近日，广州海洋地质调查局科研人员在国际地学期刊《Global and Planetary Change》发表论文成果，揭示了海底天然气水合物层对深部热成因重烃的“双功能阀门”效应，并提出了水合物层在冷泉系统中扮演“重烃隔断器”与“甲烷电容器”的双重调控模型。

深海冷泉区泄漏的烃类流体深刻影响着全球碳循环和海底生态系统，但天然气水合物稳定带对这一过程的调控方式尚不明确。南海北部琼东南海域发育典型的冷泉系统和水合物赋存区，研究团队以该区域W01冷泉站位钻取的水合物储层样品为对象，综合运用气体同位素、生物标志物和微生物宏基因组测序等手段，开展了垂向高分辨率地球化学和生物学分析。

团队发现，该站位发育上下两层水合物，其间被低渗透性泥岩分隔，水合物层下方存在明显的流体通道，指示深部烃类具有强烈上涌趋势。但水合物充填层的渗透率远低于上覆泥岩，相当于在海底形成了一道致密“闸门”，有效阻滞了流体的自由通行。气体地球化学结果显示，天然气以甲烷为主，属微生物与热成因的混合气。生物标志物垂向分布则清晰表明，下层水合物底部富集了大量热成因重烃标志物，而上方层位中这些重烃含量急剧减少，证明水合物层有选择性地拦截了来自深部的大分子、低溶解度重烃，不让其继续向上逃逸。被拦截的重烃并未长期堆积，而是成为微生物降解的底物。在对应层位的沉积物中，科研人员检测到强烈的生物降解痕迹，宏基因组测序进一步显示该层位富集了大量烃类降解菌，它们通过好氧或厌氧途径将重烃逐步分解为小分子物质，实现了有效清除。

基于上述证据，团队提出水合物层的双重调控机制：一方面，它像“分子筛”一样隔挡重烃，使其在下层富集并被微生物降解；另一方面，它又像“电容器”一样，临时固定深部间歇性释放的游离甲烷，平抑脉冲式通量，确保甲烷以平稳方式向上扩散，避免瞬时大量涌入海水造成环境扰动。该机制将深部碳循环与冷泉化能合成生态系统的长期稳定紧密联系起来。冷泉区生活着大量依赖甲烷和硫化物的管虫、贻贝等生物，它们通过化能合成作用获得能量，不需要阳光。水合物层的双重调控恰好保证了这些生物获得长期稳定的营养供应，支撑了冷泉生态系统的繁荣。该研究为理解深部碳循环与海底生命之间的耦合关系提供了全新视角。

该研究得到国家自然科学基金（42476233；U2344222）、国家重点研发计划（2024YFC2814 701）和三亚崖州湾科技城菁英人才项目（SKJC-JYRC-2024-12）等联合资助。