冲绳海槽冷泉泄漏区自生黄铁矿形成机制及其指示意义

In seafloor cold seeps, authigenic pyrite is regarded to be one of the most important authigenic minerals produced by microbial activities associated with anaerobic methane oxidation and bacterial sulfate reduction. To our knowledge, the matter source, precipitation mechanism, spatial distribution, mineralogical and geochemical characteristics of sedimentary sourced authigenic pyrite are controlled by a series of sedimentary, diagenetic factors, especially the organic matter mineralization and leakage activity of hydrocarbons. Therefore, in this study, the morphology, mineralogy and Fe ,S stable isotopic characteristics of authigenic pyrite associated with cold seep in Okinawa Trough of the East China Sea are characterized, in order to investigate the material source, precipitation mechanism, Fe, S fractionation mechanism of pyrite, and evaluate the relative significance of sulfate reduction and dissimilatory iron reduction in the pyrite formation in combination with the corresponding findings in this area, e.g., organic carbon, geochemistry characteristic of pore water etc, and explore the implicaitons of the authigenic pyrite and its relationship with the eventual methane seepings. Ultimately, the result could provide an important scientific hint for the ongoing gas hydrate exploration.

冷泉泄漏系统中，自生黄铁矿是甲烷厌氧氧化作用和硫酸盐还原作用相互耦合产生的最重要的矿物之一，其物质来源、沉淀机制、分布规律、矿物以及地化特征受控于一系列沉积、成岩环境因素，尤其与烃类物质的泄漏活动有重要关系。因此，本研究拟在我国东海冲绳海槽内新发现的冷泉泄漏区，以自生黄铁矿为研究对象，开展形貌、矿物学与稳定Fe、S同位素特征的研究，探讨其物质来源与沉淀过程，揭示以硫酸盐还原反应和异化铁还原反应为主的生化机理在黄铁矿形成过程中的作用，以及与之相关的同位素分馏机制。结合研究区沉积物中有机碳、孔隙水化学组成特征等研究结果，探讨该区自生黄铁矿的环境指示意义及其与冷泉泄漏事件的关系，进一步为海洋天然气水合物的勘探提供重要参考。

冷泉泄漏系统中，自生黄铁矿是甲烷厌氧氧化作用和硫酸盐还原作用相互耦合产生的最重要的矿物之一，其物质来源、沉淀机制、分布规律、矿物以及地化特征受控于一系列沉积、成岩环境因素，尤其与烃类物质的泄漏活动有重要关系。本研究选取我国东海冲绳海槽内新发现的冷泉泄漏区沉积物为研究对象，结果表明，表明沉积物中发育大量自生黄铁矿。黄铁矿的含量的范围在55.8−233 μmol / g。尤其在236 cm一下，黄铁矿呈现明显富集的状态，然而，岩心δ34Spy值是在一个狭窄的范围从−34.04‰−29.81‰（平均−32.14±1.04‰）。在236c m处δ34Spy值呈明显增大的趋势。由于甲烷厌氧氧化作用，沉积物中持续向下扩散的硫酸盐不断被还原，硫酸盐池中δ34S明显增大，随着硫酸盐逐渐被消耗殆尽，溶解硫化物的δ34S值也由小变大，并且在甲烷硫酸盐还原区域附近出现富34S溶解硫化物，并最终产生富相对正偏δ34S的黄铁矿，因此，沉积物中34S特征和黄铁矿含量的增加表明受到甲烷冷泉泄漏和沉积物中强烈的甲烷厌氧氧化活动的影响，另外，下覆地层较高的甲烷通量支撑了这一强烈的甲烷厌氧氧化活动。作为富甲烷冷泉泄漏过程的重要的识别特征，强调了自生黄铁矿对天然气水合物系统的成藏和烃类运移的重要指示意义，在此种情况下，对自生黄铁矿的精细研究，可为现代陆缘海区天然气水合物勘探提供一个重要的科学依据。