南海北部天然气水合物区海水甲烷含量及其分布特征

摘要：通过连续几年的测量，获取了南海北部天然气水合物区海水甲炫含量变化特征和钻探后变化新记录。利用海底原位监测系统，首次测定了南海天然气水合物区海底边界层位海水甲烷及二氧化碳含量，为天然气水合物勘查与试采环境评价提供了良好的基础数据和采前环境基线。

1.项目概况

甲烷是重要的温室效应气体之一，也是天然气水合物环境效应评价工作研究的重点内容之一。中国地质调查局广州海洋地质调查局通过近几年的累积调查，测定了南海北部天然气水合物区海水甲烷含量基线，发现南海天然气水合物区海水甲烷含量变化新趋势；并首次原位测定了海底边界层位海水甲烷及二氧化碳含量，为后期的环境评价奠定了基础。

2.成果简介

(1)发现海水甲烷含量变化新趋势。大量调查结果表明，正常海水CH4浓度为0.5~2nmol/L(IPCC，2001 )。2013年5月和10月，南海天然气水合物区海水甲烷含量本底测量结果表明，5月份研究区海水CH4浓度在0~3.4nmol/L之间，与正常海水浓度相当；10月份其含量为0~5.9nmol/L,含量高值部分略高于正常海水甲烷浓度；变化趋势均自海底向上逐渐变大，在约200m水深时达到最大，而后随海水变浅浓度减小，在50~100m水深段又略微升高，之后再次减小，到达表层为最小（图1)。2014年10月，研究区海水CH₄浓度为0.8~27 nmol/L(图2),均明显高于2013年测量结果及正常海水甲烷浓度，且海水剖面甲烷含量变化趋势与2013年的结果相反，即自海底向上海 水溶解甲烷含量逐渐升高，约100m水深后逐渐减小，在50m深度以后又逐渐增大，且表层海水甲烷含量远高于其他层位（图2)。

(2)首次原位测定了海底边界层位海水甲烷及二氧化碳含量。通过定点原位观测，测定天然气水合物区海底边界层位的海水CH4含量为30~40nmol/L，CO₂ 含量范围为283xl0^-6~ 286xl0^-6。提升过程中，海水溶存甲烷含量随深度变小而减少，而二氧化碳含量则随深度变小而增大（图3)。

3.成果意义

南海北部天然气水合物区海水甲烷含量变化新趋势及其含量范围变化情况表明，南海海水甲烷含量本底值不能仅使用全球平均海水甲烷含量，其影响因素有待研究。南海海底边界层位甲烷及二氧化碳含量的测定，为南海北部天然气水合物区底层海水甲烷基线调查及环境监测奠定了基础。这两项研究成果，为南海北部陆坡天然气水合物资源勘查与试采工作提供了环境评价方面的关键依据。(中国地质调查局广州海洋地质调查局梁前勇供稿）