陸域泥火山與海底冷泉系統
泥火山為似火山錐的地表特徵，其錐狀直徑可達一公里以上，大都分布於活動板塊邊緣。其主要的形成機制為，地底下未膠結的泥質沉積物，受上覆埋藏作用或是地體構造的應力，壓縮孔隙體積，造成孔隙水的排出，抑或因埋藏作用所造成的溫度增加，而導致黏土礦物脫水。於地下深處形成的高壓流體，攜帶來源區或是流體通道附近未膠結的泥質沉積物，向上遷移至陸地或海床表面釋出，並形成錐狀的沉積物堆積。絕大部的泥火山流體的遷移與釋出，均伴隨氣體甚而石油。取決於地體構造環境的特徵，釋出的氣體主要由碳氫化合物 (以甲烷為主) 與二氧化碳構成，除了少數與火山成因相關，絕大部分的泥火山釋出的氣體皆以甲烷為主 (>90%)。由於考量其於大氣層的含量與循環時間尺度，甲烷的溫室效應可達二氧化碳的二十五倍，約貢獻 25-30% 的整體溫室效應。過去的探勘調查顯示，過去的估算顯示，泥火山以及冷泉環境所造成的甲烷逸散量，於自然源中，僅次於溼地，可達 25-53 Tg/yr。
甲烷的形成機制，可大致區分成三大類，包括有機質的熱烈解、微生物作用與無機作用，每一種機制都會產生獨特的碳氫化合物相對含量以及同位素，雖然絕大部分的天然氣儲庫的甲烷皆源於熱裂解作用，若考量整個地球甲烷的儲量，這樣的機制僅貢獻 20-40% ，另外無機作用貢獻約略 10% ，其餘 50-70% 的甲烷生成，皆源自於微生物作用。甲烷的消耗作用，除了對流層發生的光化學反應以外，主要是仰賴微生物媒介（達 70-80% 貢獻度），於無氧或有氧條件將甲烷氧化成二氧化碳。
微生物作用為地表與淺層環境（< 4 km 深度）中最為重要的甲烷生成或消耗機制。微生物甲烷生成作用 (methanogenesis)，主要仰賴三大類型的基質與路徑，其一是配合氫氣將二氧化碳還原為甲烷（CO2 reduction），其二為將醋酸鹽發酵成甲烷與二氧化碳（acetoclastic），最後則為將甲基化合物（例如甲醇或是甲氨）轉化為甲烷 (methylo-trophic)。甲烷消耗機制大致可根據需要氧氣與否區分成兩大類，耗氧甲烷氧化作用 (aerobic methane oxidation; AeOM) 主要分布於表層土壤與水層等淺層環境，為甲烷逸散至大氣層前最後消耗機制；厭氧甲烷氧化作用 (anaerobic methane oxidation; AOM) 主要分布於無氧的沉積物或地下水中，目前研究較多的反應路徑為，甲烷氧化搭配硫酸鹽的還原 (CH4 + SO4-- = HCO3- + HS- + H2O)，由於海水的硫酸鹽含量高 (28 mM)，這樣的作用可以將沉積物中向上遷移 70% 以上的甲烷氧化，並將由海水層向下遷移的硫酸鹽還原殆盡，於特定深度造成特殊的地球化學特徵 - 硫酸鹽至甲烷過渡帶，為海洋環境中至為重要的甲烷移除機制。
於陸域環境中，沉積物直接與空氣接觸，海洋環境中豐沛的硫酸鹽並不存在，厭氧甲烷氧化作用可能必須仰賴硫酸鹽以外的電子接收者，硝酸鹽、氧化氮、鐵與錳氧化礦物都可能為取代硫酸鹽的候選者，成為陸域環境厭氧甲烷氧化作用的電子接受者。另外，因為沉積物與空氣直接接觸，因此氧氣的穿透力會遠高於海洋環境，也可能促使耗氧的代謝作用（包括甲烷氧化作用）於淺部沉積物中，較為盛行。
除了甲烷的移除以外，微生物也是產生甲烷重要的機制。過去的研究顯示，大部分的泥火山或是冷泉逸散的甲烷都是源自於有機質的熱裂解所產生的，然而除了破裂控制的主要氣體與流體通道之外，還包括周遭細粒沈積物為主所構成的錐狀泥地，雖然其甲烷通量較低，然而其面積涵蓋遠大於破裂帶，因此貢獻甲烷逸散總通量可能大於主要構造的總量。這些泥質顆粒中的有機質，亦可經由微生物的水解與發酵作用，產生小有機分子或氫氣，而變成甲烷生成的前驅物，貢獻現地的甲烷逸散通量，改變甲烷同位素的特徵。
過去於全球甲烷循環，陸域泥火山環境可能扮演關鍵的角色，卻並未被納入收支評估，因此過去我們啟動了多項研究主題，嘗試逐步解析陸域泥火山的微生物族群結構、甲烷生成與消耗作用、甲烷移除的關鍵電子接收者、微生物與地質／無機機制間的交互作用、甲烷與其他氣體流體的同位素標記、微生物族群的生物地理效應，我們也將這些概念與技術擴及至台灣周遭海域的泥火山與冷泉系統，解析深部甲烷與流體通量與收支。詳細研究請參見我們的最新研究與文獻發表。
