湖泊体系中长链烯酮研究进展

长链烯酮不饱和度(U37k?)作为定量反映古温度变化的重要替代指标, 已在海洋中得到广泛应用, 但在湖泊中长链烯酮不饱和度与温度的关系及其母源研究则很少。课题组研究了中国不同气候带、不同水化学环境湖泊表层沉积物中长链烯酮, 发现多数湖泊中存在2~4个不饱和键的长链烯酮, 首次报道硫酸盐型湖泊中存在长链烯酮, 总结了湖泊中长链烯酮的分布模式, 探讨了分布模式与环境、母源的关系。研究了湖泊长链烯酮不饱和度与温度的关系, 发现湖泊长链烯酮不饱和度与年均气温和春秋季节温度高度相关, 建立了中国湖泊表层沉积物中长链烯酮不饱和度与温度的经验函数关系, 结合文献中发表的数据, 建立了从热带的北缘湖光岩玛珥湖到北极的格陵兰的湖泊沉积物中长链烯酮不饱和度与温度的经验函数关系: U37k? = 0.031? T + 0.094 (n=76, r2 = 0.67)。首次发现并成功分离出湖泊中长链烯酮母源等鞭金藻Chrysotila lamellosa, 通过单藻种控温培养, 建立长链烯酮不饱和度与水温关系方程, 实验室培养公式与经验公式斜率一致, 验证了长链烯酮不饱和度温标, 表明长链烯酮是可靠的陆地温标。     

U37K与海水表层温度

Ｕ₃₇^Ｋ是指少数藻类生物所特有的一种分子化合物（长链不饱和酮）的不饱和指数。在现代海洋沉积物中，Ｕ₃₇^Ｋ与浮游有孔虫的¹⁸Ｏ值具有很好的相关性。在实验室培养的藻类生物体中、海洋悬浮颗粒物及海洋沉积柱样的表层样中均检测出长链不饱和酮，其Ｕ₃₇^Ｋ与生物生长环境的海水表层温度具有很好的线性关系。因此，在古气候研究中，Ｕ₃₇^Ｋ可作为一种有效的古温度指标，且在古气候研究中已得到应用。主要介绍了Ｕ₃₇^Ｋ作为海水表层温度指标的原理、定量公式及其研究现状和存在的问题。     

古海洋、古气候研究的新工具

“分子温度计”是通过有机地球化学方法获得的沉积物中烯酮化合物的相对丰度来估算古海水表面温度的。烯酮化合物的不饱和度（Ｕｋ３７）与其生物母源Ｅｍｉｌｉａｎｉａｈｕｘｌｅｙｉ的生长温度密切相关，同时这种信息不受有机质溶解与成岩作用影响，而能较完整地保存于海洋沉积物中，因而通过它能很好地反映古海洋与古气候的演变。这种方法不受盐度、上升流与极地冰盖变化等因素影响，尤其适用于碳酸盐贫乏海区的古海洋与古气候研究     

长链烯酮不饱和度温标研究进展

长链烯酮不饱和度温标是古温度研究的重要替代指标。介绍了小样量，低长链烯酮样品的分析方法，长链烯酮的来源，分布，长链烯酮的不饱和度与温度的关系及其在古环境研究中的应用。介绍海洋中长链烯酮研究最新进展的同时，着重阐述了湖泊中长链烯酮研究现状及存在的主要问题。     

长链烯酮在古大气二氧化碳分压重建的应用

大气二氧化碳浓度的变化与全球冰盖变化、温度、海平面变化密切相关,了解过去大气二氧化碳浓度的变化及对二氧化碳与气候之间关系的研究,是预测未来气候变化的重要手段。长链烯酮碳同位素是重建古大气二氧化碳分压(p CO2)的重要指标之一,广泛应用于新生代以来大气二氧化碳的重建。对长链烯酮重建大气二氧化碳的方法进行了综述,介绍了颗石藻长链烯酮的地球化学性质,回顾了二氧化碳被动扩散模型的发展、长链烯酮重建二氧化碳的指标的发展及其不确定性,颗石藻的碳浓缩机制以及新生代以来长链烯酮重建大气二氧化碳的地质记录。     

海洋藻类生物标志物单体氢同位素与表层海水盐度关系研究进展与启示

生物标志物稳定氢同位素组成包含了重要的环境信息,以长链烯酮、甲藻甾醇和中链脂肪酸为代表的生物标志物氢同位素δD值以及氢同位素分馏被越来越多地应用到古海洋盐度重建的工作中。近20年的研究表明,海洋藻类生物标志物δD值受到诸多因素控制,如盐度、种属、温度和光照等。重点介绍表层海水盐度对海洋藻类脂质δD值的影响,通过汇总培养实验以及实地研究中的藻类生标δD值与盐度的关系,以及已有的藻类生标δD值重建古盐度的应用,提出使用该方法重建古表层海水盐度时存在的问题和需要关注的重点。希望通过研究可以更好地理解藻类生标δD值的应用潜力,为生标单体氢同位素研究提供更准确详尽的信息。     

南海西部浮游有孔虫记录的MIS 3期表层海洋环境变化

对南海西部越南岸外上升流区17954-2站浮游有孔虫属种组合变化、浮游有孔虫氧同位素、AMS14C测年的分析以及浮游有孔虫表层海水温度、温跃层转换函数的研究结果表明:在MIS3期,南海西部表层海水温度大体呈现暖-冷-暖的变化趋势;温跃层深度由浅到深阶段性变化;短时间尺度上温度与温跃层发生幅度较大的快速变化。暖事件（IS）对应于浮游有孔虫暖水种、混合层属种含量的增加,冷水种、温跃层属种含量的减少以及冬夏SST的升高;冷事件则与之相反。表层海水生产力亦大致呈现3个阶段（61～51ka,51～42ka和42～32ka）的变化,在千年尺度的快速气候事件中,暖事件对应浮游有孔虫生产力属种含量降低,冷事件对应升高。此外,在MIS3内部分暖事件（IS6和IS11～13）表现出表层海水温度降低,温跃层深度变浅和表层海水生产力升高的状况,表明该区此时上升流的存在,其形成原因推测是由于东亚夏季风加强的结果。     

南海北部氧同位素3期时上部海水结构的变化*

南海北部海水物理化学性质不但受东亚季风的影响,还受到珠江陆源输入的影响。文章根据对南海北部ODP 1144站浮游有孔虫属种组合变化和氧同位素分析,以及浮游有孔虫表层海水温度转换函数的研究结果表明:南海北部MIS 3期的表层海水温度在H2~H6事件时明显降低,并在H4~H5(45.66~38.77kaB.P.) 期间,表层海水冬季温度变化频繁,且幅度较大。35~29kaB.P. ,浮游有孔虫暖水种含量减少,浮游有孔虫氧同位素值增重,同时高生产力属种Neogloboquadrina dutertrei的含量增加,说明冬季风在该阶段强化。此外,52~46kaB.P.期间,N.dutertrei含量增加,浮游有孔虫氧同位素较低,表层海水温度没有明显的变化,所以此时南海北部的高生产力可能与珠江陆源输入的增加有关,指示东亚夏季风的加强。     

南海东部69柱粒度分维指标与气候代用指标的分形比较及其意义

南海69柱粒度数据分析表明,晚更新世以来,粒度在0.2~11μm的标度范围内具有分形特征,粒度分维值DS为1.72~2.02,平均1.84;不同时期粒度分维值明显不同,氧同位素1期(冰后期)为1.88,氧同位素2期(冰期)为1.81,温暖的冰后期粒度分维值高且变化幅度大,寒冷的冰期粒度分维值低且变化幅度小,表明粒度分维值DS对沉积物的形成环境演化具有良好的指示意义。运用R/S分析法,对69柱沉积物的粒度分维值DS、UK37法估算的表层海水古温度、浮游有孔虫的δ18O、δ13C及其转换函数计算的冬季表层海水古温度、夏季表层海水古温度、季节性温差、沉积物SiO₂、CaCO₃含量9项指标进行尺度重整分析计算,得到其时间序列分维值D_H分别为1.2855、1.1712、1.2659、1.4244、1.2719、1.2214、1.2979、1.1366、1.1609。虽然这些气候指标是用不同物理单位测量的,但运用分形分析可以对它们进行数学比较,粒度分维值DS与季节性温差二者的时间序列分维值D_H最接近,从分形理论方面进一步证实粒度分维值D_S的变化主要反映气候的冷暖变化。综合粒度分维值DS及其他气候代用指标分析,识别出南海东部全新世以来的4次突发事件。     

南海北部海水氧同位素剩余值在冰期-间冰期气候旋回中的变化及其古气候意义

氧同位素剩余值(Δδ)是指从浮游有孔虫氧同位素中扣除温度和全球冰量效应后得到的剩余值,它一般被用作海水古盐度变化的代用指标。文中给出了南海北部三个柱状样在氧同位素6期至5期(MIS6-5)和MIS2-1期间Δδ的变化曲线。末次冰期与全新世和倒数第二次冰期与末次间冰期的对比表明,Δδ在冰期比随之而来的间冰期低。冰期海平面下降和海岸线前移可能是冰期Δδ及盐度相对降低的原因。但在定量了解海平面下降、珠江口前移及现代盐度的分布情况后,笔者否定了海平面下降对Δδ变化的主要影响。因此,冰期南海地区降水相对增大和气候变湿可能是导致冰期Δδ偏低的主要原因。末次间冰期与全新世相比,Δδ明显增大,表明海水盐度增加。这可能与末次间冰期期间由于表层海水温度较高,厄尔尼诺事件频繁和海水蒸发量较大有关。     

Geochemical insights into contribution of petroleum hydrocarbons to the formation of hydrates in the Taixinan Basin,the South China Sea

Methane hydrate in the South China Sea(SCS)has extensively been considered to be biogenic on the basis of itsδ13C and δD values.Although previous efforts have greatly been made,the contribution of thermogenic oil/gas has still been underestimated.In this study,biomarkers and porewater geochemical parameters in hydrate-free and hydrate-bearing sediments in the Taixinan Basin,the SCS have been measured for evaluating the contribu-tion of petroleum hydrocarbons to the formation of hydrate deposits via a comparative study of their source inputs of organic matters,environmental conditions,and microbial activities.The results reveal the occurrence of C14-C16 branched saturated fatty acids(bSFAs)with relatively high concentrations from sulfate-reducing bacteria(SRBs)in hydrate-bearing sediments in comparison with hydrate-free sediments,which is in accord with the positive δ13C values of dissolved inorganic carbon(DIC),increasing methane concentrations,decreasing alka-linity,and concentration fluctuation of ions(Cl-,Br,SO2-,Ca2+,and Mg2+).These data indicate the relatively active microbial activities in hydrate-bearing sediments and coincident variations of environmental conditions.Carbon isotope compositions of bSFAs(-34.0％o to-21.2％o),n-alkanes(-34.5％o to-29.3％o),and methane(-70.7％o to-69.9％o)jointly demonstrate that SRBs might thrive on a different type of organic carbon rather than methane.Combining with numerous gas/oil reservoirs and hydrocarbon migration channels in the SCS,the occurrence of unresolved complex mixtures(UCMs),odd-even predominance(OEP)values(about 1.0),and biomarker patterns suggest that petroleum hydrocarbons from deep oil/gas reservoirs are the most probable carbon source.Our new results provide significant evidence that the deep oil/gas reservoirs may make a contribution to the formation of methane hydrate deposits in the SCS.     

南海表层沉积物中放射虫多样性与丰度的分布与环境

采用定量分析方法, 较系统地探讨了整个南海不同环境表层沉积物中放射虫的分布特征及其环境指示意义.结果显示: 南海表层沉积物中放射虫的种类多样性和个体丰度随着水深而增加, 表明南海较深水处的放射虫壳体溶解现象不明显; 上升流活动和海底火山喷发有利于放射虫的大量繁殖, 产生区域性的沉积富集; 反之, 较深水的陆坡区沉积物中出现放射虫种类与丰度异常减少, 可能属浊流搬运再沉积的结果, 物源来自陆架或上陆坡; 种类组成以热带-亚热带特征为主, 还包含了一定数量的冷水种或极区种, 表明在特定海区的古环境分析中采用单一指标判断可能会造成误解.沉积物中放射虫的综合指标较好地反映了南海的生态与沉积环境特征.      

南海渐新世以来构造演化的沉积记录--ODP 1148站深海沉积物中的证据

南海ODP 1148站井深859 m、时间跨度32.8 Ma,是南海大洋钻探中取芯最长、年代最老的站位,详细记录了渐新世以来南海北部的演变历史。该站位深海沉积物地球化学分析结果显示,自早渐新世以来南海经历了复杂的沉积、构造演变过程。在32 Ma、30 Ma、28.5 Ma、25 Ma、23.5 Ma 和16 Ma以及10 Ma、8 Ma和3 Ma沉积物成分存在明显的突变或不连续面。特别是在晚渐新世沉积物成分发生剧烈改变,并伴有沉积间断和滑塌作用,代表着南海以及我国东部地区一次重大构造运动,该构造运动对我国近代地理格局的形成以及我国东部地区众多陆相盆地由断陷型转为坳陷型起到了极为关键的作用。     

南海北部古近纪沉积物碎屑锆石U-Pb年龄及物源演化

长期以来,由于地质资料的限制,有关南海早期裂陷过程中的沉积演化问题一直缺乏相对深入的认识与了解.采用碎屑锆石U-Pb定年方法,对南海北部古近纪沉积物进行"源-汇"对比分析.结果表明,该时期南海北部不仅接受来自北部河流搬运的陆源碎屑物质,同时还受到盆地内部局部隆升区物源的影响.其中,始新世沉积物以下白垩统物源为主,至早渐新世,琼东南盆地接受了来自海南岛及西沙隆起带的沉积物,珠江口盆地珠一坳陷同时期的锆石磨圆度较高,年龄谱系同华南沿海地区一致,说明很可能接受了来自华南沿海地区的陆源物质;而处于盆地南侧的白云凹陷同时期存在自形程度极高的锆石,反映其物源极可能为盆地内近源的局部隆起区.到晚渐新世荔湾凹陷沉积物中开始出现较多元古代锆石,与其北部同时期沉积物明显不同,琼东南盆地N6井也开始出现较多元古代锆石,其物源可能与南海西侧隆起有关.资料显示,在古近纪,现代意义上的珠江并未形成,其在早渐新世仅影响到珠一坳陷,到晚渐新世影响到珠二坳陷北侧.因此,珠江在古近纪具有从小到大逐步演化的特点.      

南海晚第四纪陆源沉积:粒度组成、动力控制及反映的东亚季风演化

对南海北部MD05-2904孔、西部MD05-2901孔、南部MD05-2897孔的有孔虫氧同位素进行测定,建立了高分辨率的年代地层。对3个孔的陆源碎屑组分的粒度分布进行了测定和主成分因子分析,结果发现,南海北部陆坡（南部陆坡）的陆源碎屑沉积特征主要受单一的因子Fn（Fs）控制,它可以控制62%（59%）的粒度变化特征。与Fn密切相关的粒度组分为1.52～2.92μm和11.8～27.4μm,与Fs相关的粒度组分为<2.42μm和6.76～14.30μm。南海西部陆坡获得两个主控因子Fw1和Fw2,分别控制46%和32%的粒度变化特征,与Fw1相关的粒度组分为1.26～2.66μm和10.8～14.3μm,与Fw2相关的粒度组分为4.24～7.42μm和30.1～43.7μm。对敏感粒级的变化序列进行分析发现,北部的Fn与海平面升降作用紧密相关,呈现冰期/间冰期旋回尺度的周期性。而南部的Fs呈现高频的岁差周期波动,可能与夏季风演化引起的源区风化、河流搬运等的变化有关。南海西部的陆源沉积物主要来自南海的西南和北部两个地区,分别由东亚夏季风和冬季风驱动的洋流搬运,Fw1和Fw2恰恰代表了这两种动力控制。因此,Fw1和Fw2控制的粒度组成变化间接指示了东亚夏季风和冬季风的演化。研究认为,晚第四纪以来东亚夏季风受控于低纬区的夏季日射量的变化,呈现典型的岁差周期性,而冬季风主要受高纬冰盖变化驱动,呈冰期/间冰期旋回尺度的波动,这反映了东亚季风演化的双重驱动机制。     

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674987111001307

South China Sea(SCS) is the largest Western Pacific marginal sea.However,microbial studies have never been performed in the cold seep sediments in the SCS.In 2004."SONNE" 177 cruise found two cold seep areas with different water depth in the northern SCS.Haiyang 4 area,where the water depth is around 3000 m.has already been confirmed for active seeping on the seafloor.such as microbial mats,authigenic carbonate crusts and bivalves.We investigated microbial abundance and diversity in a 5.55-111 sediment core collected from this cold seep area.An integrated approach was employed including geochemistry and 16S rRNA gene phylogenetic analyses.Here,we show that microbial abundance and diversity along with geochemistry profiles of the sediment core revealed a coupled reaction between sulphate reduction and methane oxidation.Acridine orange direct count results showed that microbial abundance ranges from 10~5 to 10~6 cells/g sediment(wet weight).The depth-related variation of the abundance showed the same trend as the methane concentration profile.Phylogenetic analysis indicated the presence of sulphate-reducing bacteria and anaerobic methane-oxidizing archaea.The diversity was much higher at the surface,but decreased sharply with depth in response to changes in the geochemical conditions of the sediments,such as methane,sulphate concentration and total organic carbon.Marine Benthic Group B.Chloroflexi and JSl were predominant phylotypes of the archaeal and bacterial libraries,respectively.     

南海西南海域表层沉积物中微量元素Ba的地球化学特征

分析南海西南海域表层沉积物中微量元素Ba的地球化学特征,并探讨生物成因Ba的分布及其与表层海水生产力的关系。南海西南海域表层沉积物Ba总量的变化范围为398~1 270 μg/g,平均值为851 μg/g,从上陆坡到下陆坡,沉积物中的Ba含量逐渐增加;微量元素Ba主要赋存于陆源碎屑相和生物成因相中,且明显受到沉积环境水深和陆源物质输入的影响。生物成因Ba含量的变化范围为30.6~938 μg/g,陆坡区和深海区平均值分别为495 μg/g、349 μg/g,占沉积物Ba总量的54％和51％,总体上,与沉积物Ba总量具有相对一致的分布特征。尽管研究区表层沉积物中Al、Ti成分为典型的陆源碎屑组分,但是,利用大陆上地壳Ba/Al比值和陆坡区沉积物回归分析获得的Ba/Al比值进行生物成因Ba的计算,过高地估算了沉积物中陆源Ba的含量;而采用页岩Ba/Ti比值来估算陆坡区表层沉积物中的生物成因Ba含量显得相对可靠。在深海区,利用经验的Ba/Al或Ba/Ti比值均不能获得有效的生物成因Ba值。因此,在获取沉积物中生物成因钡含量时,需结合各海区的特点选取合适的参数来扣除陆源Ba的含量。     

Preservation of Radiolarian Diversity and Abundance in Surface Sediments of the South China Sea and Its Environmental Implication

Quantitative analysis of radiolarian preservation in surface sediments from different regional environments of the South China Sea (SCS) is discussed in this article for illustrating their relationship. The results show that species diversity and abundance of radiolarian in the surfacese diment increase with water depth, indicating no obvious dissolution of radiolarian shell in the deep SCS. Upwelling activity and volcanic eruption are both in favor of radiolarian propagation, and cause the settlement enrichment of radiolarian shell. Whereas, an abnormal reduced radiolarian fauna in deeper slope sediment may result from the remain of turbid flow that brings sediments from shallow area, such as shelf and upper slope. Radiolartan species are mainly composed of tropic-subtropic types,and include some cold or polar species, which indicates that a mistake in paleoceanographic analysis should arise from the monospecific index. However, synthesis radiolarian indexes in sediments may well respond to the ecologic and depositional environments in the SCS.     

Petroleum Geology in Deepwater Settings in a Passive Continental Margin of a Marginal Sea: A Case Study from the South China Sea

Deepwater oil and gas exploration has become a global hotspot in recent years and the study of the deep waters of marginal seas is an important frontier research area.The South China Sea(SCS)is a typical marginal sea that includes Paleo SCS and New SCS tectonic cycles.The latter includes continental marginal rifting,intercontinental oceanic expansion and oceanic shrinking,which controlled the evolution of basins,and the generation,migration and accumulation of hydrocarbons in the deepwater basins on the continental margin of the northern SCS.In the Paleogene,the basins rifted along the margin of the continent and were filled mainly with sediments in marine-continental transitional environments.In the Neogene–Quaternary,due to thermal subsidence,neritic-abyssal facies sediments from the passive continental margin of the SCS mainly filled the basins.The source rocks include mainly Oligocene coal-bearing deltaic and marine mudstones,which were heated by multiple events with high geothermal temperature and terrestrial heat flow,resulting in the generation of gas and oil.The faults,diapirs and sandstones controlled the migration of hydrocarbons that accumulated principally in a large canyon channel,a continental deepwater fan,and a shelf-margin delta.     

南海西北与西南次海盆沉积通量及其控制因素

作为西太平洋陆源沉积"源-汇"过程的重要场所,南海海盆半封闭的构造环境使得其与开放大洋的物质交换十分有限,沉积物保存基本完整,可以建立起南海沉积过程与区域重大构造事件、气候变化、海平面变化等之间的系统联系.选取南海西南与西北两个次海盆为对比研究区,基于穿越海盆的高分辨率多道地震测线和国际大洋发现计划(International Ocean Discovery Program,简称IODP)在南海获取的钻井数据,井震结合划分沉积单元,计算不同地质历史时期沉积通量,从而对海盆的沉积过程进行半定量化约束,并对控制因素和可能物源进行探讨.结果表明:南海西北次海盆和西南次海盆深海盆区的沉积过程整体上受到大型构造事件(青藏高原隆升-剥蚀作用)、东亚季风演化、陆缘水系(珠江、湄公河等)发展和相对海平面变化的控制,但在不同的区域会由于所处地理位置不同,以及局部构造事件影响而变得复杂化,从而使得西北次海盆与西南次海盆沉积通量在相同的地质时期呈现出不同的特征.西北次海盆沉积物主要源自华南大陆,并有少量来自红河、海南岛、北部陆架区局部隆起(如东沙隆起)的贡献.而西南次海盆的沉积物在晚中新世之前主要来自印支半岛、南沙地区和巴拉望,而在之后主要来自于现代湄公河.