冷泉碳酸盐岩及生物壳体忠实地记录了过去富甲烷流体渗漏活动的历史演化过程，同时也反映了冷泉活动区的古环境演化特征。本文以海马冷泉区海底碳酸盐岩和生物壳体样品为研究对象，系统开展矿物学、岩石学、同位素地球化学以及加速器质谱¹⁴C测年研究，确定甲烷释放的年代，揭示海马冷泉区碳酸盐岩的成岩环境、富甲烷渗漏流体的成分、甲烷来源以及演化特征，并探讨天然气水合物分解的触发机制。结果显示高Mo-EF和低Al含量指示低陆源碎屑输入和缺氧的沉积环境。在对稀土元素进行表层海水标准化后，生物壳体、冷泉碳酸盐岩中文石和基质的稀土元素配分曲线均表现出Ce元素富集，指示了还原的沉积环境。冷泉碳酸盐岩δ¹³C_VPDB和δ¹⁸O_VPDB分别为-49.13~-39.45‰和2.93~4.41‰，指示其碳源主要为生物成因，表明可能来自天然气水合物分解产生的甲烷。冷泉碳酸盐岩样品的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr没有明显的变化，范围为0.709165~0.709198，与现代海水的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr=0.7092非常接近，表现出典型的现代海水特征，即浅层Sr来源，无其他的Sr源输入。生物壳体的¹⁴C同位素测年结果为7.42~7.50 ka BP，指示这些冷泉碳酸盐岩样品主要为现代的海底碳酸盐沉积物，沉积时代处于高海平面阶段，进一步证明高海平面阶段存在冷泉活动，推测海底热流是甲烷渗漏、冷泉碳酸盐岩形成的触发因素之一。

冷泉碳酸盐岩,同位素地球化学,碳同位素定年,形成机理