南海天然气水合物稳定带厚度及资源量估算

中国的南海一直被人们认为蕴藏着丰富的天然气水合物资源,综合中国南海的水深、地热梯度及底部水温等地质资料,运用VisualBasic.Net编程分析在该海域范围内天然气水合物稳定带厚度,讨论其分布特征,并以此来评估该区域的水合物资源量.结果表明当地热梯度为0.06℃/m,在区域1中可能存在天然气水合物,其稳定带的最大厚度可达400 m,天然气水合物分布较为规则,从外向内逐渐增厚.但在区域2中由于受到水深和地热等因素的影响不存在天然气水合物,此时天然气水合物的资源量约为0.55×104 km3;当地热梯度随机取值时,该区的天然气水合物资源量约为0.57×104 km3.通过对地热梯度取不同的值,估算得到在该研究区天然气水合物的资源量约为0.6×104 km3.      

天然气水合物资源量研究进展

综述了三十多年来各国学者对全球天然气水合物资源量的研究进展,总体上可分为三个阶段:(1)20世纪70年代—80年代早期(1017～1018m3量级);(2)80年代晚期—90年代早期(1016m3量级)和(3)90年代晚期至今(1014～1015m3量级)。分析发现,最早的估算结果比现今的偏大2～3个数量级。随着人们对水合物认识的加深,在资源量评估方面会显得更加理性。     

普里兹湾及邻近海区表层沉积硅藻分布与环境分析

表层沉积物中硅藻的分布及组合特征对于研究相应的海洋环境有着重要的意义。东南极普里兹湾及其附近海域的22站表层沉积物中鉴定出硅藻36种,分属13属,其中Fragilariopsis curta在普里兹湾内占36.76%~66.36%,Fragilariopsis kerguelensis在湾外开阔水域占54.33%~70.95%。除趋势对应分析(DCA)显示研究区主要的10种硅藻分为开放水域种组合、近海冰种组合和海冰种组合,其表层沉积硅藻组合分布也分成3个区。作为硅藻极地开放海洋指示种的Fragilariopsis kerguelensis分布在普里兹湾外的深海平原,受湾内冰架水的限制,不能向湾内扩散;作为硅藻海冰指示种的Fragilariopsis curta主要分布在普里兹湾内的陆架上,受南极表层水和海冰的影响较重,在湾外受深水溶解作用而急剧减少;作为硅藻近海冰指示种的Thalassiosira antarctica的出现是受普里兹环流、冰架水和海冰的控制。研究区硅藻的组成和分布反映和验证了区域内环流的分布和扩散极限。     

北冰洋阿尔法脊晚第四纪沉积有机质的来源变化及其古环境意义

为探讨晚第四纪有机碳埋藏情况变化与海冰覆盖和环流等变化之间的关系,分析了北冰洋阿尔法脊08B85-D孔沉积物的Mn和Ca含量、粒度组成、有机碳含量和有机碳δ13C组成。结果表明有机碳含量并不具备冰期-间冰期旋回性,有机碳来源具有4种不同模式,海冰覆盖程度和波弗特环流的强度共同决定了阿尔法脊处有机碳来源的构成,在MIS7内若干时段海冰覆盖极少,极盛的波弗特环流可将陆源有机质直接输送至阿尔法脊处,使沉积有机质中陆地来源占主导,形成了具有地层对比意义的独特信号。在MIS6-MIS1,08B85-D孔有机碳始终以海洋源贡献占主导,与海冰覆盖程度维持在较高水平,限制了陆源有机碳的输送有关,特别是在MIS6和MIS4-MIS3时,海冰很盛,波弗特环流有可能消亡。     

新仙女木末期南海北部天然气水合物分解事件

深海天然气水合物分解与全球变暖密切相关.南海北部是重要的天然气水合物蕴藏区,ZHS-176、ZHS-174、17940和MD2905孔CaCO₃含量记录均表明,11.3~8.0 ka B.P.神狐海域存在一次典型的“低钙事件”(CM),该事件具有“快速降低、缓慢升高”不对称的变化结构,CaCO₃含量降幅高达9%.“低钙事件”期间,底栖有孔虫Cibicidoides wuellerstorfi和Cibicidoides kullenbergi壳体δ13C分别负偏了1.4 ‰和0.7 ‰,海底有机碳的堆积速率(MAR)也突然升高了1倍.综合分析表明,新仙女木末期南海北部天然气水合物很可能发生了一次较大规模的快速分解,大量甲烷气体从天然气水合物中逸散,氧化后使底层海水快速酸化,从而导致了神狐海域碳酸盐的溶解.底层水团温度上升很可能是神狐海域天然气水合物分解的主要触发因素.      

近3000a来东亚冬季风变化在南海北部陆架泥质区的记录

通过对位于南海北部陆架泥质区ZJ2孔进行AMS14C测试和粒度分析,从中提取出了对沉积环境敏感的粒度组分进行了研究,结果表明:该敏感组分的粒级含量和平均粒径变化主要受东亚冬季风的强弱变化制约。根据该粒度指标,发现近3 000a以来东亚冬季风存在8次增强的记录,与格陵兰冰芯的记录有着较好的一致性,且在其他不同区域亦能找到相对应的气候变化证据,揭示了全球气候变化的区域性响应。     

南海北部甲烷渗漏的沉积地球化学指标(Sr/Ca和Mg/Ca)识别

自生碳酸盐矿物是揭示甲烷渗漏过程及其周期性变化的重要指标。为了方便、快速地识别出自生碳酸盐矿物,在探讨了前人建立的端元组分模型(文石、高镁方解石、生物成因方解石和碎屑)在我国南海北部适用性的基础上,利用沉积物全样中Sr/Ca和Mg/Ca值计算了南海北部神狐海域两支沉积物柱状样中自生碳酸盐矿物的质量分数,计算结果表明,在不同沉积深度均有含量不等的自生碳酸盐矿物。这一结果被X射线衍射结果和沉积物中存在晶形完好的自生高镁方解石和文石矿物所验证,表明利用前人建立的端元组分模型计算的结果具有可靠性。自生碳酸盐矿物的出现显示该海域深受甲烷渗漏作用影响。利用地球化学指标(Sr/Ca和Mg/Ca)获得的自生碳酸盐矿物含量垂向变化显示该区域甲烷渗漏具有强弱交替的周期变化。运用端元组分模型来获取沉积物柱状样中自生碳酸盐矿物的高分辨率剖面,从而识别甲烷渗漏信息非常方便,在大范围寻找甲烷渗漏和天然气水合物方面具有较大潜力。     

海底天然气水合物资源量计算及环境效应评估

计算天然气水合物的资源量是比较复杂的 ,利用垂直大陆边缘横断面面积来计算水合物资源量的方法 ,能较好地反映外界条件变化所导致的水合物资源量在时间上的变化趋势。呈透镜状的水合物横断面面积主要与以下 6个参数有关 :水的活度、大陆坡深度、大陆架转折端的深度、大陆坡坡度、底部水温以及地热梯度。其中 ,前 3个参数中任何一个减小或者后 3个参数中任何一个增大都会导致横断面面积的减小。运用VisualBasic 6 0编程 ,以布莱克海岭地质背景为例 ,根据横断面面积、充填率和孔隙度计算全球海底水合物资源量约为 3 97× 10 5km3 ,与其他学者的计算结果相当。进而推算出LPTM约有 0 38× 10 5km3 的水合物被溶解并释放到海洋和大气圈中 ,导致当时沉积的碳酸盐岩和有机物的平均δ13 C下降 - 2 5‰的重大地质事件。这种水合物资源量计算方法 ,对分析地史时期类似重大转折时期评估天然气水合物对全球环境的影响 ,具有较强的启迪作用     

近3万年来南海北部碳酸盐旋回及古气候意义

选取2005年"海洋四号"在南海北部海域溶跃面之上获得的ZHS-176柱状样品,分析了其碳酸钙的含量,结果表明,南海北部海域近3万年来碳酸盐含量在间冰阶时较高,冰阶时降低,其旋回特征自下而上主要分为5个阶段:(Ⅰ)末次冰期以来,碳酸钙含量偏低;(Ⅱ)冰消期,碳酸钙含量升高,出现第一个高峰;(Ⅲ)早冰后期,碳酸钙含量明显降低,出现低谷;(Ⅳ)中冰后期,碳酸钙含量升高,出现第二个高峰;(Ⅴ)晚冰后期,碳酸钙含量略微降低。ZHS-176柱碳酸盐含量变化总体表现出"大西洋型旋回"的特征,但在早冰后期,尤其是在8.5~7.5 ka B P时出现了一次明显的低钙事件,可能与陆源物质输入增加以及深海溶解作用增强有关。     

南海北部ZHS-176孔古海洋学记录:氧同位素和有机碳

对南海北部陆坡ZHS-176孔进行浮游有孔虫氧同位素和有机碳的研究,重建了末次冰期以来的古气候演化历史。ZHS-176孔浮游有孔虫氧同位素分析揭示了末次冰期期间的气候波动,如末次盛冰期、Heinrich事件1、Blling-Allerd暖期与新仙女木事件在南海北部陆坡均有响应。同时,在全新世阶段存在3个强降水期和3个弱降水期。ZHS-176孔有机碳以生物成因为主,随着夏季风的增强,陆源物质含量增加,但在3kaBP以后由于华南地区夏季风减弱而导致陆源输入减少。