南海北部柱状沉积物中黄铁矿的分布特征和形貌研究-论文.pdf

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1、第33卷第l期应用海洋学学报Vo1．33．No．12014年2月JournalofAppliedOcean0graphyFeb．2014南海北部柱状沉积物中黄铁矿的分布特征和形貌研究吴丽芳，雷怀彦，欧文佳，韩超(厦门大学海洋与地球科学学院，福建厦门361005)摘要：对南海北部陆坡柱状沉积物样品总有机碳、总硫含量，以及其中的自生黄铁矿形貌、含量进行分析．结果显示，沉积物中黄铁矿(FeS，)、总有机碳(TOC)、总硫(TS)的质量分数分别为0～0，71％、0．37％～1．18％、0．04％～0．81％；黄铁矿和总有机碳、总硫的含量随深度加深逐渐增大，达到峰值后不断减少，三者的分布

2、趋势基本一致；扫描电镜下观察到黄铁矿主要以莓球状集合体和八面体微晶形貌产出，局部层位亦发现管状、生物内膜状和立方体状黄铁矿晶体．表明该区浅表层环境为缺氧环境，硫化物主要以黄铁矿形式产出，其成因与有机质的厌氧氧化作用有关，而甲烷的厌氧氧化作用也可能促使自生黄铁矿的加速形成．莓球状黄铁矿占主导亦指示一种强还原性的缺氧微环境．黄铁矿富集的缺氧环境与下伏地层中天然气水合物分解释放的甲烷有关，为天然气水合物在该区的勘探提供一定的科学依据．关键词：海洋地质学；南海北部陆坡；黄铁矿；SEM；形态结构DOI：10．3969／J．ISSN．2095-4972．2014．01．003中图分类号：P

3、736文献标识码：A文章编号：20954972(2014)0l-0021-08自生黄铁矿是海洋沉积物在缺氧环境中硫酸盐烷渗漏和水合物赋存环境提供一定的科学依据．还原过程的主要产物¨J，广泛赋存于大陆边缘海海1材料与方法相沉积物中．有机质降解过程和甲烷厌氧氧化作用1．1研究区地质概况(anaerobicoxidationofmethane，AOM)是控制黄铁矿形成的主要因素¨，而天然气水合物赋存区浅表南海北部陆坡中生代末一新生代早期受西太平洋板块构造作用的影响，陆缘基底拉张，形成一系列层沉积层中甲烷渗漏环境下AOM明显．因此，在硫NE—NNE向断裂和断陷，晚新生代由于南海海盆扩酸

4、盐富存的环境中黄铁矿普遍发育．同时，强还原环境中的自生黄铁矿具有比较独特的晶体形貌和张，早期形成的断裂、断陷转化为断坳、坳陷，渐新世形态产状，其大多呈草莓状(亦称莓球状，这种以来，青藏高原的快速隆升给南海北部陆坡区带来草莓状集合体的频繁出现指示严重缺氧环境)或生了大量的陆源碎屑物，形成高达89～819m／Ma的物内膜状．因此，黄铁矿含量的异常及其晶体沉积堆积体，最大沉积厚度超过10000m，发育诸多的形态特征，可以作为指示海洋沉积物中有机质分大中型含烃盆地和丰富的油气藏沉积盆地(莺歌解程度和富甲烷环境的标志之一．南海北部陆海、琼东南、珠江口、台西南盆地等)8-1oj．除巨厚的坡

5、沉积速率大，沉积物中有机质含量丰富，又为天然晚新生代沉积层，为天然气水合物形成创造了适宜气水合物发育的潜在区，故浅表层环境中甲烷浓度的温度、压力和气源条件外，断裂构造和岩浆底辟构大．因此，本文通过选取南海北部陆坡为研究区，对造的发育为深部热裂解气和热流体向浅部运移提供其浅表层沉积物中自生矿物黄铁矿晶体形态、含量了有力通道_9J．因此，这些沉积物沉积速率高，有机及与总有机碳、总硫含量的垂向变化关系的分析，阐质含量高，孑L隙度大，等深流沉积、重力流沉积和断明其之间的相关性和成因类型，探讨与下覆地层中裂构造的发育，造就了良好的天然气水合物的赋存天然气水合物的赋存状况，为了解南海北部陆

6、坡甲环境和烃类气体快速上移的运移条件，使其浅表层收稿日期：2013-03-26基金项目：国家自然科学基金资助项目(40976035，41276046)；国家973计划资助项目(2009CB219501)作者简介：吴而芳(1985一)，女，硕士研究生；E—mail：78181530@qq．com通讯作者：雷怀彦(1960～)，男，教授；E—mail：lhy@xmt1．edu．121q1期吴丽芳，等：南海北部柱状沉积物中黄铁矿的分布特征和形貌研究·23·本也是先升后降，0—210cm层，总硫质量分数稳定0．37％～0．99％，平均质量分数为0．61％，大部分在0．07％左右；210

7、～500O120层，总硫含量急剧增层位都高于天然气水合物形成所需的含量．Ts质量加，500～710em层，总硫含量随深度逐渐减小．由分数为0．06％～0．65％，平均质量分数为0．29％．于浅层环境中，有机质分解作用不强，黄铁矿在200总有机碳含量呈先升后降趋势，350cm以浅，总有cm以浅的沉积层中未发现，直至250cm处出现黄机碳含量随深度逐渐增加，350～500cm层，随深度铁矿，含量随深度逐渐增加，在340em处含量达到增加，有机质发生降解，总有机碳含量快速减小，500最大值后逐渐减