天然气渗漏与冷泉碳酸盐岩形成

天然气渗漏区存在多种生物化学和化学作用。以甲烷为能源的微生物可形成微生物席，甚至还可形成高达数米的微生物礁和泥晶丘［9，14，24～27］。也可能出现宏体生物，如密集的虾群、贻贝类、蛤类、腹足类和管状蠕虫［12，28，29，30，56，57，70］。这些生物以甲烷及其氧化物为能源，常以丰度高而多样性低的种群为特征。由于甲烷水合物富含Ba2+离子［31，32］，它们的加入会在甲烷渗漏区形成孔洞充填重晶石［33］和层状重晶石沉积。在有氧条件下，甲烷被喜氧微生物作用氧化(有氧甲烷氧化)，产生CO2(CH4+O2→CO2+2H2O)［34］。源于甲烷的CO2可溶解碳酸盐(CaCO3+CO2+H2O→2HCO－3+Ca2+)，导致局部碳酸盐溶解和低pH值条件［35］，延缓碳酸盐沉淀，并使孔洞扩大，发生破裂。在无氧条件下，由于硫酸盐还原细菌作用，甲烷发生缺氧氧化，形成生物碳酸盐和单硫化物(2HCO－3+Ca2+→CaCO3+CO2+H2O)［36］。由甲烷产生的生物碳酸盐局部超饱和能增强碳酸盐沉淀(2HCO－3+Ca2+→CaCO3+CO2+H2O)，形成凝块状微晶灰岩、放射状和葡萄状文石胶结物［29，37～39，40～42］。即形成冷泉碳酸盐岩。过饱和的HS－也会增强黄铁矿沉淀，并常以草莓状形式出现。甲烷是自然界δ13C值最低的物质，平均约为－60‰［34，43，44］。因此，有氧甲烷氧化产生的CO2和缺氧甲烷氧化产生的生物碳酸盐都具有异常低的δ13C值［45～47］。冷泉碳酸盐岩沉积是海底天然气渗漏系统的重要标志，是指示天然气水合物可能存在的重要证据。