台灣西南海域天然氣水合物好景區之甲烷與溶解無機碳之碳同位素成份變化

Abstract

過去研究認為台灣西南海域的高甲烷通量可能是天然氣水合物解離而擴散上來的，但因為表層有大量生物活動，所以測得的氣體不完全是從底下擴散而來。為細究沉積物間隙甲烷氣來源與淺層生物活動的關係，本研究將討論海研一號於2007年與2008年在台灣西南海域利用活塞岩心採樣所取得之岩心，分析沉積物中孔隙水溶解的無機碳（dissolved inorganic carbon，簡稱DIC）碳同位素比值以及甲烷的碳、氫同位素比值，並探討其成因與彼此間的關係。分析結果顯示活動大陸邊緣（active continental margin）的下部斜坡（lower slope）測站（GT1、26、27、28），其碳同位素比值介於 -72.8∼-112 ‰，主要屬生物性來源；而位於活動大陸邊緣的上部斜坡（upper slope）的測站GT39B，其值介於 -45∼-63.8 ‰，以熱裂解氣體為主要來源。比較甲烷與DIC碳同位素比值隨深度變化圖，發現甲烷氣體與DIC的碳同位素比值於硫酸鹽與甲烷過渡帶（sulfate methane transition，簡稱SMT）有一最低值。造成此一低值的原因可能和甲烷生成反應（methanogenesis，其中最主要是二氧化碳還原反應carbonate reduction，CO2+4H2-->CH4+2H2O）以及甲烷厭氧氧化反應（anaerobic methane oxidation，簡稱AMO）同時出現所造成，如此可以證實此兩種細菌活動的存在造成的碳循環有關。於下部斜坡地區的測站，其DIC碳同位素比值變化圖顯示出深度在SMT以下碳同位素比值隨深度漸漸變重的趨勢，這也表示二氧化碳還原反應漸趨重要地位，因此淺層甲烷之來源不可忽略淺層生物活動所造成的影響。

In previous studies, high methane flux in offshore SW Taiwan was considered related to the dissociation from gas hydrate. However, dynamic microbial activities have been observed in the shallow sediments indicating mixture of methane from these shallow reactions. In this study, piston core samples were collected from gas hydrate potential area offshore of SW Taiwan during several surveys since 2007 ( r/v ORI, Leg 828, 835, 860). The