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。

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。

锂同位素地球化学及其在热液活动研究中的应用

在前人研究资料及成果的基础上,探讨了海底热液活动区锂和锂同位素地球化学组成及应用前景。与海底热液活动相伴的锂元素是海洋锂库的重要来源。海底热液系统中各部分锂及其同位素组成具有显著差异,热液流体中锂含量为20~1 421μmol/kg,δ7Li值为+2.6‰^+11.6‰;孔隙水中锂含量为9.0~5 720μmol/kg,δ7Li值为+4.5‰^+43.7‰;热液活动区沉积物中锂含量为(4.8~76)×10-6,δ7Li值为-4.31‰^+9.36‰;风化玄武岩中锂含量为(6.97~75.5)×10-6,δ7Li值为+7.5‰^+13.7‰;高温变质玄武岩中锂含量为(0.60~4.61)×10-6,δ7Li值为-2.1‰^+4.8‰。因此,锂及其同位素组成能提供热液系统中有关水-岩反应、水-沉积物反应、物质来源及流体循环的信息,是洋壳岩石蚀变及海底热液循环非常有效的指示剂。热液系统锂及其同位素组成能预测海底水岩比率,是海底热液矿床规模预测的有效参数。

劳盆地热液羽状流颗粒物微区特征及指示意义

以劳盆地热液羽状流水体为研究对象,对6个不同深度水层(海底以上50～500m)的悬浮颗粒物(>0.45μm)进行了扫描电镜观察和X射线能谱分析。通过颗粒物的微形貌将颗粒物分为生物碎屑、微生物成因颗粒、无定形颗粒和自形颗粒等类型。微生物成因颗粒包括丝状体和簇状体等形态类型;自形颗粒主要为黄铁矿和闪锌矿晶体;根据颗粒组分特征将无定形颗粒分为S-Zn-Ba-Ca、Fe氧化物+少量Ba-Zn-Ca、Fe-Mn-Ca-Ba+少量的Zn、硫化物颗粒及多金属颗粒5种不同类型。大量与热液活动有关的颗粒类型的出现以及无定形颗粒的尺寸分布特征反映了研究站位处于热液羽状流的早期发育阶段,推测在附近几百米范围内存在活动的热液喷口区。

海底热液喷口区类脂物生物标志化合物研究进展

类脂物生物标志化合物(简称类脂物生标)记录了原始生物母质的分子组成信息,是研究极微生物群落、探索生命起源与演化的重要载体。综述了海底热液喷口区类脂物生标的主要研究进展,重点探讨烷烃、脂肪酸、醚类生标的应用及科学意义。类脂物生标研究表明,海底热液喷口区具有独特而又丰富的生物群落,喷口区动物群落与其他深海环境相似物种在饮食结构上有明显差别,它们主要捕食化能自养细菌或古细菌,且不同物种所捕食的微生物种类也具有选择性。为应对喷口区的极端物化环境,热液细菌和古菌形成了独特细胞分子组构。类脂物生标及单体同位素组成显示,喷口区存在嗜热型氨氧化和甲烷缺氧氧化古菌活动,在热液流体富H2的情况下硫酸盐还原菌与产甲烷古菌能够共存,碳限制条件下能产生富13 C(-11.8‰^+3.6‰PDB)的类脂物生标。类脂物生标对于揭示热液微生物种群与营养关系、指示热液环境条件、反映热液区甲烷代谢作用以及探索生命起源与进化过程具有重要的研究意义,今后还需加强其应用范围及相关指示性机理等方面的研究。

西太平洋富钴结壳超微化石与分子化石地层划分及对比

对具典型三层构造的西太平洋海山群富钴结壳样品进行了钙质超微化石地层学研究,获取了富钴结壳从内层致密层、中间疏松层到外层较致密层的生长时代:CM1D03为晚古新世-早始新世、始新世中期、中中新世-更新世;CM3D06分为晚古新世-早始新世、中始新世-晚中新世、上新世-更新世。对富钴结壳壳层的甾烷系列分子(C27、C28、C29)进行了检测并计算了相对含量,结果表明,两块富钴结壳的甾烷分布构型在结壳生长时代上具有一致性:晚古新世-早始新世,呈反"L"型分布;中始新世呈C27优势的"V"型分布;中新世-更新世呈C29优势的"V"型分布。甾烷分布构型的变化与古海洋环境演化造成的海底甾烷输入波动有关,具有一定的时代特征钙质超微化石和分子化石地层学划分方法在富钴结壳层主要生长时代及生长间断的界定上具有一致性,可以用于富钴结壳的地层划分和对比。

慢速-超慢速扩张西南印度洋中脊研究进展

西南印度洋中脊具有慢速—超慢速扩张速率和倾向扩张的特征,是全球洋中脊系统研究的热点之一,也是研究海底构造环境、热液活动、地幔深部过程及其动力学机制的重要区域。在前人工作的基础上较为详细地介绍了西南印度洋中脊的研究历史、地形划分、扩张速率及其构造特征,归纳了西南印度洋中脊热液活动及岩石地球化学特征,探讨了超慢速扩张洋脊和超镁铁质岩系热液系统的特殊性,并认为超慢速扩张洋脊广泛暴露的地幔岩及其蛇纹石化作用、超镁铁质岩系热液系统以及热液硫化物成矿作用是西南印度洋中脊今后研究的重要内容。

青海德尔尼铜(锌钴)矿床硫化物Cu同位素组成及矿床成因探讨

青海德尔尼铜(锌钴)矿床产出在北西或北西西向超镁铁质岩带中,对其矿床成因长期以来一直存在争议。文中对德尔尼矿床主矿体不同类型硫化物矿石的Cu同位素组成进行了分析,通过与现代海底正在形成的赋存在超镁铁质岩(蛇纹石化橄榄岩)中的块状硫化物矿床进行类比,从构造背景和矿床地质角度探讨了矿床成因,得出以下主要认识:(1)阿尼玛卿构造带可能存在大型拆离断层,超镁铁质岩体和硫化物矿体的产出均与北西向发育的长期活动拆离断层有关;(2)德尔尼矿床属古代海相火山成因块状硫化物矿床,为赋存在超镁铁质岩体中的一个特殊类型(或称为"德尔尼型");(3)硫化物原生矿石Cu同位素组成均为负值,呈富轻Cu同位素特征,表明矿床经历了广泛的后期热液叠加过程。德尔尼矿床控矿构造、岩体特征和后期叠加成矿过程的深入研究不仅对矿床成因认识和找矿具有重要意义,而且为现代海底慢速-超慢速扩张洋中脊超镁铁质岩热液系统成矿研究提供了参考。

南海北部冷泉碳酸盐岩矿物微形貌及其意义探讨

主要通过南海北部冷泉碳酸盐岩的扫描电子显微镜观察,发现该区结核状碳酸盐岩具有微孔结构,这些微孔可能是甲烷渗漏的通道,并且结核状碳酸盐岩矿物堆积较为紧密;碳酸盐矿物的微形态呈近菱形、菱形、球状、丝状、短柱状、卵状等形态或集合体,其中球状碳酸盐具有微生物结构,由蠕虫状或丝状矿物组成,其他几种微形貌的碳酸盐矿物由纳米级的微晶颗粒组成。碳酸盐集合体微形貌和微晶颗粒在形态和大小上与甲烷氧化古细菌和硫酸盐还原菌差别较大,由此推测在其沉淀过程中这两种细菌可能只是提供了物质基础,而其沉淀作用则与纳米细菌密切相关。在南海北部冷泉碳酸盐岩中还发现了结晶程度不同的碳酸盐矿物连续生长的现象,以及一些未知的蘑菇状和管状矿物。

南海北部冷泉碳酸盐岩层状结构及其地质意义

通过对南海北部冷泉碳酸盐岩的结构进行研究,发现了3种不同的层状结构:结核状碳酸盐岩的微纹层和烟囱状碳酸盐岩平行及垂直烟囱壁的层。不同层的微结构、化学成分、矿物等方面的研究结果表明:结核状碳酸盐岩层的各个微纹层在结晶程度、矿物形态、孔隙度等方面不同,但化学成分变化不大;对于烟囱状碳酸盐岩,与烟囱壁平行的内外层之间矿物、成岩程度等不同,垂直烟囱壁的不同层之间碳酸盐矿物含量不同。碳酸盐岩不同的层状结构是其形成时地质、物理、化学和生物等信息的反映,对于恢复其形成时的古环境具有重要意义。

中太平洋C海山富钴结壳铁锰矿物的组成、成分特征及其成因意义

采用X射线衍射和微区电子探针法,对2006年"大洋一号"考察船在中太平洋C海山取得的典型富钴结壳样品进行了铁锰矿物的组成和成分特征分析,结果显示:(1)结壳的老壳层中铁锰矿物具有水羟锰矿、钡镁锰矿和钠水锰矿的特征组合,其相对含量分别为45.5%、30.1%和24.4%;中间壳层和年轻壳层中铁锰矿物为水羟锰矿,表明结壳各层生长的环境条件不同。(2)铁锰矿物集合体中Mn/Fe值从老壳层到年轻壳层具有明显降低的趋势,老壳层Mn/Fe值大于20,最高达90;中间壳层Mn/Fe值在2～5之间,年轻壳层Mn/Fe值在1～2之间。铁锰矿物集合体探针测得的结壳老壳层元素的总百分含量稳定在75%左右,中间壳层和年轻壳层为50%～80%。Si、Ti元素含量从老壳层到年轻壳层有增加的趋势,在中间疏松层中百分含量均达到最高值,分别为3.17%和1.53%,表明自老壳层到年轻壳层,碎屑物质或有机质等对结壳的影响程度有增大的趋势。由此可见,研究区富钴结壳主要为水成成因,主要发育了水羟锰矿;老壳层生长期间受到局部海水氧化还原条件变化的影响,铁锰相矿物发生重结晶或重组而形成了水羟锰矿、钡镁锰矿和钠水锰矿特征组合,这种特征铁锰矿物组合的研究对于全面理解海水环境条件变化与结壳成因的关系具有重要的意义。

南海北部ZHS-176孔古海洋学记录:氧同位素和有机碳

对南海北部陆坡ZHS-176孔进行浮游有孔虫氧同位素和有机碳的研究,重建了末次冰期以来的古气候演化历史。ZHS-176孔浮游有孔虫氧同位素分析揭示了末次冰期期间的气候波动,如末次盛冰期、Heinrich事件1、Blling-Allerd暖期与新仙女木事件在南海北部陆坡均有响应。同时,在全新世阶段存在3个强降水期和3个弱降水期。ZHS-176孔有机碳以生物成因为主,随着夏季风的增强,陆源物质含量增加,但在3kaBP以后由于华南地区夏季风减弱而导致陆源输入减少。

近3万年来南海北部碳酸盐旋回及古气候意义

选取2005年“海洋四号”在南海北部海域溶跃面之上获得的ZHS-176柱状样品，分析了其碳酸钙的含量，结果表明，南海北部海域近3万年来碳酸盐含量在间冰阶时较高，冰阶时降低，其旋回特征自下而上主要分为5个阶段：（Ⅰ）末次冰期以来，碳酸钙含量偏低；（Ⅱ）冰消期，碳酸钙含量升高，出现第一个高峰；（Ⅲ）早冰后期，碳酸钙含量明显降低，出现低谷；（Ⅳ）中冰后期，碳酸钙含量升高，出现第二个高峰；（V）晚冰后期，碳酸钙含量略微降低。ZHS-176柱碳酸盐含量变化总体表现出“大西洋型旋回”的特征，但在早冰后期，尤其是在8．5～7．5kaBP时出现了一次明显的低钙事件，可能与陆源物质输入增加以及深海溶解作用增强有关。

Lost City低温热液场——一种新的海底热液活动类型

综述了新近发现的海底热液活动的新类型——Lost City低温热液场。该低温热液场坐落于距洋中脊15km远的轴外洋底上，下伏的橄榄石经蛇纹石化反应所产生的热能是驱动该热液场的热源。低温热液场烟囱结构的矿物组分主要为方解石、文石和水镁石，热液流的温度为40～75℃．并以高pH值以及高氢、高甲烷含量为特征。Lost City低温热液场，为研究者们了解早期地球热液过程与它们所支撑的生命系统关系，探讨蛇纹石化、碳酸盐沉淀、微生物活动之间关系提供了天然实验室。

西南印度洋中脊热液产物稀土元素组成变化及其来源

对西南印度洋中脊热液区不同热液产物稀土元素（REE）进行了分析，探讨了热液产物形成过程中稀土元素组成变化及其来源。研究结果表明：不同热液产物稀土元素总量变化范围从3．47×10^-7到4．80×10^5，轻重稀土比值（LREE／HREE）从2．06到6．16，表明轻重稀土有较大程度分异，δEu异常（δEu=0．86～3．88）和δCe异常（δCe=0．40～0．86）显示热液产物中REE呈Eu富集δCe亏损特征。稀土元素球粒陨石标准化模式呈现两种类型：（1）呈轻微富集LREE的平坦模式，∑REE大于2×10^-5；（2）呈显著富集LREE和正Eu异常模式，∑REE小于5×10^-7。模式1类似于洋壳火山岩REE配分模式，而模式2与西南印度洋中脊黑烟囱REE模式相似，也与典型洋中脊热液喷口流体和硫化物LREE富集和正Eu异常模式类似。热液产物中稀土元素含量变化和模式特征以及Mg与LREE极强正相关关系可能反映了西南印度洋中脊硫化物形成在热液流体与海水混合沉淀的初始阶段，后期经历了广泛的热液流体再循环和海水蚀变过程。

现代海底超镁铁质岩系热液系统与地质意义

现代海底热液循环与洋中脊地质过程一直是国际洋中脊计划研究的热点。海底热液系统多数都与海底玄武岩及其水-岩反应直接相关,而一类与深海橄榄岩的产出及其蛇纹石化作用有关的海底热液系统——超镁铁质岩系热液系统,以具有高浓度H2和CH4异常而低SiO2浓度为显著特征,主要分布在慢速扩张大西洋中脊和超慢速扩张北冰洋Gakkel洋脊和西南印度洋中脊。超镁铁质岩系热液系统在流体组成、构造背景和硫化物成矿方面与玄武岩热液系统有很大差异,主要表现在地幔来源超镁铁质岩石的普遍出露、喷口流体高的H2和CH4异常以及硫化物中高Co/Ni比值。超镁铁质岩系热液系统的发现丰富了全球洋中脊热液系统的研究内容,对洋中脊地质过程、海底热液活动及其成矿作用研究具有重要意义。

西南印度洋中脊热液硫化物成矿物质来源探讨:同位素证据

报道了西南印度洋中脊47°E^55°E洋脊段热液区硫化物中He、Pb和Cu同位素特征,探讨了热液硫化物成矿物质来源特征。结果表明:硫化物N(3 He)/N(4 He)值变化范围较大(R/Ra=0.85~7.02),显示洋中脊玄武岩和海水对He来源具有不同贡献,硫化物中He主要来源于洋中脊玄武岩,也有部分放射性成因He的混入;热液硫化物Pb同位素比值变化范围很小(N(206 Pb)/N(204Pb)=18.196~18.239,N(207 Pb)/N(204 Pb)=15.479~15.490和N(208 Pb)/N(204 Pb)=37.951~38.023),与西南印度洋中脊玄武岩Pb同位素比值较大的变化范围相比,热液流体循环过程中Pb同位素发生了明显均一化;硫化物单矿物Cu同位素组成均为正值(δ(64 Cu)=(0.02~0.52)×10-3),显示西南印度洋中脊热液硫化物呈现略微富集Cu重同位素特征;西南印度洋中脊热液硫化物中He、Pb和Cu同位素记录了热液喷口流体和金属源区特征,热液硫化物成矿物质主要来源于洋中脊玄武岩和海水,但明显经历了热液流体再循环和后期改造过程。

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。

富钴结壳申请区块优选的模糊评判方法

选取申请区块内富钴结壳平均厚度、平均品位、矿区面积、平均坡度、平均水深和申请区块中的有效站位数等6个因素作为申请区块优劣性评判的指标,将申请区块的优劣性分为3级,建立了富钴结壳申请区块优劣性的模糊评判方法,并进行了实例研究。评判结果对于进行富钴结壳申请区块的优选提供基础。根据模糊评判结果与资源量大小排序两种区块保留结果中部分申请区块存在不一致,建议在后期对申请区块放弃工作时同时考虑模糊评判结果和资源量大小。研究结果可以为将来富钴结壳申请区块的放弃工作提供技术储备。

海南岛海岸带主要地质灾害类型分析

通过资料收集和野外踏勘,统计分析了海南岛海岸带发育的各种地质灾害,主要的地质灾害类型有地震、活动断裂、海岸侵蚀、土地盐渍化、土地荒漠化、水土流失、河口港湾淤积、崩塌、滑坡等。控制研究区各类地质灾害发生的因素有构造、坡地重力、水动力、地下水和风力等5种,其中水土流失的控制因素既有水动力因素也有风力因素。在此基础上编制了海南岛海岸带地质灾害分布图,分析了各种地质灾害发生的空间特征及形成灾害的主要因素,为防灾减灾提供了决策依据。