天然气水合物分解与海底滑坡和全球气候变化的关系：来自Storegga滑坡区冷泉碳酸盐岩的证据

Storegga滑坡位于北大西洋挪威大陆边缘，是世界上最大的海底滑坡。该滑坡北缘浅层沉积物中存在大量天然气水合物，且海底普遍发育有麻坑、化学自养生物群落和冷泉碳酸盐岩。冷泉碳酸盐岩是过去天然气水合物分解或甲烷流体活动的忠实档案。同时，该大陆边缘长期受末次冰期和间冰期旋回的影响。因此，Storegga滑坡是研究天然气水合物分解、海底滑坡、全球气候变化之间相互作用的最佳天然实验室。本项目拟对2008年在Storegga滑坡北缘的3个麻坑中采集的冷泉碳酸盐岩进行矿物学、岩石学、同位素、微量和稀土元素地球化学研究，探讨冷泉碳酸盐岩与水合物分解的关系；开展冷泉碳酸盐岩高分辨率U-Th定年和生物壳体AMS 14C定年，确定甲烷释放年代和持续时间，并与详尽的该区末次冰期以来的区域地质和滑坡发生年代进行对比，深入认识天然气水合物分解与海底滑坡和全球气候变化的关系，以及该滑坡区过去甲烷流体活动的演化历史。

Storegga滑坡位于中挪威海大陆边缘，是世界上已知最大的海底滑坡。该滑坡北缘Nyegga麻坑区浅层沉积物中存在大量天然气水合物，且海底普遍发育化学自养生物群落和冷泉碳酸盐岩。冷泉碳酸盐岩的碳酸盐相可归为两类：麻坑CN03和Tobic的以泥晶高镁方解石为主导，伴有少量的针状文石发育在孔洞四周。而麻坑DoDo和G11的则以显晶的针状文石为主导，高镁方解石含量很低。冷泉碳酸盐岩的δ13C为-47.46~-58.67 ‰PDB (-52.46±3.42, n=33)，表明Nyegga麻坑的碳酸盐岩由微生物甲烷的厌氧氧化过程而生成的。87Sr/86Sr比值为0.70913～0.70918，平均0.70916±0.00002（n=17），近似于现代海水的87Sr/86Sr比值（0.70917），表明冷泉碳酸盐岩的成岩流体主要受到底层海水的影响，而非深层的流体，从而支持形成冷泉碳酸盐岩的甲烷为微生物成因。麻坑间冷泉碳酸盐岩的δ13C值的差异，与现在各麻坑间的沉积物甲烷的δ13C值的差异一致。因此自冷泉碳酸盐岩形成以来，麻坑区的甲烷渗漏一直间断活跃，而且各自的甲烷源没有发生变化。冷泉碳酸盐岩的δ18O为5.05~6.25 ‰PDB (5.51±0.36, n=33)，表明这些冷泉碳酸盐岩很可能由过去该区浅层水合物分解释放的富甲烷流体导致的。化学自养贝壳的14C定年和冷泉碳酸盐岩的U-Th等时线定年，首次确定了Nyegga麻坑区甲烷渗漏年代——4.2±0.3 ka ~17.9 ka之间，表明自末次冰消期以来，该区的甲烷渗漏活跃。很可能由于冰退导致大陆架-上陆坡的反弹或者海底水温升高，引发浅层沉积物中的水合物分解，并有可能导致后期Storegga海底的滑坡。该项目的研究为全球气候变化-海底水合物分解-海底滑坡的相互联系提供了直接证据和认识。