《Chemical Geology》：Geochemical indicators of deep fluid dynamics in the Gulf of Patience (Sakhalin Island): new data on submarine mud volcanism and its connection with the region's tectonics
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摘要本文展示了 2022–2025 年对水下天然气渗漏区 Vostochnoe（耐心湾，鄂霍次克海）进行综合地球化学监测的结果。基于对烃类气体的分子和同位素组成（δ13C）、底泥中无机气体（He, CO?）和微量元素（Zn, Hg, Cu, Co, Ni 等）分布的分析，首次
摘要
本文展示了 2022–2025 年对水下天然气渗漏区 Vostochnoe（耐心湾，鄂霍次克海）进行综合地球化学监测的结果。基于对烃类气体的分子和同位素组成（δ13C）、底泥中无机气体（He, CO?）和微量元素（Zn, Hg, Cu, Co, Ni 等）分布的分析，首次刻画了该特征构造的流体系统性质。该地点的气体和沉积物组成与潜在的成因联系一致，指向陆地普加乔夫斯基泥火山补给过程，表明 Vostochnoe 地点可能是其海底延续。然而，关键的地球化学指标（气体干燥系数 K1、paraversity 指数 K4、氦和汞含量）表明排泌机制可能存在差异：Vostochnoe 的特征是气体具有高热力学成熟度、缺乏典型的热液微量元素负载，以及富含氦的深部流体脉冲式排放。特别是 2024 年的异常，当时多个站点记录了 He 浓度的急剧增加（高达 184 ppm）以及出现热成因甲烷，δ13С高达?35.6‰，表明深部断裂可能发生了短期活化。然而，这些解释仍然是暂时的；在进一步的同位素和构造研究之前，不能排除涉及不同储层、区域源岩或混合 - 分馏效应的替代解释。
引言
萨哈林地区是俄罗斯的一个独特区域，存在含有油气储层的厚层沉积序列，其特征是高地震构造活动和地表泥火山（Ershov et al., 2011; Melnikov and Iliev, 1989; Melnikov et al., 2008; Ershov, 2012; Kamenev, 2024 等）。
尽管对萨哈林岛陆地泥火山表现的认知普遍较好，但其海岸架区的类似特征很少，主要描述在大陆坡和深水架区域（Shakirov, 2015），但尚未进行全面长期的地球化学观测以评估流体排泌的时间变率。此外，关于海底渗漏区与陆上泥火山之间的成因关系，以及它们对区域构造的响应问题仍未解决。
本研究通过展示 Vostochnoe 水下天然气渗漏区的首次多年（2022–2025）地球化学数据填补了这些空白，旨在测试它是否是普加乔夫斯基泥火山（PMV）的海底延续或代表一个独立的流体系统。在评估潜在的成因联系时，我们明确考虑了替代解释：气体可能源自恰好具有相似热成熟度的不同深部储层；它们可能源自广泛分布的生成层系（例如白垩纪上统 Bykovskaya 组），而没有单一的共享流体通道；或者观测到的地球化学趋同可能是多种气体组分混合和运移相关分馏的结果。区分这些情景需要仔细检查多个独立的地球化学示踪剂，如下文所述。
章节片段
区域地质与构造背景
萨哈林岛热和泥火山表现的气 - 地球化学机制与地震活动、该地区的烃类潜力以及对环境的影响之间的关系仍知之甚少。然而，研究它们的气体组成（烃类气体、氧气、氮气、氢气、氦气、二氧化碳、氡气、硫化氢）使我们能够确立地壳渗透系统的成因，得出关于深部来源的结论
材料与方法
为了研究沉积物的气体组分，使用抓斗采样器（间隔 5–20 cm）采集底泥样品。将 10 ml 沉积物放入 75 ml 玻璃瓶中，使用带有切断凸缘的注射器加入 10 ml 饱和 NaCl 溶液，并用橡胶塞和铝盖密封瓶子。装有沉积物的瓶子在轨道振荡器上振荡 3 h，然后采集平衡气相并转移到 20 ml 容量的压盖玻璃瓶中
结果
分析测定的结果见表 2、表 3、表 4。表 5 展示了底泥和普加乔夫斯基泥火山泥火山砾岩中甲烷和二氧化碳的碳同位素组成。表 6 显示了底泥烃类组分分子量（MHC）和计算的地球化学系数值。
为了将 Vostochnoe 地点与萨哈林已知的陆上泥火山进行比较，表 7
气体成因与成熟度
从 Vostochnoe 地点底泥中提取气体的分子和同位素组成表明该流体系统具有复杂的性质。甲烷是主要组分（含量 >总 HCG 的 99.9%），其浓度变化范围为 5326 至 114,829 ppmV。样品中存在不饱和烃（乙烯、丙烯、丁烯）表明氧化过程不完全或低温热成因作用。大多数样品中甲烷的同位素组成（δ13C
结论
Vostochnoe 地点代表沿深部断裂的活跃排泌区，该断裂在 2024 年经历了一次强大的流体脉冲。该脉冲向沉积物中引入了大量氦（推测为深部来源，尽管缺乏同位素确认）和不同成熟度的热成因烃类。异常高的氦含量和高的烃类成熟度是深部热成因气体突破的间接证据，该气体来自补给 PMV 的同一来源。差异
CRediT 作者贡献声明
瓦尔瓦拉·伊万诺娃：写作 – 审阅与编辑，写作 – 初稿，可视化，方法论，调查，形式分析，概念化。 佩特·塞梅诺夫：写作 – 初稿，验证，方法论，调查，数据管理。 安娜·基尔：调查，数据管理。 弗拉基米尔·斯林琴科夫：调查，形式分析。 亚历山大·卡尔塔舍夫：可视化，调查。 维亚切斯拉夫·谢瓦斯季亚诺夫：写作 – 初稿，可视化，数据管理。 鲍里斯·万什泰因：项目
致谢与基金
该工作按照 FSBI“VNIIOkeangeologia”的国家任务进行（项目编号 049-00005-26-00）。本研究中的稳定同位素研究由 俄罗斯科学与高等教育部 资助（项目编号 FMMZ-2024-0035）。
利益冲突声明
作者声明，他们没有已知的竞争性财务利益或可能被认为影响本文报告工作的个人关系。
瓦尔瓦拉·伊万诺娃 | 佩特·塞梅诺夫 | 安娜·基尔 | 弗拉基米尔·斯林琴科夫 | 亚历山大·卡尔塔舍夫 | 维亚切斯拉夫·谢瓦斯季亚诺夫 | 鲍里斯·万什泰因
全俄世界海洋地质与矿产资源研究所（VNIIOkeangeologia），俄罗斯圣彼得堡
