近日，廣州海洋地質調查局天然氣水合物工程技術中心和農業農村部沼氣科學研究所合作，在南海北部水合物氣源成因研究方面的重要成果。相關研究以《南海北部神狐海域未成巖沉積物中天然氣的來源與成因：地球化學分析與產甲烷模擬實驗結果》為題發表于國際學術期刊《海洋與石油地質學》。論文共同第一作者為賴洪飛和鄧義楠，通訊作者為賴洪飛，合作者包括梁金強、方允鑫、匡增桂和農業農村部沼氣科學研究所楊祿、代莉蓉、李玲、劉來雁。
天然氣水合物形成的物質來源及成因機制對揭示其富集成藏機理至關重要。然而，目前南海北部水合物氣體來源研究仍存在許多未解決的問題，如南海北部水合物層之下沉積物的有機質豐度水平(TOC<0.3-0.4%)異常低下，原位沉積物能否生成足夠的原生型微生物甲烷供應水合物成藏?如果不能，已發現的高飽和度水合物礦藏中大量微生物甲烷又來源何處?
針對上述問題，研究人員對南海北部神狐海域W11-17水合物礦體及上覆沉積物中的天然氣開展了系統地球化學分析，并使用沉積物樣品開展了長周期(331天)的厭氧微生物產甲烷模擬實驗。結果顯示，水合物礦體和非水合物沉積物中的甲烷均為微生物成因(-74.9‰<δ13C-C1<-66‰)。
盡管都是生物成因甲烷，但水合物礦體和非水合物沉積物中的甲烷來源和形成途徑是不同的：神狐海域W11-17水合物儲層上覆沉積物(<180 mbsf)生成原生型微生物甲烷的潛力較低，其中的甲烷主要是甲基營養型產甲烷菌在原地生成，然后以游離態、溶解態和吸附態的方式賦存在沉積物孔隙中。相比之下，水合物礦體中的甲烷氣體主要是氫營養型產甲烷菌生成的，來自更深部的微生物成因氣源層(>300 mbsf)，而不是水合物儲層(190-300 mbsf)原位生成。
該研究揭示了南海北部淺層未成巖沉積物的原位產甲烷潛力及其微生物產甲烷途徑，指出更深處(>300 mbsf)的微生物作用帶內可能還存在可大量產氣的生物氣源灶，為高飽和度水合物礦藏的形成提供充足的氣源。
論文通訊作者、廣州海洋地質調查局天然氣水合物工程技術中心高級工程師賴洪飛表示，該研究為揭示和評價南海北部水合物氣源潛力提供了重要的依據。
上述研究得到廣州市科技計劃項目、廣東省重大基礎與應用基礎研究項目、南方海洋科學與工程廣東省實驗室(廣州)人才引進重大專項和中國地質調查局地調項目的聯合資助。
