的甲烷。在上部10mbsf深度、接近沉积物/海水分界面的孔隙水里∑CO2的δ^13C值大部分为负值(-38‰±59‰)，但在25mbsf以下则主要为+5‰±6‰。因为碳酸盐的C来源于HCO3^-，所以在10mbfs深度以上的碳酸盐的δ^13C值与孔隙水的δ^13C值的差异表明，碳酸盐主要在海底表面附近形成。不同深度碳酸盐沉积物氧同位素比值出现1‰的差异，都可能与冰期和间冰期时代的海底底层水的变化有关。我们对13个碳酸盐样品进行了Sr同位素的测试，^87Sr／^86sr值在0．709125和0．709206之间，平均值为0．709165，该值反映了这些样品与赋层沉积物的形成时间相同。此外，从996#站点所采集的6个孔隙水样品的^87Sr／^86sr值在0．709130和0．709204之间变化。以上这些样品的^87Sr/^86sr值与海水的^87Sr／^86Sr值(0．709175)、以及布莱克海岭其它站点(994#，995#，997#)相同采样深度的孔隙水的^87sr/^86sr值很相似，表明它们都来源于一个浅层的Sr源。996#站点的自生碳酸盐的^87sr／^86sr值不同于从沿着气体水合物稳定带基底延展的断层向上运移的流体中沉淀出来的碳酸盐的^87Sr／^86sr值。依照研究数据，我们没有发现碳酸盐随着其埋藏深度出现连续的成岩作用。因此，除了海底表面为碳酸盐壳外，古老的流体排溢点都没有被保留。从矿物的自生特点来看，显然它们仅形成于海底，它们垂直分布特点和沉积物年龄都暗示，该地区的流体排溢现象至少持续了60万年。