台西南深海底栖有孔虫及其5万年来冷泉微生境变迁记录

为探讨冷泉区底栖有孔虫组合特征、受控因素及其冷泉微生境随时间的变迁,本文对台西南海盆取自九龙甲烷礁和海洋四号区冷泉区的973-4和973-5两根岩心展开了底栖有孔虫及其壳体氧碳同位素研究。测年结果揭示两根岩心为晚更新世约5万年来海洋氧同位素期(MIS)MIS 3至MIS 1早期的沉积序列。两个站位共识别了底栖有孔虫79属233种,优势类别在973-4组合中为Uvigerina(23.3%)、Bulimina(10.71%)和Cibicidoides(9.87%),在973-5组合中是Bulimina(20.6%),两站位的组合优势和常见属种均以内生类别为主。有孔虫分异度显然同时受到正常深海环境因子TOC和沉积物粒度的影响。总体上,优势和常见类群与TOC相关性较弱,但与δ¹⁸O_{Uvigerina spp.}有不同程度的相关性,说明有孔虫还受冷泉特殊营养物质和流体因子影响。5万年来,973-4和973-5站位底栖有孔虫组合生活的冷泉微生境,经历了由双壳-自生碳酸盐岩(MIS 3至MIS 2早期)向双壳-菌席(MIS 2晚期至MIS 1早期)的变迁。底栖有孔虫的优势类群也随微生境的变迁而演替,如973-4站位MIS 3-MIS 1的优势类群依次为U.peregrina、Cibicidoides-Bulimina、U.vadescens和Cibicides,973-5站位为Chilostomella+ Globobulimina、Cibicidoides、Bulimina。有孔虫壳体氧碳同位素特征也随时间改变,从MIS 3到MIS 2早期,在自生碳酸盐岩水岩交换背景下,具有富δ¹⁸O和亏损δ¹³C特点(3.5‰~4.49‰,-2‰~-0.2‰); MIS 2晚期—MIS 1早期因双壳和菌席的生物地球化学作用影响,具有略富集δ¹⁸O和略微亏损δ¹³C的特征(2.5‰~3.5‰,-1‰~-0.1‰)。自5万年来两个区甲烷渗漏逐渐减弱,其间发生了几次增强事件。973-4站位记录了1次持续时间约10 ka的增强事件(35~25 ka);973-5站位记录3次(45 ka,35 ka,14~12 ka)。其中,45 ka时海底上涌的甲烷通量可能最大,在海底表面形成水合物。35 ka时的甲烷喷溢增强事件可能为区域性事件。     

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。