琉球群岛外Kuroshima海丘上与甲烷喷流作用有关的化能自养生物群与碳酸盐壳的特征.pdfVIP

维普资讯 琉球群岛外 Kuroshima海丘上 与甲烷喷流作用有关的化能 自养生物群 和碳酸盐壳的特征 RikaTakeuchi，HideakiMschiyama和 RyoMatsumoto 2001年NT01—05航次调查期间，借助 Dolphin一3K和 Shinkai一2000潜水器，我们在 水深650--700m的Kuroshima海丘顶部多处发现甲烷喷流，并伴有大片的化能自养生物 群。甲烷喷流仅局限于Kuroshima海丘东部 10m的范围内，那里已证实发育有东一西 向 的破裂断层。Kuroshima海丘为一平顶丘，但在其东部常见有几米到 10米深的似 山谷型 的侵蚀洼地，以碳酸盐岩塔微形貌为特征。碳酸盐岩塔的产状和组分表 明它们首先形成 于海底浅处的硫酸盐还原带，后来受海底强底流的掏蚀。Kuroshlma海丘的碳酸盐可划 分为4种类型：碳酸盐壳(坪)、碳酸盐烟囱、碳酸盐孔状体和碳酸盐结核。所有碳酸盐烟 囱、碳酸盐孔状体都由结晶白云石与粘土、粉砂组成，而碳酸盐壳和碳酸盐结核则由方解 石和白云石组成。白云石碳同位素为6c(PDB)=一40‰，表现为异常轻值 (圯C富集)， 说明白云石中的碳来 自生物成因的甲烷。碳元素主要 以心C形式存在的甲烷被沉积物 中 的硫酸盐氧化，使环境的HC_~h一离子和 PH值增加，导致碳酸盐沉淀下来，氧同位素的 6 值在2--6％,之间变化，比现在的海水的艿值的2‰，据此，推测有这种同位素组成组成的 水体来 自于水合物的分解。另外从这些碳酸盐矿物低 6C值，高6培O值的同位素特点 可知，它们形成于 甲烷喷流中，这说明本调查区有 甲烷水合物层存在，具轻碳同位素的水 是水合物分解产生的。 一 、 研究现状 Kuroshima海丘位于琉球群岛岛弧南部的 Ishigaki岛南约 26公里处(图1)，由地震 引起海底滑坡而产生的 “1771Yaeyama海啸”就发源于该地区 (Matsumoto，Kimura， 1993)。Matsumoto等(1997)曾报道 了通过 ROVDolphin一3k深拖照相系统在 Kuroshi． 1Tla海丘顶部发现大面积死亡的Calyplogena生物群、大量的砂砾质烟囱和钙质壳体。随 后Matsuraoto等(1990)和Matsumoto等(2001)又分别报道了借助 Shinkal一2000潜水器 发现有相同的现象。此外，Takenuehi等(2001)对Dolphin一3k采样系统获取的碳酸盐样 品(D3K#347、348、349、455、461、462)和 Shinkai一2000获取的碳酸盐样品 (2K#981、 1179)进行了化学分析，并对分析结果和这些与甲烷水合物分解有关的碳酸盐的形成过程 · ·— · 49 ．．—． 维普资讯 进行 了讨论。 图1 Kuroshima海丘地理位置 二、Kuroshima海丘的地质环境及喷流作用的相关现象 Kuroshima海丘位于 Ishigaki岛架外，丘顶处于水深 600～800m间。该丘 由上新世 至更新世的沉积物组成，自下而上为：1)上新统至下更新统的 Shimajiri组的浅黄 一浅灰 色石化岩 ；2)与更新统C nen组建造有关的浅兰灰色半石化砂岩和泥岩 ；3)现代沉积物 ： 由底层含砾质泥向顶层含砂质泥递变。在Kuroshima海丘东部边缘，松软的砂质泥底上 出现与大量与东北 一西南方向平行的水流波痕，Vesicomya生物活体很少见 (Maki等， 2001)。在海丘的东部有大片死亡的 Calyptogena生物群和碳酸盐出现，而在 Calyptoge— na生物群中及其附近有很多砂砾质烟囱和钙质硬壳出现，它们主要 由细粒陆源物质和泥 晶或白云石胶结物组成。此外，Bathymodiolus生物群主要伴生在碳酸盐岩的裂缝中，在 这种裂缝 中可以见到有气泡 冒出(Shijo等，2002；Machiyama等，2002)。Calyptogena生 物活体和管状蠕虫在气泡冒出的海底处亦被发现。大量死亡的Calyptogena生