青藏高原乌丽冻土区二氧化碳成因探讨

为了查明青藏高原乌丽冻土区天然气的组分与成因,对采集自乌丽水合物试验孔ZK1井及其周边钻孔的岩心顶空气、岩心解析气以及湖水气进行了组分和碳同位素测试分析,同时对ZK1井及其周边钻孔岩心中的碳酸盐岩碳同位素进行了测试分析。测试结果显示:该区天然气主要成分为二氧化碳,其含量在98%以上,烃类气体(主要为甲烷)含量很少;二氧化碳碳同位素主频在-4‰～-6‰(VPDB)之间,少量富烃样品的甲烷碳同位素主频介于-3238‰～-2782‰（VPDB）之间,碳酸盐岩的碳同位素平均值为-387‰（VPDB）。综合分析认为,研究区二氧化碳主要为幔源成因,可能与该区强烈的构造运动和岩浆活动有关。     

东海赤潮高发区沉积物柱状样中正构烷烃和脂肪醇的分布与来源

选取了东海赤潮高发区4个站位的沉积物柱状样,通过测定δ13C_TOC值,利用δ13C的双端元模型计算了沉积物中TOC的海源和陆源贡献率,并分析了正构烷烃和脂肪醇的组成与分布,探讨了其来源。结果表明,东海赤潮高发区沉积物中,正构烷烃以高碳数烷烃为主,有明显的奇碳优势,且呈双峰群分布;各站位总正构烷烃（T-ALK/μg/g）含量随深度有不同的变化;碳数奇偶优势指数（CPI）、陆源海源优势烷烃比（TAR）、平均链长（ACL）等正构烷分子指标,反映出在调查海区陆源正构烷烃的输入占主导,且以草本植物为主。直链烷基醇主要来源于陆地高等植物,4个站位的植醇经历了相似的生物化学过程,说明沉积环境较一致;菜籽甾醇与甲藻甾醇的比值指示了调查海区浮游植物种群的历史变化,由于水体富营养化的日益加重所导致的赤潮由简单的硅藻赤潮向硅藻甲藻混合型赤潮转变。     

西沙群岛珊瑚礁测年与解析

采用14C、230Th/234U和电子自旋共振（ESR）等多种测年方法对西沙群岛珊瑚礁的年龄进行了对比研究,发现不同测年方法得到的年龄差别很大。应用不同测年方法的原理对年龄进行了解析,结合珊瑚礁的矿物组成,推算出石岛珊瑚礁样品的原生珊瑚形成时间约为30 000 aBP;在6 000～7 000 aBP,随着海平面的下降,珊瑚矿物组分开始发生变化,并在约5 000 aBP通过碳酸盐胶结形成较为致密的珊瑚礁。本研究解释了测年方法不同得出的年龄不一致的问题,为今后珊瑚礁测年研究提供了一种较为合理的解决思路。     

ESR测年法在海洋碳酸盐岩测年中的应用

选用珊瑚与珊瑚礁等典型海洋碳酸盐岩,主要针对ESR测年中有关测试与年龄估算的偏离问题开展了系统研究。通过对珊瑚与珊瑚礁样品进行辐照剂量响应实验发现,海洋碳酸盐岩样品在低剂量辐照时要采用较小剂量辐照;在年剂量估算时应进行辐照效率实验或选择合适的k值;在测试较老海洋碳酸盐岩样品的ESR年龄时,应开展热活化实验,研究样品的平均寿命。     

海洋生境的甲烷好氧氧化作用对氧浓度的响应特征

海洋生境来源的甲烷好氧氧化菌及其产生的甲烷氧化作用是否具有独特性,对氧浓度这一环境因子如何响应,目前尚不清楚。本文采用海底新鲜沉积物作为菌种来源,借助微生物培养技术,实验研究了不同氧浓度条件（0%、1%、10%和50%）下的甲烷好氧氧化过程。结果表明,完全无氧条件（0%）不能发生甲烷好氧氧化作用,实验体系的甲烷氧化速率及甲烷氧化菌总丰度随氧浓度升高而降低,当氧浓度由1%升高至50%时,甲烷氧化速率减弱了约15倍,甲烷氧化菌总丰度降低了两个数量级。甲烷氧化菌优势菌属为I型氧化菌Methylobacter属,由Methylobacter leteus和Methylobacter whittenburyi组成,氧浓度增加时Methylobacter leteus的占比随之降低,Methylobacter whittenburyi则相反。本实验中甲烷好氧氧化菌及其氧化作用的最适氧浓度条件为1%,这与采样位置的原始生存环境最为接近。在海底低氧条件叠加低温、高压等特殊生境的长期驯化下,甲烷氧化菌的最适氧浓度条件将逐渐趋于其原始生存环境。     

近160年来闽浙泥质区游离态脂肪酸的分布特征及其环境指示意义

闽浙泥质区沉积物中的有机质来源复杂,记录着自然气候环境演变和人类活动的大量信息。本研究对该泥质区2站位岩芯中脂类生物标志物——游离态脂肪酸近160年来的分布特征进行对比分析,发现其沉积物样品游离态脂肪酸均以微藻类和细菌等海洋自生生物源为主,陆源高等植物贡献较少。结果进一步表明,东亚季风、黑潮和太平洋十年涛动（PDO）等自然气候环境因素变化主导了海源游离态脂肪酸总量：20世纪明显高于19世纪,20世纪70年代末至90年代初异常发育;长江全流域洪水事件（1998年、1954年和1931年）致使该泥质区陆源游离态脂肪酸异常增加,海源则减少。人类活动则主导了20世纪60年代之后游离态脂肪酸的持续增加,尤以海源增加最为显著;长江三峡大坝建设影响了硅藻的生长。i-C_15：0%指标反演该泥质区的低氧程度20世纪50年代后呈显著增加趋势,80年代中期后进一步加剧。

     

ICP-MS及其联用技术在海洋地质研究中的应用前景

电感耦合等离子体质谱(ICP—MS)具有灵敏度高、检出限低、选择性好、线性范围宽、能进行多元素和同位素比测定等优点,广泛应用于环境、地质、医药、食品和高纯物质等领域。ICP—MS与其他进样及分析技术的联用,大大地扩展了其应用范围。重点介绍了ICP—MS与激光烧蚀(LA)、高效液相色谱(HPLC)及气相色谱(GC)的联用技术,探讨了它们在海洋地质研究中的应用前景。     

祁连山冻土区天然气水合物分解气碳氢同位素组成特征

开展祁连山冻土区天然气水合物气体同位素研究,是解决其气体成因、来源等科学问题的一个重要手段。本研究采集祁连山南麓多年冻土区水合物科学钻探DK2和DK3孔共8个含水合物的岩芯样品,采用真空顶空法收集样品中水合物的分解气,分别用气相色谱(GC)、气相色谱同位素比值质谱(GC-IRMS)测定其气体成分和同位素组成,测试结果表明:祁连山冻土区天然气水合物样品的气体碳氢同位素变化较大,甲烷、乙烷和丙烷的碳同位素(δ13C)变化范围分别为-52.6‰～-48.1‰、-38.6‰～-30.7‰和-34.7‰～-21.2‰,而二氧化碳的碳同位素(δ13C)最低为-27.9‰,最高为16.7‰;甲烷、乙烷和丙烷的氢同位素(δD)变化范围分别为-285‰～-227‰、-276‰～-236‰和-247‰～-198‰。通过对这些碳氢同位素进行综合研究,包括气体分子组成与同位素的关系分析、甲烷的碳氢同位素之间的关系判断等,结果表明研究区天然气水合物的气体主要来源于热解气,而且是在淡水环境中形成的有机成因气。     

祁连山冻土区天然气水合物激光拉曼光谱特征

采用显微激光拉曼光谱技术在77K和常压下对祁连山木里煤田聚乎更矿区钻获的冻土区天然气水合物进行了测试,得到中国冻土区天然气水合物典型的激光拉曼谱图,从微观角度证实DK3孔的133.30m、139.52~139.92m和141.00m 3段不同埋深的岩心中均有天然气水合物存在。对冻土区水合物的拉曼谱图进行详细研究,结合文献资料,初步判定3段不同埋深的水合物结构均为sⅡ型,并参照不同客体气体分子的特征振动信号对谱线的归属进行分析,得出了水合物中大致所含的气体组分。     

元素分析-同位素比值质谱法测量海洋沉积物中有机碳和氮稳定同位素组成的实验室间比对研究

海洋沉积物中有机碳、氮稳定同位素(δ~(13)C、δ~(15)N)作为一种有效指标,可对不同地质时期空气、温度、降水等参数的变化进行标记。元素分析-同位素比值质谱法是一种测量海洋沉积物有机碳、氮稳定同位素组成的合理、有效的方法。目前我国有诸多实验室使用元素分析仪(EA)与稳定同位素比值质谱仪(IRMS)联用的方法对沉积物中的有机碳、氮稳定同位素进行测试。各实验室之间测试技术及数据稳定性缺少比对依据,测试结果缺乏有效的溯源,使用过程中缺乏规范和统一。本文选取了我国2018年研制的三个国家一级海洋沉积物碳氮稳定同位素标准物质(GBW04701、GBW04702、GBW04703)及两个国际标准物质(EMA-B2152、EMA-B2151),在我国十家实验室对EA-IRMS在线技术测试方法进行实验室间的测量比对实验,以验证方法的稳定性、精密度和准确度。测试结果表明:各家协作实验室的数据准确、稳定,方法的重复性和再现性良好,测得的δ~(13)C和δ~(15)N精密度分别好于0.10‰、0.14‰。通过比对研究,同时证明了EA-IRMS在线技术适用于海洋沉积物中的有机碳、氮稳定同位素的测定,初步建立了一套适合海洋沉积物样品分析的方法。