The influence of methane fluxes on the sulfate/methane interface in sediments from the Rio Grande Cone Gas Hydrate Province, southern Brazil

• Published in: Brazilian journal of geology Vol. 47; no. 3; pp. 369 - 381
• Main Authors: Rodrigues, Luiz Frederico, Ketzer, João Marcelo, Lourega, Rogerio Véscia, Augustin, Adolpho Herbert, Sbrissa, Gesiane, Miller, Dennis, Heemann, Roberto, Viana, Adriano, Freire, Antonio Fernando Menezes, Morad, Sadoon
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Sociedade Brasileira de Geologia 01.09.2017
• Subjects: Brazil; gas hydrate; GEOLOGY; GEOSCIENCES, MULTIDISCIPLINARY; methane flux; Rio Grande Cone; fluxo de metano; Brasil; methane flux; Rio Grande Cone; Cone de Rio Grande; gas hydrate; Brazil; hidrato de gás
• ISSN: 2317-4889; 2317-4692; 2317-4889
• DOI: 10.1590/2317-4889201720170027

Much research has been published regarding the relation between major gas hydrate accumulations and the global carbon cycle. In this context, the determination of the sulfate/methane interface (SMI) depth is of primary importance in order to understand the dynamics of methane flux in the shallow section. This paper identifies the depth of the SMI in sediments based on sulfate and methane concentration profiles in cores recovered in the Rio Grande Cone Gas Hydrate Province, Pelotas Basin, southern Brazil. The shape of methane and sulfate concentration profiles in the sediments can be linked to the local methane flux rate as follows: (i) near linear, high upward-diffusing methane flux coupled with high sulfate diffusion from seawater; (ii) irregular, variable methane flux rates; and (iii) kink-type profile, which is indicative of variable rather than strictly high upward methane flux. The areas in which a high methane flux was identified are spatially associated with gas chimneys in sediments within pockmarks, whereas profiles with low methane flux are present in adjacent areas. These chimneys appear as acoustic blankings in seismic records and can therefore be mapped in subsurface. The wavy-like seismic reflection following the SMI coincides with the occurrence of authigenic carbonate nodules and concretions. In addition, high methane fluxes and the occurrence of concretions and nodules carbonates were correlated by stratigraphic position of the concretions bearing intervals and sulfate profiles. RESUMO: Muitas pesquisas têm sido publicadas relacionando elevadas acumulações de hidrato de gás e o ciclo global do carbono. Nesse contexto, a determinação da profundidade da interface sulfato/metano (SMI) é importante para entender a dinâmica do fluxo de metano em locais rasos. Este artigo científico identifica a profundidade da SMI em sedimentos com base em perfis de concentração de sulfato e metano em testemunhos recuperados na Província do Hidrato de Gás do Cone do Rio Grande, Bacia de Pelotas, no Sul do Brasil. A forma dos perfis de concentração de metano e sulfato nos sedimentos pode ser relacionada à taxa de fluxo de metano da seguinte forma: (i) fluxo de metano quase linear, de alta difusão ascendente, com alta difusão de sulfato da água do mar; (ii) fluxo de metano irregular e taxas variáveis;(iii) perfil de tipo torção, que é indicativo de um fluxo de metano variável em vez de somente alto fluxo ascendente. As áreas em que o alto fluxo de metano foi identificado estão associadas com chaminés de gás em sedimentos dentro de pockmarks, enquanto perfis com baixo fluxo de metano estão presentes em áreas adjacentes. Essas chaminés aparecem como brancos acústicos nos dados sísmicos e, portanto, podem ser mapeadas na subsuperfície. A variação da reflexão sísmica que segue o SMI coincide com a ocorrência de nódulos e concreções de carbonato autigênicos. Além disso, elevados fluxos de metano e a ocorrência de concreções e nódulos de carbonatos foram correlacionados pela posição estratigráfica dos intervalos de concreções e perfis de sulfato.