南海北部陆坡神狐海域HS-373PC岩心表层沉积物古菌多样性

利用分子生物学技术分析南海北部神狐海域天然气水合物潜力区HS-373PC岩心表层沉积物中古菌多样性,从沉积物中提取总DNA并扩增古菌16SrRNA基因序列,对克隆文库进行系统发育分析。结果显示所有古菌序列均属于泉古菌(Crenarchaeota)和广古菌(Euryarchaeota)。其中泉古菌以C3为主要类群,另有少量序列属于Marine Benthic Group(MBG)-B,MBG-C,Marine Crenarchaeotic Group I(MGI),Marine Hydrothermal VentGroup(MHVG)和Novel Group of Crenarchaea(NGC);广古菌以MBG-D为主,其它序列分别属于UnclassifiedEuryarchaeotic Clusters-1/2(UEC-1/2)。     

南海北部神狐海域水合物赋存层位古环境和古生产率

天然气水合物作为一种新型的清洁能源,其形成需要稳定的有机质供应。南海北部神狐海域为天然气水合物成藏的有利区域,2017年中国地质调查局在神狐海域水合物试采获得突破性成功。为了进一步了解古环境和古生产率对形成水合物有机质供应的影响,对南海北部神狐海域水合物钻探区SH3站位180～215mbsf(meters below the sea floor)层位,尤其是水合物主要赋存层位190～200mbsf的古环境、古生产率以及陆源碎屑物质的地球化学指标进行分析研究。研究表明水合物主要赋存层位陆源碎屑物质(TDM)输入增加,较高的陆源碎屑物质输入和次氧化的沉积环境共同造就了比较好的有机质的外部保存条件;同时较强的水动力条件,有利于藻类生物的繁殖,因此,生物成因有机质比较丰富,再加上神狐海域有比较良好的热解气的形成条件,这3个层面共同保证了神狐海域具有比较充足的有机质供应。     

南海北部神狐海域水合物钻探区沉积物地球化学特征

海底水合物形成分解/甲烷渗漏的甲烷以及相关的生物地球化学过程可能对海底的沉积环境产生影响,因此识别水合物的形成分解/甲烷渗漏对海洋沉积环境改造有助于了解水合物成藏特征及其形成分解过程。选取南海北部神狐海域2007年水合物钻探区的SH3钻孔沉积物为研究对象,对SH3钻孔岩心的碳硫数据、主微量元素,尤其是氧化还原敏感元素(U、Mo、U/Mo、V/Sr)进行分析测试,同时结合SH3钻孔孔隙水数据和前人对神狐水合物钻探区的研究成果等进行对比研究。结果表明南海北部神狐海域沉积物来源除河流沉积物以外,同时还有少量中国黄土以及大陆岛弧的长英质岩浆岩沉积物;通过对U、Mo、U/Mo以及碳硫数据分析,发现SH3钻孔在10~25 mbsf(meter below the seafloor)层位为硫酸盐驱动的甲烷厌氧氧化作用(Anaerobic oxidation of methane, AOM)造成的还原沉积环境,AOM作用导致了在这一层位发生了LREE/HREE、MREE/HREE的分馏;SH3钻孔沉积物在约180~215 mbsf的含水合物层位出现了浊流沉积的次氧化的沉积环境,同时其赋存的细粒沉积环境也导致了轻重稀土元素的分馏,与水合物饱和度存在一定的相关性。     

南海北部神狐海域天然气水合物差异性分布的控制因素

南海北部陆坡区具备天然气水合物形成聚集的地质条件,神狐海域的海底沉积层温度和压力条件符合水合物成藏的要求;源岩生烃潜力巨大且烃类运移条件良好,可以为水合物成藏提供充足的气源和通畅的运移通道。然而,钻探结果揭示了神狐海域天然气水合物在相似地质背景地区聚集分布的差异性,其机理及控制因素并不清楚。基于研究区8口钻探井的成藏地质条件,综合对比分析了成功获取及未获取水合物站位处的地震、测井、钻井、地球化学等数据,并以此探究南海北部神狐地区天然气水合物分布不均匀性的控制和影响因素。     

南海神狐海域表层沉积物稀土元素地球化学

南海神狐海域表层沉积物稀土元素总量变化较大,分布范围为66.8～218.3μg/g,平均值为128.1μg/g,相对接近于中国黄土(w(∑REE)=170.66μg/g);∑REE受粒度效应控制,主要富集于黏土质粉砂中;各类沉积物及与中国黄土、上陆壳和珠江口沉积物的稀土元素标准化曲线的变化趋势基本一致,表明这些沉积物具有相同的物源区,且具有大陆地壳性质。铈的负异常主要受陆源源区气候环境变化控制,而与海水关系不大。∑REE与CaO、CaCO3和Sr元素呈负相关,与Al2O3、K2O、SiO2呈正相关,表明稀土元素与生物作用基本无关,可能主要吸附于黏土矿物表面和赋存于陆源碎屑矿物的晶格中。     

南海北部神狐东南海域沉积物孔隙水地球化学特征及其对天然气水合物的指示

SH-CL13、SH-CL16与SH-CL17站位位于南海北部神狐东南海域BSR发育区内。地球化学分析结果显示,SH-CL16与SH-CL17柱状样孔隙水中的氯离子(Cl-)浓度及氢同位素(δD)值分别随深度明显降低和升高,指示下伏沉积物可能发育水合物。3个站位的浅表层沉积物甲烷通量很低,甲烷通量的大小控制了SMI的深浅和硫酸盐通量。孔隙水SO42-浓度变化趋势及δ13CDIC值表明,在浅表层沉积物中硫酸盐消耗均由有机质硫酸盐还原作用(OSR)所控制,甲烷缺氧氧化作用(AOM)发生在较深的层位。综合地球化学和地球物理研究成果,3个站位位于水合物有利发育区内,由此推测神狐东南海域可能发育扩散型水合物,具有良好的水合物勘探前景。     

南海北部神狐海域沉积物中烃类气体的地球化学特征

烃类气体是形成天然气水合物的物质基础,浅表层沉积物顶空气中烃类气体的异常特征可用来探测深部是否存在天然气水合物藏.对南海北部神狐海域浅表层沉积物以及钻探采获的含或不含天然气水合物的沉积物的顶空气样品中烃类气体组分和同位素组成进行了测试分析,结果表明:291个1 mbsf(bsf,below sea floor)沉积物顶...     

南海北部神狐海域天然气水合物分布的主控因素

针对天然气水合物沉积成矿因素不明确等问题,通过利用南海北部神狐海域的高分辨率三维地震、测井和岩心等资料,对晚中新世以来的地层进行了高分辨率层序划分和精细的沉积解释。从温压、沉积、构造等方面探讨了神狐海域天然气水合物分布的主控因素,认为:BSR上部附近处于水合物稳定温压范围内;粗粒沉积物有利于天然气水合物的富集;在含水合物层段内,孔隙度与天然气水合物饱合度成正比关系;滑塌体是天然气水合物赋存的有利相带;气烟囱形成过程中产生的断裂系统可为富含甲烷流体向上运移提供通道,并在其上部滑塌体富集成矿。因此,神狐海域具备天然气水合物成藏的优越条件,是天然气水合物勘探开发的有利区块。     

南海北部神狐西南海域天然气水合物成矿远景

通过对南海北部神狐西南海域的构造、沉积及气源环境研究,探讨了神狐西南海域天然气水合物的成矿条件,认为该区具有天然气水合物良好的成矿环境;通过穿越神狐西南海域陆坡深水区的典型高分辨率地震剖面资料的解释,初步判识出天然气水合物的可能分布区,预测了天然气水合物的成藏远景。     

神狐海域海底峡谷群脊部细粒浊积体分布范围及意义

利用广州海洋地质调查局在南海北部神狐钻探区采集的高分辨率地震数据,结合2007年第一次水合物钻探航次(GMGS01)获取的岩心资料,从宏观地震反射结构、微观岩心粒度特征两个方面对GMGS01区块内残留在峡谷群脊部的细粒浊积体进行特征识别和刻画。研究结果显示,似海底反射(bottom simulating reflectors,BSR)之上存在着2套特征不同的沉积单元,位于下部的沉积单元1表现为薄层杂乱透镜状的地震反射特征,对应于粒度C-M图版中与C=M基线近似平行的含水合物层段的样品,被解释为峡谷群脊部的细粒浊积体。选取穿过神狐海域峡谷群中第16条海底峡谷的8条测线为研究对象,能够揭示沉积单元1(细粒浊积体)自北向南的空间变化特征,从而进行分布范围的确定。神狐海域沉积过程分析表明,峡谷群脊部的细粒浊积体是北部小型水道侵蚀下伏沉积物并发生再搬运和再沉积的结果。利用区域性覆盖的二维地震资料,本次研究确定了小型水道的北部侵蚀边界。综合GMGS01区块细粒浊积体的地震反射特征、穿过神狐海域东部第16号海底峡谷自北向南的地震反射差异、研究区北部小型水道的侵蚀边界,本次研究利用两点确定一线和相似平行的方法,在整个神狐海域初步确定了峡谷群脊部细粒浊积体的分布范围。细粒浊积体沉积边界的识别,将为从深水沉积的角度探讨神狐海域水合物不均匀性分布提供依据,同时也能进一步揭示该区域峡谷群脊部水合物的成藏机制和富集规律。     

南海西沙海槽沉积物柱MD05-2902细菌多样性

A sediment core MD05-2902 was collected from the deep-sea basin of the Xisha Trough. The vertical distribution and diversity of bacteria in the core was investigated through ten sub-sampling with an interval of 1 m using bacterial 16 S rRNA gene as a phylogenetic bio-marker. Eighteen phylogenetic groups were identified from 16 S rRNA gene clone libraries. The dominant bacterial groups were JS1, Planctomycetes and Chloroflexi, which accounted for 30.6%, 16.6%, and 15.6% of bacterial clones in the libraries, respectively. In order to reveal the relationship between biotic and abiotic data, a nonmetric multidimensional scaling analysis was performed. The result revealed that the δ15N, δ13C, total organic carbon and total organic nitrogen possibly influenced the bacterial community structure. This study expanded our knowledge of the biogeochemical cycling in the Xisha Trough sediment.     

南海神狐天然气水合物系统沉积物中自生黄铁矿的特征研究

南海神狐海域是中国最重要的天然气水合物调查研究区之一,为了解水合物存在对沉积物地球化学环境的影响,对采自神狐海域W19B井位的沉积物样品进行了矿物学和地球化学研究。X射线衍射分析和主量元素结果显示部分层位有异常高含量的硫化物（主要为黄铁矿）。扫描电镜结果表明随着样品深度的增加,黄铁矿的晶面、晶棱更加明显,且集合体形态呈现聚莓→单莓→细粒的变化趋势,扫描电镜还观察到草莓状黄铁矿向细粒自形黄铁矿转化的中间产物。在53.0 mbsf（meters below seafloor）和140.4 mbsf层位均发现异常高含量的黄铁矿。其中140.4 mbsf层位黄铁矿充填有孔虫壳体的现象普遍,并伴有大量柱状黄铁矿产出,可能与有机质和甲烷厌氧氧化相关,但主导作用应为甲烷厌氧氧化,该层位可能位于古硫酸根-甲烷界面（sulfate-methane interface,SMI）附近。根据所得结果,推测地质历史时期中甲烷异常渗漏事件的发生,致使向上的甲烷通量增加,推动SMI上移,导致53.0 mbsf和140.4 mbsf界面处因甲烷厌氧氧化而形成大量黄铁矿。多个黄铁矿富集层的存在可能表示沉积史中曾发生多期次的深部流体渗漏或者天然气水合物的分解活动。     

南中国海神狐海域天然气水合物上覆地层不排水抗剪强度预测

浅层沉积物不排水抗剪强度（Su）是深水作业的关键参数之一。为了获取南海神狐海域首次海域天然气水合物试采区W18-19框体的基本工程地质特征,试采工程准备阶段开展了原位孔压静力触探测试（CPTU）及大量的室内实验。本文将主要基于CPTU计算不排水抗剪强度的基本模型,采用微型十字板、电动十字板、袖珍贯入仪及不固结不排水三轴实验,确定该区域不排水抗剪强度的基本模式,并提出适用于南海神狐钙质黏土层的不排水抗剪强度纵向分布规律计算模型,对该区域水合物上覆层的不排水抗剪强度进行预测。 结果表明,基于总锥端阻力、有效锥端阻力、超孔隙压力的模型系数分为13.8、4.2、14.4。综合考虑地层压实效应和含气情况,本文提出的分段函数预测模型与室内结果的一致性较好,可用于工程设计阶段进行工区不排水抗剪强度纵向分布规律的预测。另外,基于有效锥端阻力的不排水抗剪强度经验模型适应于浅层极软-较硬压实的钙质粘土层,基于超孔隙压力的不排水抗剪强度模型适用于较硬-坚硬的不含气层,而基于总锥端阻力的不排水抗剪强度计算模型则适用于坚硬含气的钙质黏土层。本文提出的分段函数模型有效的提高了经验模型在南海神狐水合物赋存区的适用性,计算结果可为工程安全评价提供支撑。     

2019年南海北部近海水母暴发原因种的分子鉴定

我国水母暴发主要发生在黄渤海和东海海域, 在南海海域较为少见。文章对2019年5月海南海口、文昌和广东茂名等南海北部多处海域的水母暴发原因种进行了形态学观察和分子鉴定。形态学观察结果显示, 海口与文昌附近海域的暴发水母为同一种水母, 其伞部为半球形, 生殖下穴呈梨形突起, 口腕布满丝状物并在末端有1条鞭状附属物, 与鞭腕水母(Acromitus flagellatus)形态相似; 而茂名附近海域暴发水母区别于海口和文昌, 该水母伞部呈较平的半球形, 生殖下穴乳状突起, 口腕无丝状物, 与端棍水母(Catostylus townsendi)形态相似。基于线粒体核糖体大亚基基因(16S rRNA)序列比对, 海口和文昌附近海域暴发水母与东太平洋鞭腕水母相似性为97.5%和97.7%, 茂名附近海域暴发水母与马六甲海峡端棍水母相似性为93.5%。基于线粒体COI基因和16S rRNA基因构建的系统发育树结果表明, 海口和文昌附近海域水母为同一种水母, 与鞭腕水母聚在一支, 而茂名附近海域水母与端棍水母亲缘关系近。结合形态学观察和分子系统数据认为, 海口和文昌附近海域暴发水母为鞭腕水母(Acromitus flagellatus), 茂名附近海域暴发水母为端棍水母(Catostylus sp.)。     

神狐海域Site4B表层沉积物中脂肪酸组成及其碳同位素分布特征

通过对神狐海域表层5个沉积物样品进行脂肪酸组成及其碳同位素分布特征测试和研究,结果表明总脂肪酸含量分布为5.14~8.99 μg/g,碳数分布范围从C₁₂到C₃₂,类型包括正构饱和脂肪酸、支链脂肪酸、单不饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸和类异戊二烯酸等计48种;样品中饱和的短链脂肪酸主要来自细菌与浮游生物,而长链饱和脂肪酸来自陆源高等植物,其比例表明研究海域中海洋细菌与浮游生物输入量远远大于陆源高等植物的输入。支链脂肪酸10me16:0与单不饱和脂肪酸18:1ω9、16:1ω9主要来自硫酸盐还原菌,而单不饱和脂肪酸16:1ω7很大可能来源于硫氧化菌,比较相对含量得出神狐海域表层沉积物为还原环境。样品中检测出8种类异戊二烯酸,主要是植烷酸和17,21-ββ二升藿烷酸,及少量的姥鲛酸,推测为叶绿素a和细菌微生物的共同贡献。     

南海台西南盆地天然气水合物区沉积物的地球化学和微生物特征分析

The Taixinan Basin is one of the most potential gas hydrate bearing areas in the South China Sea and abundant gas hydrates have been discovered during expedition in 2013. In this study, geochemical and microbial methods are combinedly used to characterize the sediments from a shallow piston Core DH_CL_11(gas hydrate free) and a gas hydrate-bearing drilling Core GMGS2-16 in this basin. Geochemical analyses indicate that anaerobic oxidation of methane(AOM) which is speculated to be linked to the ongoing gas hydrate dissociation is taking place in Core DH_CL_11 at deep. For Core GMGS2-16, AOM related to past episodes of methane seepage are suggested to dominate during its diagenetic process; while the relatively enriched δ18O bulk-sediment values indicate that methane involved in AOM might be released from the "episodic dissociation" of gas hydrate.Microbial analyses indicate that the predominant phyla in the bacterial communities are Firmicutes and Proteobacteria(Gammaproteobacteria and Epsilonproteobacteria), while the dominant taxa in the archaeal communities are Marine_Benthic_Group_B(MBGB), Halobacteria, Thermoplasmata, Methanobacteria,Methanomicrobia, Group C3 and MCG. Under parallel experimental operations, comparable dominant members(Firmicutes and MBGB) are found in the piston Core DH_CL_11 and the near surface layer of the long drilling Core GMGS2-16. Moreover, these members have been found predominant in other known gas hydrate bearing cores, and the dominant of MBGB has even been found significantly related to gas hydrate occurrence. Therefore,a high possibility for the existing of gas hydrate underlying Core DH_CL_11 is inferred, which is consistent with the geochemical analyses. In all, combined geochemical and microbiological analyses are more informative in characterizing sediments from gas hydrate-associated areas in the South China Sea.