2007/2008年和2008/2009年夏季南大洋以及普里兹湾POC的分布与变化

在中国第24次和第25次南极科学考察期间,利用航渡表层水观测和普里兹湾定点观测,对颗粒有机碳(POC)的分布及其影响因素进行了研究.结果表明,南大洋表层水体的颗粒有机碳分布具有明显的区域性特征,表层水体POC的含量与营养盐和叶绿素a有着明显的相关分布趋势.南极水、亚南极水的表层POC浓度明显高于亚热带水和热带水,第24...     

南极普里兹湾表层沉积物的元素组合特征及物源分析

利用中国南极科学考察第18—27航次在普里兹湾获得的20个表层沉积物样品,测定了其中C、N、Ca和Ti等多种常、微量元素的含量,分析了元素组合对指示物源的意义,探讨了普里兹湾的沉积环境和物质来源。结果表明:研究海域表层沉积物中元素含量的变异系数均较大,元素的平面分布、相关性和聚类特征出现两种模式;一类以OC、TN和S元素为主的元素组合指示了海洋生物来源,而另一类元素组合K、Ti和Rb等指示了陆源碎屑来源;湾内中心及东南部区域的沉积作用主要受控于上层水体的生物生产,而西侧的弗拉姆浅滩和艾默里冰架前缘陆架区的沉积物则包含大量冰筏碎屑的输入。     

西太平洋富钴结壳中钙质超微化石和分子化石研究

本文对西太平洋麦哲伦海山CM3D06富钴结壳进行了钙质超微化石生物地层学研究,发现结壳中有代表白垩纪(晚期)、古新世(晚期)、始新世(早、中、晚期)、中新世(中期)、上新世(晚期)和更新世等各时代的标准钙质超微化石,表明结壳的形成始于白垩纪(晚期);在富钴结壳中检出正构烷烃、类异戊二烯烃、甾烷类等众多分子化石,分子化石组合特征指数、主峰碳、ΣC-23/C+24、CPI、Pr/Ph、Pr/nC17、Ph/nC18和nC31/nC17显示有机质生物母源主要为海洋浮游植物、浮游动物和底栖非光合作用的菌类,而甾烷类的C29、C28和C27含量分布的变化则说明生物种群具有快速演变的特征。此外,还探讨了CM3D06结壳中Pr/Ph和有机碳同位素组成变化与结壳生长过程中的海洋环境演化的关联程度。     

赤道太平洋沉积有机质物性、源性的地球化学及其沉积环境对比研究

对赤道中东太平洋和赤道西太平洋4个柱状样中有机碳、可溶有机质(即氯仿沥青"A")及其族组成(总烃、饱和烃、芳烃、非烃)、某些生物标志物(正构烷烃、类异戊二烯烃和萜类)分布特征进行物性和源性的地球化学对比研究,并对它们的共性和差异性进行了探讨。结果表明:它们的共性是非烃含量高,而饱和烃和芳烃含量低,饱和烃与芳烃的比值小,类异戊二烯含量高,样品的碳优势指数CPI值为0.812~1.380,Ts/Tm的比值在0.99~1.50,反映了检测出的分子化石经历了一定的成岩作用改造,具有低成熟烃特点。4个站位的有机质都处于低演化阶段,演化程度大小为WP02-1>ES0103>W2001-2>MP2001-01。由于物性、源性以及沉积环境的差异,正构烷烃的特征可以分为两类:MP2001-01柱样沉积物中正构烷烃谱图呈双峰型分布,前低碳峰群以nC17和nC18为主峰,后高碳峰群以nC₂₇和nC₂₉为主峰,nC₂₃-/nC₂₄+为0.631~0.950,表征了主要以海洋低等菌藻类和陆地高等植物两种混合来源;而W2001-2,ES0103和WP02-1三个站位的谱图呈单峰型,并以与水生大型植物有关的C₂₅为主峰(nC₂₅为主峰,nC₂₄次之,个别为nC₂₃)的中等碳链长占优势,nC₂₃-/nC₂₄+为0.081~0.234,表明正构烷烃主要来源是海洋水生大型植物,藻类对这些海域低熟烃的形成作出了巨大贡献。这3个站位Pr/Ph为0.215~0.901,反映出这些站位处于强还原、还原或少数弱氧化环境,还原环境在低熟烃形成和保存过程中发挥了重要作用。     

中太平洋MP2001-01柱状样品沉积地层记录与物性、源性及其环境意义

对太平洋中部MP2001-01站位柱状样品中可溶有机质(氯仿沥青"A")、有机碳、生物标志物(正构烷烃、类异戊二烯烃)、化学元素含量和比值[Al、Fe、Ti、Ba、Ba(bio)、Al/Ti和Ba(bio)/Ba]进行了分析和研究,结果显示:(1) 柱状样品中可溶有机质含量为(0.074～0.265)×10-3;饱和烃含量为(0.008～0.032)×10-3,占族组成的9.40%～19.20%;芳烃含量为(0.017～0.051)×10-3,占族组成的15.23%～25.54%;非烃含量为(0.037～0.146)×10-3,占族组成的40.67%～56.21%;沥青质含量为(0.011～0.049)×10-3,占族组成的13.51%～23.97%.沉积地层中饱和烃和芳烃含量较低,非烃含量占优势,沉积物的物性呈现出典型的低成熟特征.(2) 正构烷烃碳分子数分布范围大多为nC14～nC34,并多呈双峰群分布,主峰碳(MH)大多为nC17～nC19和nC27～nC29,轻、重烃比值(nC-23/nC+24)为0.631～0.950;碳优势指数(CPI)为0.983～1.382,显示出沉积物为海洋藻类、浮游生物、细菌和少量陆源高等植物的混合来源;样品中类异戊二烯烃中的姥鲛烷/植烷(Pr/Ph值)在沉积表层(0～1 cm)为最低,随着埋藏深度的增加,该比值有增高的趋势,尤其在8～11 cm和26～29 cm处,该比值达最高,表明此时的氧化程度为最高,指示了所在研究海域经历了还原-弱氧化-氧化-强氧化的大洋沉积环境,显示出该区沉积物在漫长的地质历史时期大多处于氧化环境中.沉积介质的氧化还原强度主要取决于底层水的氧浓度,因此沉积氧化还原条件的演化是推断南极底层流活动的一个重要线索.(3) 样品中的有机碳、烷烃总量、nC-23/nC+23值、化学元素及其比值[Al、Fe、Ti、Ba、Ba(bio)、Al/Ti和Ba(bio)/Ba]在14 cm层位处均发生突变,暗示着在这一地质时期中曾有过明显的沉积环境变异,这种变化对大洋生物有强烈的影响;气候变化指数Al/Ti显示出,14 cm层位处的上半部比下半部沉积时的气候明显温暖,揭示了沉积环境的变异与古气候的关系.     

Biomineralization of organic matter in cobalt-rich crusts from the Marcus–Wake Seamounts of the western Pacific Ocean

Organic matter in cobalt-rich crust(CRC) from the Marcus–Wake Seamounts of the western Pacific Ocean, Sample CM1D03, has been analyzed to understand the source, geochemistry and mineralization of organic matter, and the mineralization environment. Biomarkers, including n-alkanes, isoprenoids, terpanes and sterols, have been detected in various layers of the CRC sample, using gas chromatography(GC) and gas chromatography–mass spectrometry(GC–MS). The content of organic carbon(OC) and its stable isotope(δ13C), and the combined features of the biomarkers show that the mineralized organic matter in CM1D03 CRC was mainly derived from microorganisms and lower plankton(e.g., bacteria and algae, respectively) from marine surface water, with some terrestrial higher plant components. The ratio of chloroform bitumen "A": OC was high in the CRC, between 10.51 and 20.66, showing significant migration characteristics of n-alkanes. Four mineralization categories of organic matter were recognized based on GC chromatograms of n-alkane molecules:(1) primitive type(bacteria and algae), which is characterized by moderately mature of n-alkanes preserving the original characteristics of the organic matter from microorganisms and lower plankton;(2) microbial degradation type, which is characterized by low contents of n-alkanes and rising baseline in the chromatogram, with the "bulge" being the products of organic matter by biodegradation;(3) organic matter migration type, which is characterized by low carbon number of n-alkanes with n C18 as the main peak carbon, without odd even predominance, and low concentrations of isoprenoids and hydrocarbons with high carbon number; and(4) organic matter hydrothermal type, which is characterized by relatively low concentration of small molecular weight n-alkanes, pristane, and phytane, accompanied by higher concentration of n-alkanes with carbon number greater than n C18. This study shows that biomarkers can record controlling factors of mineralization and their variation.     

西南极企鹅栖息地粪土层生物标志物记录和实测群落结构变化与ENSO的响应

采用210Pb进行年代测定,建立了西南极阿德雷岛AD2企鹅粪土地层的类脂生物标志物时间序列,应用粪土层记录的环境冷暖指标脂肪酸分子nC18:2/nC18:0比值变化,反映1931~2006年以来西南极地区几次短期气候冷暖变化事件,它们在年代和形式上与ENSO事件相互对应,且低值出现在2~3和6~7cm处的2个ENSO年结束年(1958和1983年),反映了记录在南极沉积地层中的ENSO信号可能有一个时间滞后效应.研究结果还显示,AD2粪土层正构烷烃主峰碳(MH)C23的相对丰度、C23/C17、轻组分与重组分比值(C21/C22+)、碳优势指数CPI等的变化不仅反映了土壤菌藻微生物与低等植被的相对变化,而且也与气候变化具有密不可分的联系.细菌脂肪酸很好地记录了近75年来该地区经历了两次明显的细菌变化,细菌脂肪酸iC15:0/aC15:0比值敏锐地反映了这一地区在这两个时期微生物作用明显增大,且均发生在ENSO结束年,同时段的脂肪酸组分CPIA值降低,C21/C22+增高,表明微生物为粪土层贡献低碳数的脂肪酸分子,与Pr/Ph没有太大相关性,这种变化反映了微生物及细菌在南极这个相对简单的生态系统中扮演了重要角色,无疑微生物的活动与气候冷暖条件密切关联.另外结合企鹅群落实测研究表明,鸟类数量变化在一定程度上是可以反映全球气候变化对群落生态系统的影响.     

夏季南极普里兹湾碳的生物地球化学循环Ⅱ:POC的分布特征

在中国第 1 5次南极考察期间对普里兹湾的颗粒有机碳 (POC)进行了研究。结果表明 :夏季普里兹湾 POC表层含量在 94.2 0 - 1 1 2 4 .0 0μg/L ,平均 2 79.1 1μg/L ,POC含量由湾内向湾外递减。湾内平均含量 5 2 7.1 4μg/L,湾外平均含量 1 71 .72 μg/L,湾内 POC含量远远大于湾外。断面分布表明水体上层 POC含量高于底层含量 ,在 1 0 0 m附近含量达到最低 ,且变化显著。 POC与叶绿素 a的高度相关性 (r=0 .889,n=91 )表明普里兹湾 POC主要由 POCB组成即主要来自于浮游植物的贡献。 POC/chl a值为 1 1 0 .3 3与 Ross海相近 ,但高于太平洋等海域。 POC与DIN、PO4 3 - 之间均呈现良好的负相关 ,相关系数分别为 - 0 .6 0 7、- 0 .486 (n=86 )。     

北极楚科奇海域沉积物中总糖的分布及来源

对2003年7月至9月采自北极楚科奇海域的4个站位表层沉积物及1个站位的柱状沉积物样品的总糖、总碳、有机碳、无机碳、总氮、总磷的含量进行了测定,并对其有机碳和有机氮同位素(1δ3C和1δ5N)的变化进行了研究,结果表明:北极楚科奇海域沉积物中的总糖与有机碳为明显的正相关关系,说明糖类是有机碳重要的组成部分;表层沉积物中TOC/TN平均值为9.273,1δ3C和1δ5N的平均值分别为-21.61‰和7.1‰,显示出表层沉积物中糖类物质以海洋藻类来源为主、混入部分陆源物质的分布特征;柱状样品不同深度沉积物中TOC/TN平均值为13.45,也反映出糖类物质为海洋自生和陆源输入共存的分布特征。