南海东沙东北部甲烷缺氧氧化作用的生物标志化合物及其碳同位素组成

南海东沙东北部碳酸盐岩和泥质沉积物中的生物标志化合物组合及其碳同位素组成分析表明,研究区内甲烷缺氧氧化作用(anaerobic oxidation of methane-AOM)发育。研究区内碳酸盐岩中含丰富的AOM标志化合物,2,6,11,15-四甲基十六烷(Crocetane-Cr.)、2,6,10,15,19-五甲基番茄烷(Pentamethylicosane-PMI)和2,6,10,15,19,23-六甲基二十四烷(Squalane-Sq角鲨烷)的13C亏损强烈(δ13C值介于-74.2‰^-119.0‰PDB之间),表明碳酸盐岩形成于AOM,同时反映该研究区曾发生过强烈、持续的富CH4流体释放活动。柱状泥质沉积物中,AOM生物标志化合物在硫酸岩-甲烷过渡带(SMI—Sulfate-Methane Interface)边界附近相对丰度高,SMI之上样品中含量低,或未检出,表明现代环境在SMI附近有大量嗜甲烷微生物生长,使得深部上升的甲烷被大量消耗,很少有甲烷逸出海底。AOM生物标志化合物可用来指示SMI边界。不同站位、不同岩性AOM生物标志化合物组成(包括碳同位素组成)的差异反映了嗜甲烷古细菌组成的不同。

楚科奇海表层海水颗粒物组成与来源

对研究区内第五次北极科学考察所取的表层海水颗粒物的浓度、显微组成、有机碳、氮含量及其同位素组成进行了分析。结果表明,楚科奇海域表层海水颗粒物浓度介于0.56—4.01 mg·L-1,具有冰区边缘高于开阔水域的特点。陆架区颗粒有机质相对含量高(TOC:9.78%—20.24%;TN:0.91%—2.31%),有机碳、氮同位素值相对重(δ13C:-23.29‰—-26.33‰PDB;δ15N:6.14‰—7.78‰),有机质主要来源于海洋生物,含有部分陆源有机质;陆坡及北冰洋核心区的颗粒有机质含量,除SR15站外,相对低(TOC:8.06%—8.96%;TN:0.46%—0.72%),有机碳、氮同位素值轻(δ13C:-26.93‰—-27.78‰PDB;δ15N:4.13‰—4.84‰),颗粒物有机质以陆源为主。陆坡区SR15站表层海水颗粒物中异常高的陆源有机质(TOC:27.94%,TN:1.16%;δ13C:-27.43;δ15N:3.81)可能来自源于东西伯利亚的穿极洋流。海冰携带的颗粒物(包括冰藻)是冰区边缘表层海水颗粒物的重要来源,在陆架区海冰融化,向水体中释放了大量生物体;而陆坡区和北冰洋核心区,海冰对颗粒物的贡献以碎屑矿物和黏土矿物为主。

甲烷流体活动与沉积物中碳、氮同位素组成响应——南海东北部海洋Ⅳ号地区研究

南海东沙群岛东北部海洋Ⅳ号地区GC16站重力柱状沉积物中的有机碳、总氮,以及自生碳酸盐岩矿物的无机碳同位素组成分析结果表明,甲烷流体活动区硫酸盐-甲烷转换带(SMTZ—sulfate methane transition zone)是重要的生物地球化学界面,该带内沉积物中有机碳、氮与无机碳同位素组成变化明显。GC16站SMTZ上界面以下的沉积物中有机碳、氮同位素组成分别比其上的沉积物负偏1.4‰PDB和0.93‰,反映该带内甲烷缺氧氧化作用(AOM—anaerobic oxidation of methane)与氨氧化作用发育。无机碳同位素组成表明SMTZ界面之下沉积物中的自生碳酸盐岩矿物为以微生物为媒介的甲烷驱动成因,地质历史时期(至柱状沉积物底部沉积时期)曾发生过2次较强烈的CH4流体活动;目前该区甲烷流体活动较弱,甲烷流体影响深度与SMTZ上界面一致,未能到达海底。

北冰洋沉积物中四醚脂类来源与TEX_(86)指数初步研究

对北冰洋海域11个站位的沉积物进行了四醚脂类（GDGTs）生物标志化合物的浓度及分布特征分析,结合沉积物的TOC及TN含量及同位素组成对GDGTs的来源进行了探讨。对比TEX86-SST与WOA数据库资料,研究区内美亚海盆73°N以南站位以及欧亚海盆ARC5-BB06站的TEX86-SST与SST具有很好的符合性。楚科奇海域68~73°N站位样品和全球海洋TEX86-SST模式一致,与年平均SST具有较好的符合性。白令海区及ARC5-BB06站TEX86-SST与夏季平均SST符合性更好,可能与提供GDGT的古菌夏季的生产力更高,在全年生产力中所占比例大有关。

天然气水合物分解及其生态环境效应研究进展

了解大陆/大洋边缘地区天然气水合物形成与分解及其在海底沉积物、水体及海底化学自氧生物群落中的一系列物理、化学及生物作用有助于我们在全球和区域尺度上探讨天然气水合物分解对气候变化的影响;天然气水合物在碳循环中的作用和大陆边缘流体活动与物质交换机制等问题。从水合物分解与全球变暖、贫/缺氧甲烷氧化作用、自生矿物沉淀、化学自养生物群落等方面综述了水合物的环境生态效应研究进展。天然气水合物的形成/分解及其对海洋乃至全球环境生态变化的影响,深刻地反映了地球上岩石圈、水圈、大气圈和生物圈之间相互联系与相互作用,生物,特别是微生物对全球CH4的平衡和自生矿物沉淀至关重要。

溢油污染物在海底沉积物中的识别与垂向迁移——大连湾海底沉积物研究

沉积物插管短柱样品于2013年4月采自大连湾2010年"7·16"溢油事故污染区,BQ050站与BQ007站分别位于生物分散剂和化学分散剂喷洒区。沉积物的可溶有机质含量(沥青A)、有机碳同位素组成(δ^(13)C_(org))和210Pb比活度分析结果表明:喷洒生物分散剂的重污染区(BQ050站),沉积物中TOC含量为0.58%~1.51%,平均为1.15%;δ^(13)C_(org)值为-22.2‰^-20.5‰PDB,平均为-21.74‰PDB;沥青A含量为0.061 5%~0.566 4%,平均为0.174 9%;沥青A/TOC比值为7.0%~34.8%,平均为14.13%;210Pbex比活度存在异常峰值分布,垂向分布特征与沥青A相似;2~16 cm段沉积物的可溶有机质具有明显的外来输入特征。喷洒化学分散剂的较轻污染区(BQ007站),沉积物中TOC含量为0.61%~1.14%,平均为0.87%,除8~14 cm层段外,比BQ050站略低;但沥青A含量与沥青A/TOC比值明显低于前者;δ^(13)C_(org)值较BQ050站轻;210Pbex比活度随柱样深度呈指数衰减,对数相关;外来有机质输入量较低。截至2013年4月,BQ050站溢油污染物在海底下16 cm深度处有特征信号,溢油污染物沥青A组分垂向迁移距离约为15 cm。

芳烃显微荧光光谱的热演化特征——渤西海域第三系生油岩评价

系统研究渤西海域两口井沙三段至东下段27块泥岩样品芳烃馏份的显微荧光光谱特征，以红／绿值Q（I650／I500）和λmax值作为判别生油岩演化的参数。研究结果表明，渤西海域中部东下段底部至沙三段生油岩进入生油门限，并处于低成熟阶段；东南部地区东下段底部及下伏地层进入生油门限，东下段底部至沙三段顶部生油岩处于低成熟阶段，大部分沙三段生油岩处于成熟阶段。

污染石油烃的海底沉积物有机碳同位素响应

随着现代工业化的进程不断地加快，石油及其化工产品的需求量不断增加。与石油开采、储运及加工过程相关的海洋环境生态灾害事件频发，引起社会广泛关注。合理评估外来原油进入沉积物中的量，是研究污染原油在海底沉积物中系列生物地球化学作用的基础，同时也可为现场应急处置方案的确定提供重要依据。

长江口外缺氧区柱样沉积物元素的分布及其百年沉积环境效应

在210Pb定年的基础上,对取自长江口外缺氧区内外的柱样沉积物开展了10种常量元素、13种微量元素和粒度的测定分析,研究了其物源及分布特征。结果表明,缺氧区外柱样沉积物主要来源于老黄河口海岸泥沙,大部分元素具有"粒度控制"规律。缺氧区内沉积物主要来源于夏季长江陆源的输入和海洋自生生物死亡后的沉降,部分氧化还原敏感元素(RSE)和亲生物元素不受控于"粒控效应",其中Mo、Cd、As等氧化还原敏感元素自20世纪70年代以来明显富集,分别增加了83%、73%和50%,而Mn出现贫化,指示了缺氧区水体富营养化加剧和底层水体季节性缺氧,引起底层水-沉积物界面氧化还原环境变化;亲生物元素Ca、Sr、P含量自20世纪70年代起分别增加了129%、65%和38%,反映了受化肥使用等人类活动影响,近40年来长江口外水体生产力提高和生物量增加。

楚科奇海盆M04柱晚更新世以来沉积古环境记录

对"中国第五次北极科考"采自楚科奇海盆的M04柱进行粒度、冰筏碎屑、黏土矿物、岩心XRF扫描、沉积物颜色分析,初步建立了楚科奇海盆晚更新世MIS4期以来的沉积地层框架。MIS4期以来,楚科奇海盆M04柱沉积物粒度和黏土矿物组成具有明显的冰期/间冰期变化特征,冰期沉积物粒度分布以双峰态为主,由洋流搬运和海冰搬运沉积组分组成,伊利石含量高、高岭石含量低;间冰期沉积物具有三峰态粒度分布特征,由海冰搬运、洋流搬运和冰山搬运沉积组分组成,伊利石含量低、高岭石含量高。通过M04柱黏土矿物组合类型与北冰洋边缘海盆的表层沉积物黏土矿物组合类型对比表明,晚更新世以来楚科奇海盆沉积环境发生显著变化:温暖的间冰期受波弗特涡流驱动,波弗特海为研究区的物源输入提供了主要贡献;寒冷的冰期表层环流呈反向输运,细颗粒物源碎屑以东西伯利亚海的输入为主。

西南印度洋中脊热液羽状流中微生物化石的发现及意义

深海热液微生物因其生存于海底极端环境,能够提供深部生物圈和生物地球化学信息而成为当今海洋科学领域关心的热点问题之一。本文以西南印度洋中脊热液羽状流水体中悬浮颗粒物为研究对象,选取典型的3个CTD采水站位,对离底42—500m的不同水层悬浮体过滤的滤膜进行扫描电镜观察和X射线能谱面扫描分析。结果表明,热液羽状流颗粒物中含有大量的微生物化石,包括丝状、球状、杆状和簇状等4种形态。对不同形态微生物化石能谱分析表明Si、O、Ca、Fe和Zn等元素在微生物化石中都有高值出现,其中丝状体中具有Ti和Mn的高值出现,球状体中Ba具有高值,说明微生物化石化过程中不同类型的微生物体对金属元素的选择性吸收,钙化和铁硅酸盐岩化是微生物化石化的主要机制。微生物化石在羽状流中的分布状况能够提供活动热液喷口的空间信息,为我们寻找喷口提供帮助。

储层成岩作用及有机包裹体在崖21—1构造成藏研究中的应用

从有机包裹体及成岩作用研究的角度对崖21－1构造油气成藏作了初步分析。崖21－1构造上第三系砂岩储层烃类丰度高，演化程度也较高，储层经历了两期烃类运聚过程，运聚时储层温度在145－165℃，埋深在3100－3600m，时间为上新世－第四纪，油／气源来自梅山组。构造顶部下第三系砂岩储层为含烃水层，少量的烃类是崖城组烃源岩早期排烃的产物。构造顶部砂岩储层中可能存在一致密胶结带，此胶结带对向上运移的油气起了封堵作用。构造形态及沉积特征是形成胶结带的主要原因，而成岩胶结作用与油气运移的时间导致油气运聚最终与构造顶部浅层无缘。推测在胶结带下方和构造翼部可能形成油气富集。

西南印度洋中脊热液区烃类有机质组成及其成因意义

利用气相色谱（GC）、气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）测定了西南印度洋中脊49.6°E热液区热液产物中的可溶有机质,结合生物标志物和单体同位素分析,对烃类有机质的组成、来源及成因意义进行了探讨。硫化物烟囱体以正构烷烃（3.437~3.962μg/g）为主要烃类,L/H〈1,C22以上烷烃具有轻微奇碳数优势（CPI=1.140~1.209）,NAR接近0;生物标志物类型丰富（Sq、IS40、烷基环己烷）,C31藿烷22S/（R＋S）高达0.77,且缺少17β（H）,21β（H）构型藿烷;低碳数饱和脂肪酸为主要脂肪酸类型,异构/反异构脂肪酸含量显著,缺少单不饱和脂肪酸。热液蚀变岩以异构烷烃（2.094μg/g）为主要烃类,正构烷烃以低碳数（L/H=1.33）、偶碳优势（CPI=0.377）为特征;脂肪酸以单不饱和脂肪酸为主。结果表明,海洋原生生物体是49.6°E热液区主要的烃类有机质输入源,热液流体温度及化学条件是控制热液喷口区原生生物群落分布及热液产物中烃类有机质组成的主要因素。生物标志物类型显示硫化物烟囱体中具有产甲烷古菌与硫酸盐还原菌共存的现象,反映出热液流体中富含H2,表明49.6°E热液区具有非生物合成烃类的可能。

河口季节性缺氧在沉积物中记录的研究进展

综述了用分子地层学方法反演河口缺氧及富营养化发生与发展的研究进展,对可追溯缺氧发生的时间及变化趋势、表征人类活动对缺氧的影响的表征的参数的研究进展进行了分析。研究表明:美国河口缺氧事件的发生可追溯到上世纪中期,自70年代起也呈愈演愈烈的发展趋势。沿海人口的增加及人类活动的加剧导致了营养物质输入的增加,再加上全球变暖的趋势,河口区域缺氧将朝更加严重的方向发展,为此需要采取必要措施,通过减少营养物质尤其是硝酸盐的输入来减缓缺氧。

大洋富钴结壳的基本框架--超微生物建构的锰质叠层石柱体

大洋富钴结壳和锰结核一样是潜在的海底矿产资源,对其成因的研究将有助于指导找矿和资源评价。通过大型反光显微镜、透射电子显微镜和其他测试手段,系统研究了结壳的结构构造、物质组成以及叠层石纹层与超微生物的关系。发现结壳与光滑型锰结核的叠层石类型及超微生物种极其相似,它们都以微小叠层石和中华微放线菌为主要特征,具有相同的生物成因机制。认为超微生物建构的锰质叠层石柱体是大洋富钴结壳的基本框架,从而对结壳矿体的形成提出了新的见解。

近百年来楚科奇海域沉积环境变化的有机碳、氮记录

对"中国第五次北极科考"和"中国第六次北极科考"采集的楚科奇海陆架、海台及海盆区的5个多管样品进行210 Pb、粒度、有机碳(OC)和总氮(TN)含量及有机碳同位素(δ13 C)、总氮同位素组成(δ15 N)分析,初步获得5个多管样品近百年来的沉积速率,陆架区沉积速率为0.19~0.41cm/a,海台和海盆区沉积速率为0.03~0.04cm/a;近百年来陆架有机碳、总氮含量分别为1.21%~1.62%、0.17%~0.21%,有机碳、总氮同位素组成分别为-22.30‰^-22.25‰PDB、7.24‰~8.12‰;海台与海盆区有机碳、总氮含量分别为0.80%~1.26%、0.13%~0.16%,有机碳、总氮同位素组成分别为-22.52‰^-22.07‰PDB、7.38‰~7.81‰。陆架与海台和海盆相比,具有沉积速率高、沉积物颗粒粗、有机碳和总氮含量高的特点。近百年来楚科奇海域陆架、海台和海盆区有机碳以海洋生源输入为主,反映了北极气候变暖,水体初级生产力增加。

热带东太平洋中国多金属结核开辟区深海成矿环境的氨基酸表征

为了解中国多金属结核开辟区沉积物有机质活性及深海成矿沉积环境特征,使用高效液相色谱(HPLC)法分析了表层沉积物氨基酸的组成状况。结果显示该区表层沉积物中氨基酸与氨基糖含量(干样)均较低,分别在0.30～0.59mg.g-1及0.10～0.17mg.g-1之间。其中以中性氨基酸占绝对优势,占50%以上,其次为酸性氨基酸和含氢氧基氨基酸,分别占17%和11%,碱性氨基酸占9%,芳香与含硫氨基酸均在5%以下,表明深海沉积环境为氧化环境,且偏碱性条件。表征有机质活性的Asp/β-Ala、Glu/γ-Aba及DI值((Glu+Phe+Leu+Ala+Val)/(β-Ala+γ-Aba))分别为1.1～1.9,0.8～2.2和1.4～2.9,表明该区有机质成熟度已很高。蛋白氨基酸/非蛋白氨基酸的比值为1.0～2.0,葡萄糖胺/半乳糖胺比值则在1.7～3.0之间变化,表明该海区有机质经过强烈的细菌改造,即海区存在强烈的细菌活动,活性较低,表征了多金属结核有机—微生物成矿的可能性。

楚科奇海陆坡ARC5-M06柱样晚更新世以来黏土矿物组成变化的古环境意义

对中国第5次北极科学考察采自楚科奇海陆坡的ARC5-M06柱样进行粒度、冰筏碎屑、碎屑矿物、黏土矿物、岩心XRF扫描、沉积物颜色分析,初步建立了楚科奇海陆坡晚更新世MIS3期以来的沉积地层框架。ARC5-M06柱黏土矿物组合类型为伊利石(66%)-绿泥石(22%)-高岭石(9%)-蒙皂石(3%)组合,与北冰洋边缘海表层沉积物黏土矿物组合类型对比表明,MIS3期以来楚科奇海陆坡除MIS3期晚期黏土矿物陆源主要来自北美大陆的加拿大马更些河入海物质及少量太平洋水团携入的北美育空河入海物质外,其他时期均主要来自于东西伯利亚海的输入;自MIS2末次盛冰期以来,陆坡与海盆的黏土矿物源区发生了改变,陆坡主要来自于东西伯利亚海的输入,海盆主要来自于北美大陆物源输入,受波弗特海的输入影响较大。