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。     

西太平洋富钴结壳超微化石与分子化石地层划分及对比

对具典型三层构造的西太平洋海山群富钴结壳样品进行了钙质超微化石地层学研究,获取了富钴结壳从内层致密层、中间疏松层到外层较致密层的生长时代:CM1D03为晚古新世-早始新世、始新世中期、中中新世-更新世;CM3D06分为晚古新世-早始新世、中始新世-晚中新世、上新世-更新世。对富钴结壳壳层的甾烷系列分子(C27、C28、C29)进行了检测并计算了相对含量,结果表明,两块富钴结壳的甾烷分布构型在结壳生长时代上具有一致性:晚古新世-早始新世,呈反"L"型分布;中始新世呈C27优势的"V"型分布;中新世-更新世呈C29优势的"V"型分布。甾烷分布构型的变化与古海洋环境演化造成的海底甾烷输入波动有关,具有一定的时代特征钙质超微化石和分子化石地层学划分方法在富钴结壳层主要生长时代及生长间断的界定上具有一致性,可以用于富钴结壳的地层划分和对比。     

南极半岛东北海域表层沉积有机质来源及其沉积环境

采用气相色谱-质谱技术对南极半岛东北海域海底表层沉积物的总有机碳、有机质碳同位素(δ13 Corg)和生物标志化合物等进行了测试分析。研究区表层沉积物总有机碳TOC平均值高于现代深海沉积物中的平均含量。δ13 Corg的变化说明该海域有机碳来源呈海洋水生生物来源和陆源混合的特征。正构烷烃的峰型分布、主峰碳、饱和烃轻重比C-21/C+22和(C21+C22)/(C28+C29)、甾烷组合和藿烷组合证实研究区西部表层沉积物有机质来源以陆源高等植物为主,其陆源可能来自于附近的南极半岛和南舍得兰群岛;研究区东部表层沉积物有机质来源偏以海源为主,且以低等浮游生物、藻类及细菌生物等海源输入为主。碳优势指数(Carbon preference index,CPI)、奇偶优势指数(Odd-even Predominance,OEP)和甾烷C29ααα20S/(20S+20R)比值显示研究区D1-7站位和D5-9沉积物有机质演化程度较高,D5-2和D2-4站位的有机质演化程度低,其他站位介于中间状态。饱和烃中姥鲛烷、植烷及其比值(Pr/Ph)等组合显示研究区西部以氧化-弱还原的沉积环境为主,其可能是受高温低盐别林斯高晋海水流和附近火山喷发的影响所致;研究区东部以还原—强还原沉积环境为主,可能是受低温高盐的威德尔底层水(WSBW)和威德尔海深层水(WSDW)影响所致。     

秋茄和榕树叶片中正构烷烃分布和单体化合物δ13C值及其光合作用

对深圳福田、阳江、海南新竹红树林秋茄Kandelia candel及海口榕树Ficusm icrocarpa叶中类脂物进行萃取,分离出正构烷烃,通过气相色谱(GC)及色谱-质谱(GC MS)分析,测出了正构烷烃的碳数分布和相对含量.气相色谱-稳定同位素比质谱仪(GC-IRMS)测定了正构烷烃单体化合物的稳定同位素组成δ13C.秋茄叶和榕树叶正构烷烃的碳数分布均为C17C33,主要集中在C23-C31(＞90%).化合物含量最高为C27的有深圳福田秋茄、海南新竹秋茄、海口榕树,而阳江秋茄为C25.单体化合物的稳定同位素δ13C深圳福田秋茄为-31.42‰-34.48‰,阳江秋茄为-31.69‰-33.62‰,海南新竹秋茄为-30.30‰-33.04‰,海口榕树为-29.92‰33.56‰;平均值分别为-32.95‰、32.67‰、31.67‰、-31.74‰.结果表明,秋茄和陆地植物榕树的光合作用都是通过C3途径,是典型C3植物.     

中太平洋富钴结壳中生物标志物、有机碳同位素地球化学及其古海洋环境意义

利用2003年大洋DY105-12,14航次在中太平洋海山获取的KXD28富钴结壳样品,采用气相色谱(GC)内标法对该结壳样品的分层样进行了可溶有机质(氯仿沥青“A”)及其族组成(饱和烃、芳烃、非烃)、正构烷烃、类异戊二烯烃的定量分析,并结合总有机碳(TOC)及有机碳同位素(δ¹³C)分析,探讨了结壳样品有机质来源及富钴结壳组成与生长环境之间的关系。结果表明:(1)富钴结壳中有机质生物母源主要为海洋生物和菌藻类,并混有少量陆源物质;有机碳同位素同样也指示了海洋水生生物碳同位素特征;(2)KXD28结壳从底层到最外层有机碳同位素发生了很大变化,结壳中有机碳同位素组成变化与结壳生长过程中的海洋环境气候相符合:富钴结壳生长前期δ¹³C组成由正变负,对应全球气候变冷,南极底层流向太平洋挺进;而富钴结壳生长后期δ¹³C逐渐偏正,与全球气候变暖和南极底层流萎缩相关联。     

泸沽湖沉积物正构烷烃分布特征及其古植被意义

利用气相色谱-质谱联用仪从泸沽湖沉积物中检测出丰富的正构烷烃系列分子化石,泸沽湖沉积物正构烷烃分布特征可归纳为双峰前峰型和双峰后峰型,说明泸沽湖沉积有机质母质来源为混源。较高丰度的中等长度正构烷烃及Paq和(C15+C17+C19)/(C27+C29+C31)比值等指标指示挺水植物及沉水/漂浮植物等水生植物贡献量较大,同时,也说明较大的内源输入可能是泸沽湖TOC含量较高的原因之一。主峰碳及正构烷烃代用指标(C27+C29)/(C31+C33)比值和ACL指示泸沽湖沉积有机质木本植物输入量占优势,这与现今泸沽湖流域植被类型特征相符。纵向上,(C27+C29)/(C31+C33)比值和ACL没有明显的阶段性和趋势性变化,反映出正构烷烃记录的泸沽湖流域草本植被与木本植被相对变化不明显。不同沉积时期正构烷烃分布特征有所不同。3万年以来泸沽湖流域植被演化特征可以分为3个阶段:30~20cal.kaBP气候偏干冷,沉积有机质母质主要为低等水生生物和藻类,沉水和漂浮植物也有较大贡献;20~5cal.kaBP为相对暖湿的气候环境,陆源高等植被对泸沽湖沉积有机质的贡献增加;5~0cal.kaBP(对应剖面205~0cm)气候有变冷干的趋势,沉积有机质物源以低等水生生物和藻类为主,同时,具有较多高等植物和沉水/漂浮植物输入。泸沽湖流域12kaBP为干冷气候时期,这在时间与气候特征上与YD事件相符,可能是西南季风对YD事件的响应。     

南海和冲绳海槽沉积物的生物标记化合物

本文对南海深海和冲绳海槽二个柱状样进行了正构烷烃、甾烷和萜烷生物标记化合物分布特征的研究。由于它们所处的沉积环境和生源母质上的差异,反映在正构烷烃的CPI值、C_(17)和C_(18)的含量、轻重烃比值、化合物构型的转化、有机质的成熟度和17α(H)-22,29,30-三降藿烷与18α(H)-22,29,30-三降新藿烷的比值等地球化学参数上的差别。冲绳海槽沉积物的多源性决定了其有机组分的特殊性,如生物来源的C_(17)和C_(18)量占有优势,有机碳含量(1.0—1.3％)高于南海样(0.3—1.0％),重排甾烷量少,生物构型的ββ藿烷已转变成地质构型的αβ藿烷和βα型莫烷化合物。     

环渤海地区河流河口及海洋表层沉积物有机质特征和来源

2013年8月采集了环渤海地区35条主要河流河口表层沉积物样品,12月采集了渤海与北黄海24个表层沉积物样品,分析了其生物地球化学指标:总有机碳(TOC)、总氮(TN)、有机碳同位素(δ13C)和氮同位素(δ15N),探讨该区域表层沉积物有机质特征及组成。研究表明:河流河口表层沉积物有机碳同位素(δ13C)值在–26.4‰—–21.8‰,平均值为–24.5‰;渤海表层沉积物有机碳同位素(δ13C)值在–23.8‰—–21.7‰,平均值为–22.3‰。河口表层沉积物TOC含量在0.06%—3.87%,平均值为1.31%;渤海表层沉积物TOC含量在0.52%—2.09%,平均值为1.08%。河流δ13C富集较轻,偏向陆源;海洋δ13C富集较重,偏向水生有机质来源。河流河口表层沉积物的δ13C值差异较明显,最大值与最小值相差4.6‰,但是流域地理位置距离近的河流δ13C值差异不大。河流河口表层沉积物δ15N在1.5‰—10.2‰,平均值为5.5‰;渤海表层沉积物δ15N在4.4‰—5.6‰,平均值为5.0‰。河流表层沉积物δ15N范围比渤海表层沉积物δ15N范围广,原因是河流受陆源有机物影响,且陆源有机物来源差异大。海洋表层沉积物δ15N相对均一,说明海洋表层沉积物δ15N受物源影响较小,体现了水体中有机质的转化和微生物活动对氮同位素的影响。本研究中表层沉积物的δ13C与δ15N没有明显的相关性,也体现了陆源有机质输入的影响。根据经典的二元模式计算,35条河流陆源有机质的贡献比例范围为10%—90%,平均值为60%;渤海陆源贡献比例范围为10%—50%,平均值为20%。河流有机质的来源以陆源有机质为主,水生有机质为辅。渤海有机质的来源以水生有机质为主,环渤海河流的陆源输入也有重要贡献。需要指出的是,有机碳同位素(δ13C)、氮同位素(δ15N)和Corg/Ntotal对有机质来源判别有一定局限性,虽然稳定同位素有示踪性,然而其成分仍然不可避免地受到生物地球化学等过程的改造,在使用稳定同位素技术示踪物源时,须小心谨慎。     

黄河悬浮颗粒物中类脂生物标志物的组成和稳定碳同位素分布特征及来源研究

类脂生物标志物是古环境、古气候研究中一类常用的生物标志物,其稳定碳同位素性质能反映母源先质的来源以及温度、湿度等信息。在中国,类脂生物标志物分子稳定碳同位素对母源体的指示意义的研究大多局限于现代表层土壤中且存在区域限制性,河流中的研究工作较少。本研究以黄河为例,自2011年6月~2013年7月期间采集了黄河下游东营站12个表层悬浮颗粒物样品,利用13 C同位素确证了不同类脂生物标志物来源的指示意义。其中长链正构烷烃的δ13 C值在两年调查研究中均呈现冬、春季相对偏正,夏、秋季偏负的季节性变化趋势,且与长链正构烷烃CPI25~33值呈显著的线性负相关,显示了正构烷烃受到偏正的烃源沉积岩贡献。长链脂肪酸(n-C28、n-C30)的δ13 C值无明显的季节性变化,且CPIΣ24~32较低,范围分别为-31.4‰~-32.1‰和-31.1‰~-32.2‰,表明黄河悬浮颗粒物中脂肪酸主要来源于中国北部以C3植被覆盖为主的黄土土壤有机质的贡献,受季节更替新鲜植被源贡献较少。短链n-C17烷烃的δ13 C值季节变化明显,在夏、秋季显示出了明显的偏负的水生藻类源信号,而短链n-C16、n-C18脂肪酸在很大程度上受到δ13 C偏正的水体异养微生物的贡献。     

应用生物标志物参数定量判识热水沉积古环境

利用气相色谱-质谱(GC-MS)对西成矿田泥盆系热水沉积岩和重庆城口震旦系正常沉积岩中的生物标志物进行了测定,并通过多元统计方法对两种环境中的多种生物标志物参数进行了聚类和判别分析。结果表明:(1)热水沉积岩和正常沉积岩中的有机质饱和烃/芳烃平均值分别为4.64和1.10,正构烷烃的碳优势指数CPI平均值分别为1.35和1.11,ΣnC22-/ΣnC22 为3.17和0.74,nC21 22/nC28 29平均值分别为4.29和1.61,Pr/Ph平均值分别为0.44和0.28,C29-/C30 平均值分别为7.41和0.98,C21/αβC30平均值分别为4.32和0.31。(2)热水沉积岩中的有机质具有高饱和烃、低芳烃,饱和烃馏分中低分子量生物标志物含量较高而高分子量生物标志物含量较低的特点。ΣnC22-/ΣnC22 和nC21 22/nC28 29可能反映西成矿田硅质岩形成时的特殊的热水沉积古环境,三环萜烷C21/αβC30藿烷值可能是热水沉积环境的一个较好的指标。(3)以ΣnC22-/ΣnC22 、nC21 22/nC28 29、Pr/Ph和C30αβ藿烷/ΣC29甾烷4个参数建立的两类判别函数可以定量判识热水沉积古环境。     

南海北部和海南岛附近海域表层沉积物中有机质的分布和降解状态的差异

利用气相色谱法对南海北部和海南岛附近海域表层沉积物中正构烷烃(n-alkanes)和脂肪酸进行测定和分析,结合粒径、比表面积(specific surface area,SSA)、有机碳(OC%)、碳稳定同位素(δ~(13)C)等参数研究有机物来源和降解状态,并对其影响因素进行分析。研究结果表明:沉积物主要以粉砂为主,平均粒径分布范围在10.97—517.21μm之间,选取的16个站位的比表面积平均值为8.05m~2/g,最大值是S23站位的24.46m~2/g,最小值是S29站位的1.73m~2/g,OC%含量在0.15—1.18之间,δ~(13)C值为–23.05‰—–21.24‰。沉积物中正构烷烃碳链的分布范围是nC_(14)—nC_(33),低碳数峰群以nC_(16)、nC_(18)为主峰碳且具有偶碳数优势,高碳数峰群以nC_(29)为主峰碳。脂肪酸的碳数分布范围是nC_(14)—nC_(30),低碳数单峰型分布,短链饱和脂肪酸(short chain saturated fatty acids,SCSFA)和单不饱和脂肪酸(monounsaturated fatty acids,MUFA)的含量占总脂肪酸含量的70%以上,长链饱和脂肪酸(long chain saturated fatty acids,LCSFA)的含量不到10%,据此说明这两个区域有机质均以海源输入为主。在有机物保存和降解方面,海南岛附近海域有机质载荷(OC/SSA)和δ~(13)C之间的正相关,表现了良好的陆源和海源的有机物更替,但是珠江口附近海域系列样品却未见相似过程。不仅在物源更替方面,在有机质降解特征上珠江口附近海域中的有机物与海南岛附近海域和南海陆架深水区也有很大的差别。海南岛附近海域和南海陆架深水区有机质的降解符合一般规律,随着水深的增加降解程度逐渐变大,然而珠江口附近海域随着水深的增加有机质却越来越"新鲜"。结合前人对珠江口附近海域黏土矿物组成的研究,本文认为珠江口附近海域沉积物中有机质之所以会出现上述"异常"可能是因为该研究区域黏土矿物对有机质选择性吸附所导致。     

我国几种常见润滑油的指纹分析

采用气相色谱/质谱方法(GC/MS)对7 种常见润滑油中的生物标志化合物(正构烷烃、姥鲛烷、植烷、甾烷、萜烷、多环芳烃)进行定性分析, 并基于其生物标志化合物指纹信息进行了多元统计分析。结果表明, 润滑油的气相色谱图中不可分辨的混合物(UCM)具有明显优势; 润滑油中含有丰富的甾、萜烷类稠环生物标志化合物, 仅含有非常少量的饱和链烷烃(正构烷烃、姥鲛烷、植烷)和多环芳烃类(目标多环芳烃、烷基化多环芳烃、二苯并噻吩同系物)生物标志化合物; 基于甾、萜烷类生物标志化合物指纹信息的主成分分析与聚类分析所得的结果高度一致, 均可用于有一定差异的润滑油的鉴别分析。     

天然海藻场沿岸表层沉积物有机质的分布特征与来源

海藻场是生物多样性最高的生态系统之一, 其内部的沉积物有机质是支撑海藻场生物多样性的重要物质基础之一。本研究以浙江省嵊山岛北部无人村沿岸的天然海藻场为研究对象, 在大型海藻凋落期6~8月采集沉积物和端元生物样本, 分析了沉积物样本的粒径组成、总有机碳 (TOC)、总氮(TN)、碳氮比值(C/N)和碳氮稳定同位素(δ¹³C和δ¹⁵N), 通过贝叶斯稳定同位素混合模型评估了沉积物有机质的来源及变化规律。结果显示, 1)海藻场沿岸沉积物中粉砂占比最大, 砂的占比最低, 沉积物类型为黏土质粉砂; 2)沉积物TOC、TN、C/N、δ¹³C和δ¹⁵N范围分别为0.70%~2.41%、0.11%~0.41%、5.53~6.48、–21.79‰~–19.60‰和1.56‰~4.26‰, 在空间分布上, TOC与TN含量均随离岸距离增加而下降; 3)沉积物粒径组成、C/N比值、δ¹³C和δ¹⁵N之间的关系显示沉积物有机质主要来源于大型海藻和浮游植物的混合贡献; 4)根据贝叶斯同位素混合模型计算结果显示, 大型海藻对沉积物有机质贡献率在2.30%~45.60%, 在空间分布上, 大型海藻对沉积物有机质的贡献率随离岸距离增加而下降; 5)海藻碎屑产生量和沉积物有机碳沉积量评估结果显示, 大型海藻产生的碎屑有机质中有11.98%进入海藻场及沿岸海域的表层沉积物中。本研究为评估海藻场碎屑的产生规模和时空分布, 以及渔业资源养护功能提供了数据支撑。     

海面溢油不同油品特征比值的一致性研究

以实际溢油案例中出现的4种油品为对象,利用GC/MS分析手段研究了不同油品之间的正构烷烃、多环芳烃和甾烷萜烷的分布特征和特征比值的一致性。结果表明:(1)不同油品指纹的正构烷烃特征比值CPI,萜烷类特征比值C31αβ(S/(S+R))、C32αβ(S/(S+R))、C33αβ(S/(S+R))、C34αβ(S/(S+R))和甾烷类特征比值C29甾ααα(S/(S+R))差异性不明显,可能会出现一致性;(2)不同油品指纹的多环芳烃特征比值存在明显差异,基本不存在一致性问题;(3)在油指纹鉴别过程中,要考虑到特征比值参数的稳定性,同时考虑不同油品指纹特征比值可能出现的一致性问题。     

碣石湾表层海水油指纹特征参数研究

本文通过2012年5月份和9月份两次采样,研究了碣石湾表层海水油指纹特征参数的大小和差异。结果表明:5月份碣石湾表层海水正构烷烃呈单峰分布,主峰碳为n-C16,9月份海域海水正构烷烃呈双峰型,前峰明显高于后峰,5月份表层海水受到油类影响,9月份表层海水同时受到油类污染和陆生高等植物的影响。在碣石湾表层海水的甾烷和萜烷中,5月和9月份碣石湾表层海水17α(H),21β(H)-藿烷(C30)为主要成分,其次为17α(H),21β(H)-30-降藿烷(C29);胆甾烷(C27甾烷)和乙基胆甾烷(C29甾烷)的ααα占优,甲基胆甾烷(C28甾烷)含量相对较低。     

珠江口不同沉积有机质的来源及相对含量

通过分析珠江口表层沉积物的C、N元素及C、N稳定同位素,发现其总有机碳(TOC,干重％)含量为0．06％-1．02％,其中深圳湾-内伶仃岛-澳门和珠海附近海域及香港、大亚湾附近海域表层沉积物中的TOC含量较高。总氮(TN,干重％)含量为0．03％-O．19％,TOC和TN的比值范围为1．36-7．84,反映了沉积有机质的混合来源。沉积物的^15N值为3．86‰-6．39‰,δ^13Corg值为-24．76‰--21．98‰,表明珠江口的沉积有机质主要来源于海洋有机质和陆源有机物。从河口向西,δ^13Corg值偏轻,表明由河流带入的陆源有机质受科氏力作用主要在珠江西岸沉积。     

白云凹陷不同相带烃源岩地球化学特征及成藏贡献

根据烃源岩生物标志化合物、孢粉藻类组合及分析,并结合整体沉积背景,分析白云凹陷不同相带烃源岩的地球化学特征,并确定不同相带烃源岩的成藏贡献。研究表明,文昌组中深湖相烃源岩有机质丰度属于中等级别,有机质类型为Ⅱ_1型,来源为藻类等水生生物,其干酪根δ~(13)C值最轻,δ~(13)C值-28‰。恩平组浅湖相和文昌组浅湖相有机质均来源于陆源高等植物,干酪根δ~(13)C值约为-27‰,有机质丰度属于中等-极好级别,有机质类型为Ⅱ_2-Ⅲ型。恩平组海侵湖相烃源岩富海相沟鞭藻及三芳甲藻甾烷,干酪根δ~(13)C值最重,约为-25‰。白云凹陷原油δ~(13)C值主要介于-28‰～-27‰,主要来源于文昌组和恩平组的浅湖相烃源岩,原油类型的分布受沉积相带的控制,个别近洼陷的井存在文昌组中深湖相烃源岩的贡献,恩平组海侵型烃源岩对成藏几乎无贡献。     

海南八门湾红树林柱状沉积物中有机生物标志物的分布和降解

对海南岛红树林柱样中有机生物标志物等生物地球化学参数进行了初步研究.结果显示红树林中有机碳(OC)与总氮(TN)比值范围为5.35-7.47,碳稳定同位素(δ13C)值范围为-25‰--22.9‰.脂肪酸与正构烷烃浓度分布范围分别为7.8-21.8μg·g-1(干重)和3.2-25μg·g-1(干重).在表层沉积物中,红树林植物、细菌与浮游生物的脂肪酸生物标志物各占总脂肪酸的25.4%、12.9%和7.5%,结合较低的OC/TN比值和较高的δ13C值,表征了当地微生物和外源浮游植物的有机质贡献.各类脂肪酸在柱样中表现出不同的降解特征:多不饱和脂肪酸(PUFAs)优先被降解,而长链脂肪酸(LCFAs)则较为稳定,没有明显的降解.碳优势指数(CPI)和平均碳链长度(ACL)显示,埋藏深度越深,有机物的生物化学改造程度越大.     

海南儋州湾红树林区沉积有机质来源及碳储量

本文测定了海南儋州湾南岸柱状沉积物的粒度、总有机质参数(TOC、C/N和 δ13C)和类脂生物标志物含量,并通过端元混合模型使用红树植物特征标志物蒲公英萜醇含量、长链正构烷烃含量和δ13C值半定量区分了海南儋州湾南岸沉积有机质来源,尤其是红树林的贡献.另外,通过估算沉积物的有机碳储量来评估儋州湾红树林区域的储碳能力.在...     

Logatchev热液场附近表层沉积物中有机质的组成特征、来源及其影响因素

利用2005年"大洋一号"科学考察船电视抓斗采样器采集的表层沉积物样品,对大西洋洋中脊Logatchev热液场附近7个站位表层沉积物样品中的烷烃组分进行了定量分析,并结合总有机碳(TOC)及C稳定同位素(δ13C值)分析,探讨了表层沉积物中有机质的组成及可能的来源和影响因素.结果表明:表层沉积物中正构烷烃组分以低碳数化...