南海北部海马冷泉区表层沉积物的AOM生物标志化合物特征及意义

选取采自南海天然气水合物赋存区海马冷泉,管状蠕虫区（ROV06站位）和贻贝区（HM101站位）的2个表层沉积物柱状样品,提取其中的生物标志化合物,对其种类和稳定碳同位素进行了测定,用以探讨海底表层沉积物中的有机质来源、微生物种群分布及其对冷泉渗漏活动的响应特征. 两个站位的沉积物中均发现了大量与甲烷厌氧氧化古菌（ANME）有关的生物标志物,如2,6,11,15?四甲基十六烷（crocetane）、2,6,10,15,19?五甲基二十烷（PMI）等类异戊二烯烃,古醇（archaeol）、sn2?羟基古醇（sn2?OH?Ar）等,以及来源于硫酸盐还原菌（SRB）的异构/反异构脂肪酸iso?C₁₅和ai?C₁₅等. 这些生物标志物均具有极低的碳同位素特征（古菌生标δ13C值低至-126‰,硫酸盐还原菌生标δ13C值低至?89‰）,表明沉积物中发生了甲烷厌氧氧化作用（AOM）. ROV06和HM101站位沉积物中均检测到了crocetane,大多数sn2?羟基古醇/古醇大于1,同时ai?C₁₅/iso?C₁₅脂肪酸比值小于2,这说明两个站位沉积物中的甲烷厌氧氧化古菌主要以ANME?2/DSS为主,指示甲烷渗漏强度较强. ROV06站位的表层沉积物含有crocetane,但sn2?羟基古醇/古醇小于1,且ai?C_15/iso?C₁₅脂肪酸比值大于2.1,指示了ANME?1/DSS和ANME?2/DSS混合存在的种群特征,说明ROV06站位顶部甲烷渗漏强度有减小的趋势. 根据古菌种群ANME?2化合物对甲烷的碳同位素分馏（Δ:-50‰）及古菌生物标志物（PMI、古醇、sn2?羟基古醇）的平均δ13C值,计算得到甲烷δ13C值（-58‰~-53‰）,显示甲烷为热成因和生物成因混合气. 虽然ROV06和HM101站位的甲烷具有相近的δ13C值,但ROV06站位的SRB生物标志物比HM101站位要更加亏损13C（Δδ13C:18‰）,这可能与管状蠕虫的共生菌（硫氧化菌）吸收硫化物并释放出硫酸盐有关,因为其不断释放出的硫酸盐很可能极大地增强了甲烷厌氧氧化作用,使沉积物中含有更多13C亏损的无机碳.      

南海东沙海域浅表层柱状沉积物孔隙水地球化学特征及对冷泉流体活动的指示

海底沉积物孔隙水地球化学特征能够快速响应有机质硫酸盐还原作用(OSR)和甲烷缺氧氧化作用(AOM)引起的变化,并记录冷泉渗漏活动的特征。本文对采集自南海东沙海域天然气水合物发育区的重力柱状沉积物孔隙水样品(D17-2015)进行了阴阳离子(SO_4~(2-)、Ca~(2+)、Mg~(2+))、微量元素(Sr~(2+)、Ba~(2+))、溶解无机碳(DIC)及其δ~(13)C_(DIC)等地球化学分析。在深度剖面上硫酸根离子浓度呈直线降低,确定的硫酸盐-甲烷转换带(SMTZ)约为海底下7.0 m,在紧邻SMTZ界面之下的溶解Ba~(2+)浓度突然增加,同时δ~(13)C_(DIC)(-38.8‰)值极端负偏,说明此站位存在强烈的AOM作用。利用反应-运移模型模拟计算获得的硫酸根向下通量为35.3 mmol/(m~2·a)、甲烷向上的通量为30.0 mmol/(m~2·a)、OSR和AOM消耗硫酸盐的相对比例分别约为15%和85%。这些结果表明AOM作用是占主导作用的生物地球化学过程。     

论河北丰宁牛圈银（金）矿床的成矿时限问题

南沙海槽的构造和沉积受控于南海的构造运动和加里曼丹西北大陆边缘的演化,具有适于天然气水合物形成的物源基础、温压条件、输导系统和储藏场所。似海底反射层(BSR)出现在水深650~2 800 m、海底下65~350 m深的晚中新世沉积物中,与褶皱、逆冲推覆构造及穹窿构造有关;沉积物中的甲烷含量和孔隙水的SO24-含量表现出异常变化特征,硫酸盐-甲烷界面(SMI)深度仅为8~11 m;表层沉积的自生石膏和黄铁矿的成岩环境与甲烷流体排溢引起的厌氧甲烷氧化(AOM)有关,这些地球物理和地球化学指标均指示南沙海槽发育天然气水合物。研究表明,南沙海槽沉积物的甲烷以二氧化碳还原型微生物成因为主,少量为混合气,海槽东南部可能是最有潜力的天然气水合物远景区。     

南海北部冷泉区沉积物中微生物丰度与甲烷浓度变化关系的初步研究

对2006年“海洋四号”在南海北部陆坡和深水冷泉活动区获得的两个重力活塞岩心中微生物丰度变化和甲烷浓度变化的关系进行了初步研究。荧光显微镜观察和直接计数结果表明,研究区冷泉微生物细胞形态有多种类型,但常见和占优势的是杆状、球状和链状。微生物丰度随不同站位和深度变化于106-105细胞个体/g之间。甲烷浓度高异常站位的微生物丰度大于甲烷浓度低的站位。在同一岩心中,微生物的丰度变化也和甲烷浓度变化相吻合,甲烷浓度高,微生物丰度大,反之亦然。该结果表明了冷泉微生物对沉积物中甲烷浓度的增加或减少十分敏感。     

冷泉自生碳酸盐岩的沉积结构对冷泉活动示踪的初步研究

<正>冷泉是一种富烃类(主要为甲烷)的低温流体,至今仍活跃在世界范围内大陆边缘陆架区和陆坡区的海底[1]。冷泉持续地将沉积物深部的甲烷带至浅部,在合适的低温高压条件下,甲烷与周边的水一同形成天然气水合物[2]。一方面,天然气水合物具有相当可观的能源前景[3],由此冷泉也受到越来越多的关注;另一方面,到达沉积物浅部的甲烷也会在产甲烷菌和硫酸盐还原菌的共同作用下,与下渗海水带来的硫酸盐进行甲烷厌氧氧化反应(AOM),将甲烷和硫酸盐转化为重碳酸根和硫化氢[4]。大量释放的重碳酸根为     

南海北部陆坡西部海域“海马”冷泉甲烷渗漏及其海底表征

2015年3月"海马"号遥控无人潜水器(ROV)在南海北部陆坡西部海域首次发现活动冷泉,并命名为"海马"冷泉,此后中国地质调查局广州海洋地质调查局先后组织了3个航次,对"海马"冷泉开展进一步勘查和研究。本次研究在综合分析4个航次调查数据的基础上,初步阐述"海马"冷泉的分布范围、地形地貌、生物群落、自生碳酸盐岩和流体活动等特征。总体而言,"海马"冷泉区地势平缓,气体渗漏现象非常发育,是以CH4为主要气体渗漏形成的活动冷泉区,且气体渗漏活动具有时空迁移性。气体碳同位素组成表明,海马冷泉区的CH4为混合成因气,且以微生物成因为主;"海马"冷泉区发育有多种类型的化能自养冷泉生物群落,冷泉区种类丰富,目前已报道了多个冷泉生物新种。这些发现为研究南海北部陆坡西部海域天然气水合物分解及其环境效应、冷泉生物生命起源与演化和南海与印度洋及太平洋物种迁移贯通等科学问题提供重要依据。     

青海湖沉积物中的无环类异戊二烯化合物

本文用GC-MS分析了青海湖沉积物中无环类异戊二烯化合物的特征。青海湖沉积物中姥鲛烷/植烷比值(Pr/Ph)都小于1,表明沉积物沉积时的环境是还原(缺氧)条件。沉积物中的C_(18)类异戊二烯酮相对正烷基-2-酮随深度增加有减少趋势,这可能是C_(18)类异戊二烯酮向其烷烃对应物转化的结果。作者还首次报道了青海湖沉积物中的植烯醛和姥鲛烯醛,它们是植醇降解过程中重要的中间产物。它们的检出对植醇成岩过程中各步骤解释具有一定意义。     

南海东沙深海冷泉区973-5重力柱沉积物古菌多样性

中国南海东沙一带冷泉发育,但目前国内外对深海冷泉区微生物研究甚少,特别是缺乏利用高通量测序的记录。对东沙深海冷泉区973-5站位(该站位水深约3 000 m)长约935 cm的重力岩心进行了高通量分析。结果显示:该站位微生物细胞丰度为5.3×10⁸~34.0×10⁸个/g,随深度变深而增加,其变化趋势与甲烷含量变化可对比,与粒度、有机碳的变化也具有相关性。测序结果显示,岩心中主要古菌类群是MBGB(39.9%)、C3(15.8%)以及ANME-1(12.0%),随着深度的变化群落组成有所改变。硫酸盐-甲烷界面(SMI,760 cm)上下出现了大量的MBGB和ANME-1类群,pH也不断增加,暗示了这一区域存在不断增强的甲烷厌氧氧化作用。岩心底部出现了一定量的ANME-1和ANME-2类群,暗示除了在SMI附近甲烷氧化和硫酸盐还原反应强烈,其下部可能还有水合物的分解与甲烷的上涌,为ANME类群生存提供了营养物质。与东沙海区其他站位相比,973-5站位的甲烷通量较高,但没有发现产甲烷菌,推测该区沉积物中高浓度的甲烷来源为周边浅部或深部断裂系统运移供给。     

综合大洋钻探计划311航次沉积物中自生黄铁矿及其硫稳定同位素研究

对综合大洋钻探计划(IODP)311航次652个岩心沉积物样品进行了自生黄铁矿颗粒筛选、显微形貌特征及其硫稳定同位素组成等初步研究。扫描电镜(SEM)照片显示黄铁矿以微球粒状和立方体状形貌产出,其成因与微生物作用和无机作用有关。黄铁矿的δ34SCDT值变化范围较大,从-35.4‰到+53.6‰,其成因与甲烷厌氧氧化作用(AOM)的关系密切。海水源为主的硫酸盐参与了沉积物上部的AOM过程,黄铁矿硫稳定同位素正偏的原因可能与较强的AOM作用和较多的残余硫酸盐参与有关。冷泉背景站位中黄铁矿的δ34SCDT值随着深度增加而增加,从浅表层的-35.83‰增加到深处的32.49‰,反映深处沉积物内黄铁矿形成过程中曾有过较多的残余硫酸盐参与还原,暗示其背景曾经是更高的甲烷通量和更强的AOM作用。研究结果提供了现代海洋天然气水合物背景下沉积物中自生黄铁矿及其硫稳定同位素特征记录,对于寻找我国海域天然气水合物资源,探索地史时期古海洋沉积物中甲烷事件记录具有重要的意义。     

南黄海盆地崂山隆起中南部海底沉积物饱和烃类地球化学特征与热成因烃类输入

通过有机地球化学方法研究南黄海崂山隆起中南部海底表层沉积物的饱和烃地球化学特征,分析其与深部油气的关系。南黄海盆地崂山隆起中南部25个站位海底沉积物的正构烷烃色谱图呈前峰型和后峰型2种类型分布,其中一些站位海底沉积物的正构烷烃色谱图存在明显的难溶复杂化合物“UCM”鼓包,指示这些站位的海底沉积物可能有热成因烃类输入并受到生物降解。海底沉积物藿烷系列在m/z191质量色谱图上呈现地质构型、生物构型及混合构型,其中地质构型为主的站位海底沉积物Ts/Tm和C₃₁升藿烷22S/(22S+22R)指示有机质成熟度高,表征有外来高成熟度热成因烃类的输入。一些站位的20S/(20S+20R)-C₂₉甾烷与αββ/(ααα+αββ)-C₂₉甾烷参数反映海底沉积物中有机质的成熟度达到成熟,明显偏离了现代沉积物未熟—低熟的特征,也表明有外来成熟热成因烃输入。南黄海崂山隆起中南部海底沉积物有机质主要有3种来源,包括陆源有机质、海洋内源有机质和热成因烃类输入有机质。深部油藏沿边界断裂和地层之间不整合面向海底表面渗漏是海底沉积物热成因烃类输入的主...     

渤海湾盆地歧口凹陷及其邻区海底沉积物酸解烃地球化学异常特征及其成因类型

为查明渤海湾盆地歧口凹陷及其邻区海底沉积物酸解烃地球化学异常特征及成因类型,并探讨异常区与深部油气的关系以及构造对异常区分布的影响,对研究区100个站位进行了地球化学柱状样取样,获得100组酸解烃和52组酸解烃碳同位素数据。结果表明,各站位酸解烃含量均具有甲烷(AC_1)乙烷(AC_2)丙烷(AC_3)丁烷(AC_4)戊烷(AC_5)的特点,饱和烃指标之间决定系数达0.7以上,表明这些组分可能具有相同的来源。对数据的分析表明,研究区烃类气体的成因类型总体上属于热成因,微生物对饱和烃的贡献有限。根据计算得出的异常下限圈定了4个AC_1和4个AC_2异常区。C_1/(C_2+C_3)-C_2/(C_3+C_4)图解表明,研究区深部油气属性应该为凝析气或油。从异常区与构造的吻合度来看,异常区的分布与断裂的展布关系密切,下一步应加强对AⅠ和AⅣ区域的研究。     

华北地台串岭沟组砂脉中自生碳酸盐沉淀和自生黄铁矿——中元古代甲烷厌氧氧化的沉积证据

华北中元古界串岭沟组暗色页岩中普遍发育的砂脉构造被解释为气体逃逸形成的沉积构造。在砂脉和相邻围岩中发现有自生碳酸盐沉淀和自生黄铁矿。自生碳酸盐主要由白云石组成,表现为微晶质条带或隐晶质斑块状胶结物。微晶白云石条带多出现在有机质纹层密集发育的部位,沿微生物膜两侧发育;而隐晶质斑块多以胶结物形式充填粒间孔隙或沿砂脉外缘密集产出。围岩中共生草莓状黄铁矿,砂脉中有具环带黄铁矿。这种特殊的矿物组构以及富有机质沉积和丰富的微生物成因构造(MISS)均表明串岭沟组形成于缺氧环境。层面发育的气泡构造为砂脉的气体逃逸成因提供了支持,而自生碳酸盐和黄铁矿则是沉积浅层硫酸盐-甲烷转换带(SMTZ)甲烷厌氧氧化(AOM)和细菌硫酸盐还原(BSR)的产物;气体源于有机质的厌氧分解和甲烷菌活动。砂脉中发现有疑似微生物化石,围岩含古菌和硫细菌生物标志物,表明有发生AOM和BSR作用的条件。串岭沟组砂脉中识别的自生碳酸盐沉淀及其AOM成因对进一步认识中元古代古海洋与古气候条件具有重要意义。由于海洋的低硫酸盐浓度,SMTZ带很浅,海底沉积层的甲烷仅少量被AOM消耗;而大量甲烷进入大气必然导致中元古代强烈的温室气候效应。     

试论我国某些原油与生油岩中的沉积环境生物标志物

对我国不同陆相沉积坏境中,某些成熟原油与生油岩生物标志物分布状况的研究表明:Pr/Ph和CPI仍为有效的宏观古环境指标。某些C_(20)~+长链类异戊二烯烷烃,以及芒柄花根烷和锯齿烷的立体异构体,可能是有价值的古沉积坏境标志物。     

墨西哥湾含水合物和油气渗漏区海底表层沉积物中有机质饱和烃组成分布特征研究

报道了采自墨西哥湾富含水合物和油气渗漏区6个海底表层沉积物样品中有机质的丰度、组成和分布特征.研究发现,所分析的6个沉积物样品中有机质的丰度和组成变化很大,其中S-1、S-7和S-9样品中饱和烃的组成分布主要反映了现代海洋沉积有机质及其受细菌微生物改造作用的特征,而S-8、S-10和S-11样品中饱和烃组成以特征的石油污染成因的不可分辨的混合物(UCM)为主,相关甾萜类参数也表明沉积物受到原油渗漏或泄露污染;另一方面,S-8和S-11样品中正构烷烃不同程度的缺失表明有机质遭受了较为强烈的的生物降解作用.仅在S-1沉积物中鉴定出了与甲烷古细菌厌氧氧化有关的特征标志物--2,6,10,15,19-五甲基二十烯烃系列化合物(PMI△)并且具有极负的碳同位素组成,这表明S-1样品所在海底可能有天然气水合物的产出.     

冷泉区底栖有孔虫研究进展

海底冷泉区是海洋能源和生物资源同时富集的一类特殊区域。底栖有孔虫群落及其地球化学组成是海底冷泉区发育的重要指示标志之一。海底冷泉区的底栖有孔虫及其碳同位素研究,对于探讨冷泉演化、评估古冷泉甲烷排放对全球气候变化的影响有重要的研究意义。综述了全球一些主要冷泉区的底栖有孔虫研究方法及其进展,对比了各冷泉区底栖有孔虫群落结构的主要特征及地域差异,评述了冷泉区底栖有孔虫的碳同位素记录特征、影响因素及其对冷泉活动的潜在指示意义,最后提出了南海北部冷泉活动区底栖有孔虫方面的研究展望。     

南海琼东南盆地两种不同成因天然气水合物赋存的深层沉积物地球化学特征对比

对来自琼东南盆地W03和W09站位的天然气水合物分解气及其赋存沉积物的地球化学特征进行对比研究。结果表明, W03和W09站位的天然气水合物分解气分别对应以生物气为主和以热成因气为主的混合成因气, 2个站位水合物赋存的深层沉积物的地球化学特征具有显著差异。以生物成因气为主的W03站位沉积物表现出较高的总有机碳(TOC)、较低的硫酸盐含量以及较高的孔隙度,这些是产甲烷菌活跃的有利条件;同时天然气水合物富集层沉积物的饱和烃中显示出强度很高的低碳数未分离复杂化合物(UCM)鼓包(C12～C19),推测该站位沉积物中产甲烷菌活跃。以热成因气为主的W09站位沉积物中轻重烷烃指数(L/H)、姥鲛烷/植烷(Pr/Ph)和n-C17/Pr等多种生物标志物特征表明,该站位在天然气水合物富集层有明显的油源烃浸染的痕迹,推测来自深部油气藏的天然气将油源烃携带到天然气水合物层位,同时该站位部分样品色谱图中显示出与油源烃微生物降解活动相关的UCM鼓包(C₁₇～C₂₁),表明油源烃在沉积物中也受到了微生物降解活动的影响。     

南海冷泉活动区双壳类生物中单不饱和脂肪酸双键位置的确定及其意义

本次研究对南海冷泉活动区福尔摩沙脊(F站位)、海马冷泉环境中与甲烷有氧氧化菌共生的贻贝(分别为Bathymodiolus platifrons和Gigantidas haimaensis),以及与硫氧化菌共生的蛤(Archivesica marissinica)腮组织中的单不饱和脂肪酸进行了结构鉴定.结果发现,贻贝鳃组织中存在C16:1ω9、C16:1ω8和C18:1ω8脂肪酸,同时C16:1ω8的含量远远高于C18:1ω8,这说明与贻贝共生的为Ⅰ型甲烷有氧氧化菌.在蛤腮组织中,单不饱和脂肪酸C16:1ω7、C18:1ω7和C20:1ω7含量极高,表明ω7脂肪酸来源于硫氧化菌.同时,贻贝和蛤鳃中含有大量多不饱和脂肪酸,如C20:2和C22:2.在同一样品中来源于共生菌的单不饱和脂肪酸和来源于宿主的多不饱和脂肪酸具有相近的δ13C值,表明宿主从共生菌或共生菌代谢产物中获得碳源和营养.Ⅰ型甲烷有氧氧化菌在贻贝腮组织中广泛存在,指示F站位和海马冷泉活动区冷泉流体渗漏强度较弱.确定单不饱和脂肪酸的类型是判断双壳共生菌种类的基础.双壳类共生菌类型的识别,可以帮助理解共生体与宿主之间碳源和能量的转化关系、冷泉环境中甲烷的消耗过程如碳同化途径、碳循环等.     

海洋沉积物甲烷厌氧氧化作用(AOM)及其对无机硫循环的影响

甲烷厌氧氧化作用(AOM)在调控全球甲烷收支平衡以及缓解因甲烷引起的温室效应等方面扮演着十分重要的角色,成为近些年来海洋生物地球化学领域的研究热点之一.一般而言,海洋沉积物孔隙水硫酸盐还原主要是通过2种反应途径来完成,即氧化有机质途径和AOM途径.长期以来,与有机质氧化途径相关的硫酸盐还原作用研究已有充分展示,而由AOM驱动的硫酸盐还原及其对自生硫化铁形成与埋藏的重要贡献却被严重低估.侧重从生物地球化学、同位素地球化学等角度,综述近些年来不同环境条件下海洋沉积物AOM作用发生的地球化学证据和AOM对沉积物孔隙水硫酸盐消耗比例的贡献大小及其调控因素.AOM过程产生的H2S会与沉积物中活性铁结合形成自生铁硫化物.与沉积物浅表层条件相比,AOM过程固定的自生铁硫化物不容易发生再氧化,更利于在沉积物中埋藏保存起来.AOM与海洋沉积物硫酸盐还原作用相偶联,由AOM驱动的硫酸盐还原过程对海底自生铁硫化物形成与埋藏的重要贡献不容忽视.该综述有助加深对海洋沉积物AOM作用的认识及其对硫循环的全面理解.     

四川南桐地区二叠系龙潭煤层生物标记物及其地质意义

四川南桐地区二叠系龙潭煤层具有良好的生油潜力。其生物标记物包括正构和异构烷烃,类异戊二烯烷烃,倍半萜烷,二萜烷,三环萜烷,藿烷,一种未知结构的五环三萜烷(C₃₀),甾烷,4-甲基甾烷等。煤层生物标记物特征表明在其形成过程中有藻类和细菌等微生物物质的加入。     

南海北部神狐海区冷泉碳酸盐岩的地球化学特征

冷泉碳酸盐岩作为海底渗漏体系的重要标志,分布在世界范围内的主动和被动大陆边缘.大量研究表明,在冷泉碳酸盐岩发育区近海底往往赋存有天然气水合物.