天然气水合物作为当前极具开发潜力的新型清洁能源,受到科学界的广泛关注。海平面下降、洋壳的构造运动、海底沉积物滑塌及洋底水温变化等都可能造成天然气水合物的失稳分解,分解释放的CH4在垂向运移过程中与上层电子受体发生AOM,使SMTZ等作用带磷铁的赋存形态发生变化。磷作为海洋生物的重要营养元素,在海洋生物地球化学循环中有着重要意义,与铁、硫元素及沉积有机质关系紧密,在早期成岩过程中扮演了重要角色;而铁作为地壳中丰度最高的氧化还原敏感性金属元素,在海洋沉积物中的氧化还原过程对磷、硫、碳等生物地球化学重要元素的成岩循环都有重要影响。因此对南海北部陆坡沉积物中磷铁的赋存形态及演化规律的研究,不仅有助我们理解AOM对海洋沉积物磷铁的不同赋存形态、沉积物早期成岩作用和海洋磷铁生物地球化学循环的影响,还可为判识天然气水合物失稳分解提供新思路,为我国海底天然气水合物勘探开发提供科学依据。本文选取南海北部陆坡台西南盆地973-3及973-4沉积物柱状样进行了磷分级、铁组分、孔隙水溶解无机磷、阴离子等测定及矿物的实体显微镜和扫描电镜鉴定等观察工作,结合前人在南海北部及类似海域获取的海洋地质及地球化学等研究成果,获得如下主要认识:(1) AOM-SR造成的SMTZ上部PCFA含量明显下降、Feox和Femag含量谷值的出现及Fepy含量明显升高,可用于指示天然气水合物分解。(2) 973-3站位有机质厌氧氧化-硫酸盐还原带和SMTZ所处深度分别为398~513 cm和550~953 cm,973-4站位SMI附近PCFA含量的波动与天然气水合物分解释放的CH4波动频繁密不可分。较浅的SMTZ深度指示研究海域可能赋存有天然气水合物藏。(3) Feox和Femag含量下降的机制包括,Fe(III)还原带铁(氢)氧化物在铁还原菌的参与下发生的生物还原,SMTZ上部AOM-SR生成的大量HS-使铁氧化物发生的非生物还原,以及SMI附近上逸的CH4对铁(氢)氧化物的还原作用;铁(氢)氧化物强大的吸附磷的能力使PFe含量变动与Feox和Femag含量波动类似。(4) 973-3与973-4站位PEx含量的变化主要受沉积物孔隙水pH值的影响。POrg含量总体较低,在SMTZ中发生的明显下降,是由SMTZ中尚未被完全消耗的SO42-对有机质的还原造成的。PDetr含量总体上很低,仅在部分层位零星出现较高的值,主要是受陆源物质的输入埋藏的影响,与沉积物早期成岩作用关系不大。(5) 973-3与973-4站位各主要参数在相同作用带中变化趋势一致性由好到差依次为Fepy > PCFA > Fecarb > Feox > Femag > PFe。在天然气水合物分解、CH4上逸背景下,Fepy、PCFA和Fecarb含量的变化与硫酸盐还原带、SMTZ上下部等作用带的关联性较好,可以在划分各作用带深度范围的研究中起到辅助作用。(6) 在有天然气水合物发育的海洋沉积环境出现的自生矿物主要为黄铁矿、重晶石、石膏、碳酸盐矿物、磷灰石和蓝铁矿,它们与沉积物中强烈的AOM-SR作用密切相关。