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随着天然水合物在我国南海试采成功,水合物已成为我国最重要的可期新型清洁能源之一,值得各界更深入的研究。已有大量研究资料表明本研究区南海北部陆坡的台西南盆地赋存有天然气水合物,其中有许多地球化学记录指示研究区在地史较冷时期海平面下降造成数次天然气水合物大规模分解,以及现今存在较浅的SMTZ。硅元素作为构成硅藻等主要海洋初级生产者的重要元素,在生物地球化学循环中具有重要意义。在沉积物早期成岩中,硅元素与碳硫等重要元素关系密切,其中硅酸盐的风化作用与有机质产甲烷作用相辅相成、活性硅的反风化成岩作用所需的碱度主要由S042-等电子受体氧化有机质提供。因此对南海北部陆坡沉积物中活性硅的赋存和演化规律进行研究,不仅有助于填补对我国南海天然气水合物赋存区生物硅等活性硅赋存演化规律研究的空白,还能为判识SMTZ深度及甲烷大规模渗漏记录提供科学依据,对丰富我国海底天然气水合物的理论研究有着重要意义。本文选取南海北部陆坡台西南盆地973-3、973-4和973-5沉积物柱状样开展了生物硅提取、活性硅的两步提取、Tessier法连续提取各结合态活性硅以及元素分析等实验探究,并结合本实验组及相关研究先期获取的大量地质地球化学资料,主要获得如下认识:(1)生物硅(BSi)含量与沉积物粒度和TOC含量的对比发现973-3、973-4站位沉积物BSi含量主要受陆源物质稀释和浊流沉积的影响,973-5站位受陆源物质稀释的影响较小。973-4和973-5站位局部层位BSi含量受极冷时期甲烷渗漏的影响。(2)973-4站位TOC/BSi平均值为1.17,远小于含硅生物7.7的碳硅比,说明生物从死亡到进入沉积物,生物硅溶解速率远小于有机质分解速率。TOC/BSi垂向变化说明在沉积物早期成岩过程中,生物硅的消耗速率不低于有机质分解速率。TOC/BSi记录了 973-4站位末次冰期后经历的3次极冷事件。(3)IMOF-Si与OSF-Si为Tessier法连续提取的优势活性硅结合态。IMOF-Si含量变化与高活性铁组分在沉积物中变化基本协同,本文认为此法提取的IMOF-Si应为“高活性铁(锰)结合态硅”,且是沉积物中生物硅之外参与反风化作用的重要活性硅来源。OSF-Si的含量与BSi含量较为协同,本文认为其为生物硅与残留有机质的结合形态。(4)研究区沉积物中生物硅是活性硅的主要部分。973-3站位由于浊流沉积层较厚,存在Si-HCl含量较高,且Si-Alk含量与BSi含量不存在显著正相关的特点,973-3站位的活性硅反风化强度明显高于另外两个站位。(5)根据反风化强度的指示,973-3站位的SMI应该在950cm附近,973-4站位的SMI在910cm附近,973-5站位的SMI在750cm附近,与其它方法测定的结果接近。较浅的SMI指示下部存在天然气水合物藏。(6)较高的化学蚀变指数估算值(CIA*)与较低的反风化强度指示了 973-4站位浅层沉积物拥有较高的产甲烷能力,这也得益于该站位较高的有机质含量。(7)天然气水合物赋存区沉积物活性硅具有两个明显的演化特征:①极冷时期的甲烷渗漏使赋存区沉积物生物硅含量不仅不能记录高生产力,还使得生物硅含量明显低于正常时期。②活性硅反风化作用只能发生在较浅的沉积物中。