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Mineralogical and geochemical records of seafloor cold seepage history in the northern Okinawa Trough, East China Sea

冷泉酸盐岩是甲烷渗漏的可靠记录,对全球碳储层的贡献不可忽视。最近在对冲绳海槽北部的西侧陆坡海底可视化调查中发现,该区广泛分布冷泉碳酸盐岩。本文通过对这些自生碳酸盐岩的矿物学和地球化学研究,探讨其来源,重建其生长历史。矿物学上,碳酸盐岩结壳主要由微晶文石、葡萄状文石组成,其次含有少量的草莓状黄铁矿和微晶自生石膏。岩相特征表明,冷泉碳酸盐岩在相对开放的体系中沉淀,甲烷厌氧氧化速率(AOM)相当快。地球化学分析表明,其碳同位素较低(δ13c低至-56.1%V-PDB),即碳酸盐岩中的碳主要来源于生物成因甲烷。而,δ180富集(高达+2.7%o, V-PDB)表明碳酸盐岩沉淀的流体来自于下覆天然气水合物的分解。冷泉碳酸盐岩的U-Th年龄为22.8 ~ 55.7 ka BP,与晚更新世的低海平面时期一致,海平面大幅度下降导致了海槽西侧陆坡甲烷水合物的普遍泄漏,从而产生大面积冷泉碳酸盐结壳。先成的碳酸盐岩结壳形成后,后期由于外力(构造抬升、微地震)或游离气体的聚集,导致流体泄漏事件脉动性频繁发生,形成了多期次矿物生长结构,结壳一直处于增生过程中;先成的冷泉碳酸盐岩结壳捕获了大量的碳,同时还成为后期游离态甲烷良好的盖层,对全球碳循环起到了良好的调节作用。