南沙海槽表层沉积自生石膏一黄铁矿组合的.PDF

维普资讯 2007年 4月 海 洋 地 质 与第 四纪 地 质 Vol_27。No．2 第 27卷第 2期 MARINEGEOLOGY QUATERNARYGEOLOGY Apr．。2007 南沙海槽表层沉积 自生石膏一黄铁矿组合的 成因及其对天然气渗漏的指示意义 陈 忠 ，颜 文 ，陈木宏 ，陆 钧 ，古森 昌 (1中国科学院南海海洋研究所 边缘海地质重点实验室，广州 510301； 2中国科学院广州天然气水合物研究中心，广州 510640) 摘要：南海海槽是潜在的天然气水合物发育区，在表层沉积物中分布有石膏-黄铁矿组合。通过对石膏、黄铁矿 的形貌特征、矿物组成、化学元素、硫 同位素等 的分析 ，讨论和揭示 了石膏-黄铁矿组合的成岩环境、形成机理及其与 天然气渗漏的关系。石膏集合体为土块状和多孔状、玫瑰状，表面分布有孔洞或微孔，黄铁矿为莓球状、球粒结块 状和虫管状。不同形状的石膏、黄铁矿的化学成分没有明显差别。石膏-黄铁矿的形成机理是海底渗漏的天然气与 硫酸盐发生缺氧 甲烷氧化反应，产物HS一与沉积物中的Fe 反应产生FeS并转变为黄铁矿，在形成FeS的过程中 产生的 H 促进碳酸盐溶解，Ca 与 S0。一达到过饱和沉淀出重。S‘的石膏。因此 ，石膏-黄铁矿组合是海底存在天 然气渗漏的证据，这一发现对开展南沙海槽潜在天然气水舍物的调查以及对天然气渗漏事件的研究具有一定的科 学意义 。 关键词：石膏-黄铁矿组合；硫同位素；天然气渗漏；成岩环境；南沙海槽 中图分类号：P595 文献标识码：A 文章编号：0256—1492(2007)02-0091-10 自生黄铁矿是还原环境中常见的硫化物，主要 和硫足够时，形成黄铁矿 ，同时有机质分解释放 分布在内陆湖泊沉积物以及黄土、土壤中，其次分布 SO 一和 H S，引起生物壳体的迅速溶解 ，Ca抖和 在大陆架、大陆坡和深海沉积物中，但黄铁矿也可产 SO 一达到过饱和形成石膏[2。然而 ，南沙海槽石 出在与天然气水合物有关的沉积环境 中[1]。一般 膏和黄铁矿是完全独立的相，没有交互生长现象。 情况下，对天然气水合物具有指示作用的黄铁矿产 此外 ，海槽海底具有丰富的油气资源[2引，在数米深 出在碳酸盐岩 中，呈草莓状[2]或微生物结构微 的沉积物 内甲烷含量呈数量级剧烈增加 2【引，表层沉 晶[5-6]。自生石膏常产 出在陆地和湖泊干旱的蒸发 积物中已识别出深部烃类气体渗漏标志[2，甚至在 环境 、土壤 、洞穴沉积 以及海洋沉积物 中。海洋沉积 表层海水中也具有较高的甲烷含量[2，高含量的甲 石膏通常形成于潮坪或相对滞水的过饱和咸水或泻 烷影响沉积环境、成岩过程以及 自生矿物沉积。 湖中，但在深海沉积环境中也可形成和保存，其成岩 本文复查 、挑选和鉴定 了南沙海槽表层沉积物 环境与强烈 的底流活动[7]、寒冷干燥 的极地环 中的石膏、黄铁矿 ，测试和分析了它们的形貌特征、 境[1叩有关，此外石膏也可产 出在天然气渗漏环 矿物组成、化学元素、硫 同位素组成，讨论和揭示 了 境 “]、天然气水合物的伴生沉积物[12-13]或冷泉碳酸 石膏一黄铁矿组合的成岩环境、形成机理及其与天然 盐沉积中[H]。海洋沉积物 中同时出现石膏一黄铁 气渗漏的关系和指示意义。 矿组合 的报道不多，主要有西南 印度洋[1、地 中 海 ]、非洲西南大陆坡[]、西南大西洋[]、Madras 1 构造背景与潜在天然气水合物 海域[¨]和 R1asBaixasE制等。 我国学者于 2O世纪9O年代在南海南部海域沉 南沙海槽是南海南部沿 SW—NE向断裂凹陷 积物中发现石膏一黄铁矿组合[2，它们主要分布在