深海沉积物和海水碳交换的同位素示踪

深海沉积物和海水碳交换的同位素示踪Ｊ．Ｅ．Ｂａｎｅｒ等海洋沉积物含有较多的有机碳，对上覆水体中有机质的性质有一定的影响．普遍认为，海底沉积物可能是深层水中老而难已测定的溶解有机碳（ＤＯＣ）的来源；另外，放射性Ｃ同位素值（△１４Ｃ）和稳定Ｃ同位素比值（...     

亚得里亚海沉积有机质的来源

亚得里亚海沉积有机质的来源Ｊ．Ｆａｇａｎｅｌｉ等海洋沉积物是大多数浮游植物在海洋透光带产生的下沉有机质的最终归宿。海洋沉积物中有机质的堆积速率与深海初始生产力和沉积速率有关。控制沉积有机质保存的因素复杂，目前还没有完全了解。然而，在成岩作用早期，海洋...     

西太平洋马尔库斯-威克海山区沉积物中生物硅含量分布

分析了大洋40航次在西太平洋马尔库斯-威克海山区山间海盆采集的表层沉积物中生物硅和有机质的含量,并对其分布特征和来源进行了初步的研究。结果表明,马尔库斯-威克海山区附近海域深海表层沉积物中生物硅含量总体较低,含量在0.88%～12.41%之间,平均含量为2.19%,分布上呈现西南含量高,向东北方向递减的趋势;深海表层沉积物中有机碳含量较低,δ¹³C同位素组成分布与生物硅相同。沉积物柱状样的研究表明研究区在过去的100～200 ka期间表层水体中硅质生物的初级生产力是逐渐增加的。     

北极深海沉积物中细菌和古菌群落结构研究

在北极深海沉积物生态系统中,微生物的群落结构由有机质输入、能量的可用性及其他环境因素决定.然而,全球气候变暖及其导致的冰盖提前融化正在影响微生物的多样性.为描述北极深海沉积物中的微生物群落结构及其与环境因素的相关性,我们利用罗氏454对北极深海沉积物样品的16S rDNA扩增子进行了测序,对细菌和古菌群落的丰富度、成分、结构及其系统发育分类地位进行了描述.硫还原和化能有机营养类是细菌群落中的主要类群;而古细菌群落主要是由微生物的关系最为密切的氨氧化奇古菌门(96.66%)和产甲烷古生菌界(3.21%).这项研究描述了北极极点附近深海沉积物(> 3500米)中的微生物多样性,将为以后研究类似环境中微生物代谢过程和途径等功能分析奠定基础.     

深海沉积物分类与命名

详细分析了国内外深海沉积物分类与命名现状,迄今为止深海沉积物分类与命名问题没有很好解决。在调查研究南海、太平洋深海沉积物分类与命名基础上,提出了分类简便、科学合理、量化的深海沉积物分类与命名新方法,应用该方法得出南海东部海域深海沉积物有深海粘土、硅质粘土、钙质粘土、硅钙质粘土、钙质软泥、粘土质钙质软泥、粘土质-硅质钙质软泥、粘土-硅质-钙质混合软泥、粘土质硅质-钙质混合软泥、钙质硅质-粘土混合软泥。这10种沉积物基本上客观地反映了南海东部海域深海沉积物分布的实际情况,分类效果良好。     

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。     

深海沉积物超长取样系统研究进展

深海沉积物作为一种重要的深海环境变化记录载体,是海洋学尤其是深海研究必不可少的基础研究资料.因此如何获得超长、连续、无扰动的沉积物柱状样品是深入开展深海科学研究的关键技术环节,也是我国在深海研究国际竞争中取得优势的主要技术瓶颈之一.通过综述国内外深海超长沉积物取样系统的研究进展,发现当今通用的沉积物取样系统存在诸多技术问题,从而不可避免地对沉积物产生扰动、压缩、断层等破坏.基于深海取样系统研制的国内外发展动态,提出了一种新的结合普通重力取样器对浅表沉积物样品无扰动取样和重力活塞取样器获取超长沉积物的混合型超长沉积物取样系统的设计构想.     

长江口滨岸潮滩柱样沉积物与孔隙水中氮的垂直分布特征

对长江口滨岸潮滩柱样沉积物及孔隙水中NH4^ -N、NO3^--N和NO2^--N的剖面进行了分析。结果表明,沉积物和孔隙水中NH4^ -N,NO3^--N和NO2^--N剖面分布基本一致,其中NH4^ -N含量最高,这说明有机质的降解反应主要是在缺氧或无氧环境中进行的;沉积物中有机质含量与NH4^ -N含量线性相关;NO3^--N和NO2^--N在剖面中以0～20cm变化剧烈,说明表层和深层有机质的降解程度发生改变。     

深海沉积物抗剪强度影响因素及其变化规律

深海沉积物土工力学特性是研发深海海底作业装备的依据。利用现有的深海土工力学原位测量数据和取样分析的成果,采用回归分析方法,得到了沉积物物化组成等参数与抗剪强度的相关关系。研究表明:深海沉积物以粉质土、有机黏土为主,具有高含水率、大孔隙比、低密度等特征;随着埋藏深度的增加,深海沉积物的含水率和孔隙比逐渐减少,湿密度与抗剪强度则呈增大趋势;物理参数与抗剪强度之间有较好的相关关系,含水率、密度及孔隙比与抗剪强度的相关性明显,其中,密度与抗剪强度成正比,而含水率、孔隙比与抗剪强度成反比;以含水率、密度和孔隙比为自变量的多变量回归分析方程能更好地表达沉积物物理特性与抗剪强度的相关关系。     

沉积物中分子扩散系数的几种测定方法

成岩模型描述了沉积物中的物理、化学或矿物变化,可用于描述和预测沉积物间隙水中溶解物质的浓度变化［２］、估算沉积物水界面物质的扩散通量及描述降解有机质的组成。这些模型将扩散过程处理为有效扩散系数（Ｄｅ）,Ｄｅ＝Ｄｓ＋Ｄｂ＋Ｄｉ＋Ｄｗｃ,其中Ｄｓ为分子扩散系数;Ｄｂ为颗粒混合引起的生物扩散系数;Ｄｉ为因底栖生物活动引起的灌溉系数;Ｄｗｃ为浪流混合系数。沉积物间隙水中Ｄｂ、Ｄ１、Ｄｗｃ引起的溶质迁移与Ｄｓ相似,但机理不同。深海沉积物中Ｄｂ、Ｄｉ和Ｄｗｃ一般比Ｄｓ小;而浅海有机质丰富的沉积物中Ｄｉ和Ｄｗ…     

西北冰洋表层沉积物中重金属的赋存形态研究

用连续提取法对选自西北冰洋的32个表层沉积物进行分析,测定了Cr、Cu、Pb在全样中及其在P1-2、P3、P4、P5中的含量.结果表明随着离岸距离增加,水深加深,Cr、Cu、Pb含量呈增高的趋势.研究区陆架沉积物中Cr、Cu、Pb含量分别为60.66、14.77、16.65μg/g;深海沉积物中Cr、Cu、Pb的含量分别为80.40、41.70、25.62μg/g.元素赋存形态分析表明,Cr、Cu、Pb主要赋存在残渣态,残渣态中三元素的含量平均值分别为64.97、19.67、17.56μg/g,占元素总量的比例分别为93.58%、75.02%和83.76%.三元素在各赋存形态中的含量分布是:Cu为残渣态>有机质和硫化物态>铁锰氧化态>可交换及碳酸盐态;Pb和Cr则为残渣态>铁锰氧化物态>有机质硫化物态>可交换态及碳酸盐态.研究区重金属元素在不同赋存形态中的含量分布与北太平洋深海沉积物中类似.     

基于FBG的深海沉积物孔压观测设备研究

随着深海资源的开发,深海沉积物稳定性越来越受关注,原位孔压观测技术作为深海沉积物参数获取的有效手段应当获得足够重视与研究。本文在总结国内外深海沉积物孔压原位观测探杆的基础上,结合FBG传感技术,设计研制一套基于FBG的深海沉积物超孔压观测设备,并开展了近海测试。观测位置海床面下1.5m处,平衡孔压高达5.01kPa。测试期间,其中埋入沉积层0.5m深处传感器准确获取潮汐作用于海底沉积物的超孔压数据,与当地潮汐数据对比,两者相位差为T/4。     

南黄海沉积物中活性铁氧化物对有机碳的保存作用

土壤和沉积物中活性铁对有机质的吸附对有机质具有长期稳定和保存作用,从而在地质时间尺度上缓冲大气CO₂浓度。本文利用连二亚硫酸钠还原性溶解提取活性铁氧化物（FeR）及与之结合的有机碳（Fe-OC）,定量研究了南黄海沉积物中FeR与OC之间的结合方式以及FeR对OC的保存作用,讨论了深度增加对二者相互作用的影响。结果表明,南黄海沉积物中Fe-OC占沉积物总有机碳的份数（f_Fe-OC）为（13.2±7.47）%,即活性铁对OC的年吸附量为0.72 Mt,占全球边缘海沉积物TOC年埋藏通量的0.44%。Fe-OC的平均OC:Fe为4.50±2.61,表明共沉淀作用对有机质的保存起重要作用,且其比值随海源有机质含量增加而增加。Fe-OC稳定碳同位素（δ13C_Fe-OC）结果表明,FeR优先保存活性有机质,但这种选择性随OC:Fe增大而减弱。随深度增加,f_Fe-OC和δ13C_Fe-OC均未表现出显著变化,这与该海域沉积物中有机质活性较低、铁还原作用较弱有关。     

海相沉积物中的氧化作用和有机质保存:来自富有机碳古沉积物的直接实验证据

什么变量控制着海相沉积物中的有机质(OM)保存是当今生物地球化学研究中的一个最复杂和有争议的问题(Hedges等,1999),使均变论的应用复杂化,即不能简单地用现在的现象去解释过去。具体说,氧化作用在形成富有机碳古沉积物(如地中海腐泥)中扮演一个什么角色一直是人们争论的问题。实验室试验研究了氧对现代沉积物OM降解的影响,研究中主要使用了富碳的海岸沉积物,揭示了除最具反应性的部分之外,在缺氧情况下OM降解过程明显缓慢。然而,在氧化性好、有机质缺乏的深海沉积物中可能有不同的趋势,现在我们仍需要弄清在地质年代中是否缺氧条件增强…     

菲律宾海深海海底沉积物声学特性与物理性质相关关系

为研究深海海底沉积物声学特性与物理性质相关关系,于2016年11月在实验室对水深3164～5 592 m的菲律宾海深海海底沉积物柱状样品的声学特性进行测量,获取了沉积物声速、声速比、声阻抗、声阻抗指数等声学特性参数。结合沉积物的孔隙度和密度等物理性质参数,分析了海底沉积物声速、声速比、声阻抗、声阻抗指数与孔隙度、密度的相关关系,建立了该海域海底沉积物声学特性回归方程。研究结果表明:研究区深海数据与浅海回归方程符合度较差,与深海回归方程符合度较好;Hamilton校正方法有助于修正实验室测量引起的温度和压力误差,声速比与Hamilton方程符合度比声速好;声阻抗和声阻抗指数与物理性质参数的相关性优于声速和声速比。此外,研究认为由于海底沉积物的沉积环境较为复杂,其声学特性回归方程存在差异。由于上述差异的存在,在使用基于不同海域数据建立的回归方程进行海底沉积物声学特性预测时,应加以区别对待。该研究丰富了深海海底沉积物声学数据,对促进深海海底沉积物声学深入研究具有一定的借鉴意义。     

从有机碳／矿物表面积比值识别阿拉伯海东南部缺氧带的有机质保存

已公开出版了许多验证沉积物中有机物保存和局部海洋学条件之间关系的研究。然而缺少对不同局部参数［底部水氧（ＢＷＯ）、初始生产力、水柱深度、沉积速率等］重要性的研究。本文尝试通过测定受和不受缺氧水团影响的沉积物中有机碳／矿物表面积比值（ＯＣ／ＳＡ）确定缺氧底部水的存在和沉积物底部有机质量增加之间的一般关系。沿海岸边缘 ,沉积物粒度和有机质百分含量之间为负相关。该关系取决于细粒沉积物对扩散交换的阻抗、细粒沉积物和有机质颗粒间的相似水动力搬运特性或具较高表面细粒沉积物对有机质的吸附。此观察结果已用于解释缺…     

南海表层沉积中深海介形虫分布

南海中、北部111个深海表层沉积物样品中介形虫定量分析表明,介形虫丰度和分异度在1000m以浅的陆坡上部最高,随深度增加碳酸盐溶解作用的加强而显着减少,至3000m,即浮游有孔虫溶跃层深度之下则罕见;埋葬群由67属204种组成,以Krithe占优势,其在样品中的平均含量达38.7%;种群中含典型的大洋性“冷水圈”深海介形虫,显然与经巴士海峡注入南海的太平洋中、深层水密切相关.文内列出了所有属种的深度分布,讨论了各水团中介形虫组合特征.     

胶州湾大沽河口潮间带沉积物中叶绿素和有机质含量的季节变化

为了解胶州湾大沽河口潮间带沉积物中底栖微藻和有机质含量的季节变化,于2010年4月至2011年2月,分4次(春、夏、秋、冬)测定分析了沉积物中的叶绿素含量和有机质含量,并分析了沉积物的粒度组成及现场温度。结果表明,表层(0～2cm)沉积物叶绿素a含量为0.42～6.06mg/kg,有机质含量为0.48%～3.71%;次表层(2～5cm)叶绿素a含量为0.13～3.53mg/kg,有机碳质量为0.31%～3.78%;深层(5～8cm)叶绿素a含量为0.14～1.95mg/kg,有机质含量为0.47%～3.72%。经统计检验和Pearson相关性分析得出,胶州湾大沽河口沉积物中的叶绿素a含量春冬两季最高,夏季和秋季最低;叶绿素a含量与深度和温度呈负相关;与所处潮带、有机质含量、粉砂黏土含量在本实验中均无显著的相关性;有机质含量与季节关系不大,高潮带最高,其含量与粉砂黏土含量呈正相关,与叶绿素含量、深度和温度关系不明显。     

太平洋尘埃的来源

在深海沉积物岩心中保存的风成尘埃提供了以往大气循环和大陆古气候的有价值指标．早期深海表层沉积物研究利用粘土和石英成分及岩石学特征的变化来推断物质来源和搬运机制．Biscaye(1965)和Zimmerman(1975)研究了大西洋粘土矿物．结果表明流水动力是大西洋深海沉积物中最重要的搬运机制。相反，     

南海碳酸盐溶解与深海沉积物类型

根据南海深海沉积物中CaCO_3含量和浮游有孔虫溶解指数的变化,推测南海碳酸盐溶跃层和补偿深度分别为3000m和4000m。结合各种钙质浮游生物壳的被溶蚀现象说明碳酸盐溶解的特征并讨论其主要的影响因素。并认为碳酸盐溶解作用是影响南海深海沉积物类型分布的主要因素,因而提出南海深海沉积物的类型及分析其分布格局。