中国科学院西北生态环境资源研究院油气资源研究中心牵头的气体地球化学团队，近日在国际期刊《Marine and Petroleum Geology》发表重要成果，通过对我国新疆准噶尔盆地和俄罗斯库班盆地典型泥火山的系统地球化学对比研究，首次清晰揭示了陆相与海相泥火山系统中甲烷（CH₄）、二氧化碳（CO₂）及深部水体的来源、迁移路径与多阶段演化机制，为利用泥火山这一“天然窗口”探索地球深部过程提供了全新证据。

研究发现，尽管两地泥火山释放的甲烷均主要源于深部有机质热裂解（热成因），但在向上运移过程中普遍受到浅部微生物的二次改造，导致氢同位素（δD）显著亏损，并出现特征性的δ¹³C–δD偏移。CO₂来源更为复杂，同时受到深部热解和中浅层有机质厌氧降解控制，形成多端元混合的同位素组成特征。受地温梯度与流体上升速度差异影响，准噶尔盆地（陆相、低地温梯度）泥火山气体在浅部经历了更强烈的微生物分馏，甲烷同位素组成明显偏轻；而库班盆地（海相、高地温梯度）流体上升更快，微生物改造较弱，气体更多保留了深部热成因信号。团队创新性地联合CH₄–H₂O、CH₄–CO₂、CO₂–DIC等多系统同位素，成功构建了“深部热成因—快速迁移—浅部多阶段微生物/化学改造”的完整演化路径。

在伴生水体研究方面，两地差异更加显著。库班盆地泥火山水以Na-Cl型为主，富含Br、B等深部指示元素，反映海相蒸发岩溶解、深部地层水上涌及硅酸盐风化共同作用；准噶尔盆地则以Na-HCO₃和Na-Cl-HCO₃型为主，显示蒸发岩淋滤、碳酸盐溶解、早期成岩作用及热解CO₂溶解的综合特征。研究利用Cl/Br、Na/Br、B/Cl等多项经典与新型地球化学指标，精确区分了蒸发岩溶解水、原生深部地层水以及经历强烈水-岩反应的再循环水，为泥火山水体演化阶段划分提供了可靠工具。

该研究是目前国际上为数不多的系统对比海相与陆相泥火山深部流体地球化学特征的工作，填补了相关领域空白。成果不仅深化了泥火山作为深部油气、水及碳循环信息载体的科学认知，也为区域油气勘探策略优化、活动构造区地质流体监测以及自然源甲烷排放评估提供了重要理论支撑。研究负责人表示，泥火山记录的深部–浅部耦合过程，正是理解地球系统多圈层相互作用的关键切入点，未来将继续拓展全球典型泥火山对比研究，为应对气候变化背景下的碳循环与能源安全双重挑战贡献更多中国方案。

作者信息：中国科学院西北生态环境资源研究院张力博士研究生和俄罗斯科学院地质研究所George Chelnokov副教授为第一作者，马向贤研究员（中国科学院西北生态环境资源研究院,通讯作者）、郭宇鑫博士研究生（中国科学院西北生态环境资源研究院）、Vasili Lavrushin教授（俄罗斯科学院地质研究所）、李中平研究员（中国科学院西北生态环境资源研究院）以及Wasim Sajjad（中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学与冻土工程全国重点实验室），郑国东教授（中国地质大学.武汉，通讯作者）。该研究获得国家自然科学基金国际合作项目的资助，同时也得益于中国科学院国际人才计划访问学者项目的支持。