青藏高原希夏邦马峰地区雪冰有机质的气候与环境意义

从青藏高原希夏邦马峰达索普冰川海拔 6 4 0 0～ 70 0 0m(相当于对流层的中上部 )雪冰中检测出源于自然生物的有机化合物有C15 ～C3 3 正构烷烃、C6～C18的一元正脂肪酸、C2 4～C3 1的正脂族 2 酮及酯 ,但未能发现在对流层下部存在的稳定性较低的化合物 ,显示了对流层中上部与对流层下部在有机组成上不同的一面 .检出了源于石油残余物的姥鲛烷、植烷、C19～C2 9的长链三环萜、C2 4四环萜、C2 7～C3 5 的αβ型藿烷、C2 7～C2 9甾烷以及叠加于生物源上的正构烷烃 ,表明这一偏远的、处于对流层中上部的希夏邦马峰地区已受到人类活动有机质的污染 .污染源不在中国境内 ,而主要与世界上产油量最高的中东地区有关 ,并记录了海湾战争的影响 .一些有机指标与δ18O有很好的对应关系 ,可明显地划分出夏半年 (季风盛行 )和冬半年 (西风盛行 ) ,对本区乃至青藏高原大气环流有指示意义 .夏季风盛行时 ,正构烷烃nC17>nC2 9,正构烷烃的nC2 9/nC2 7,nC2 2 /nC2 1-,nC2 9/nC2 4,C3 0 酮 /C3 0 酯 ,C2 4四环萜 /C2 4三环萜等比值和CPIn 值降低 .而西风盛行时 ,正构烷烃nC2 9>nC17,正构烷烃的nC2 9/nC2 7,nC2 9/nC2 4,C3 0 酮 /C3 0 酯 ,C2 4四环萜 /C2 4三环萜等比值和CPIn 值升高 .     

临夏塬堡黄土地层S1古土壤中的正构烷烃及其古植被意义

运用GCMS,对临夏S₁古土壤剖面连续系统采集的18个有机地球化学样品进行分析研究的结果发现,所有样品的正构烷烃的高碳数部分均有显著的奇偶优势,CPI值达到5.0以上,并且以表征草本植物输入的正构烷烃C₃₁为主峰。结合不同植被区现代土壤样品的分析结果,研究区正构烷烃特征表明即使在第四纪的气候最适宜期的末次间冰期,在甘肃临夏附近的黄土高原发育了草原植被景观。     

湖北清江和尚洞洞顶植物叶片和土壤的类脂物对比及其意义

用GC-MS对湖北清江岩溶地区和尚洞洞顶植物叶片与该洞上覆土壤层中的类脂物进行了分析和对比。在植物叶片中检测出了一系列直链烷烃、脂肪酸、以及丙三醇、植醇和甾醇等类脂物,其中直链烷烃的碳数分布范围大体在C21～C36之间,以C29或C31为主峰且具有奇偶优势;脂肪酸的分布主要集中在中、短链脂肪酸内（C数<23）,以C16为主峰呈单峰型分布且具有偶奇优势;醇的分布很不规则,仅检测出丙三醇,植醇和三种甾醇,没有检测到脂肪酮类化合物。与之相比,洞顶上覆土壤层中检测出更加丰富的类脂物。类脂物具有如下特征:正构烷烃以C31为主峰,还存在低碳数正构烷烃和异构烷烃,如2-甲基、3-甲基、4-甲基、5-甲基、6-甲基、7-甲基、8-甲基等一系列的单甲基支链烷烃,这些支链烷烃显示了微生物的贡献;脂肪酸分布也以低碳数的C16为主峰,且低碳数脂肪酸的含量较植物叶片中明显的增加,同时一些异构和反异构脂肪酸（C14∶0,C15∶0和C17∶0）以及一些单不饱和脂肪酸（C16∶1,C17∶1,C18∶1和C20∶1）也被检测到,也表明土壤中的脂肪酸不仅存在高等植物的贡献,还存在微生物的来源;没有植醇,但出现姥鲛烷和植烷并检测到了一系列脂肪醇化合物,碳数分布在C21～C36之间;检测到一系列的酮,具有奇偶优势,碳数分布范围在C23～C30和C33。高等植物叶片和土壤的差异反映了微生物对高等植物类脂物输入到土壤过程的重要贡献。本研究工作不仅提供了该岩溶地区植物叶片的类脂物信息,还为研究土壤有机质的来源和植物叶片中类脂物在地质过程中的转变提供信息,更为研究岩溶地区滴水和石笋中类脂物的来源提供一定的参考。     

岩溶地区现代土壤与洞穴石笋中单甲基支链烷烃与烷基环己烷对比研究

利用GC-MS（气相色谱—质谱仪）,对采自湖北清江流域和尚洞洞顶的土壤样品与洞内石笋样品进行分析,发现土壤中存在的七个系列单甲基支链烷烃在所有的石笋样品中均可以找到,呈现相似的分布模式,石笋中七个系列支链烷烃有可能来自洞穴滴水携带的土壤中的支链烷烃,但是也不能排除石笋原地生长的微生物的贡献。烷基环己烷的分布在土壤与石笋中呈现了相似的分布模式,但是主峰碳数有所变化,高碳数部分与低碳数部分的相对含量也发生了变化。主要原因可能是微生物选择性降解的结果,也有可能是土壤与石笋中微生物种类分布差异所造成的。本次研究初步显示了相对封闭稳定的洞穴沉积物与上覆土壤层中生物标志化合物的异同。      

天目山泥炭类脂物记录的微生物特征和植被演替

为进一步了解泥炭中微生物特征和植被的变化,对采自浙江天目山的样品进行了类脂生物标志物与有机碳同位素(δ13Corg)的测定。有机碳δ13Corg值整体偏负,显示C3植物占优势的特点。正构烷烃的分布特征表明,大多数样品来源于陆生高等植物和低等菌藻类生物,其中高碳数正构烷烃主要以C29为主峰,显示植被类型以木本植物为主,但草本植物的相对比例也发生了多次变化,且这种变化与有机质的相对贡献量密切相关。在深度100~68cm,不同来源的有机质,特别是低等菌藻类的相对贡献量都相对较少;在深度68~30cm,低等菌藻类生物的贡献逐渐变大;而表层泥炭的有机质主要来源于高等植被,菌藻类的输入较少。泥炭有机碳同位素与类脂生物标志物的综合特征表明,该区植被经历了几次明显变化,并据此可将研究区中全新世以来环境演化分为早(4100~3200aB.P.)、中(3200~700aB.P.)、晚(700aB.P.以来)三个环境演化阶段,其结论与前人的环境演化与全球气候变化研究具有较好的可比性。     

实验模拟氧化条件对微生物四醚脂的环境替代指标的影响

以古菌和细菌细胞膜脂甘油四烷基甘油四醚(GDGTs)为基础建立的古温度指标四醚指数(TEX86)与甲基化/环化指标(MBT/CBT),以及陆源输入指标(BIT)与干旱和盐碱化指标Ri/b,在海洋、湖泊、黄土-古土壤等沉积物的古环境重建中得到了广泛的应用.然而,利用这些微生物分子指标来重建古环境时,氧化等降解因素对GDGTs化合物,尤其是对细菌支链GDGTs的影响目前还不是很清楚.本研究通过过氧化氢模拟不同氧化程度对土壤中GDGTs化合物产生的影响,进而分析古菌和细菌GDGTs不同结构化合物抗氧化能力的差异,了解化学氧化降解对GDGTs各指标的影响.结果表明,古菌类异戊二烯GDGTs抗氧化能力低于细菌支链GDGTs,同时含环的古菌和细菌GDGTs抗化学氧化能力均要低于无环GDGTs.古菌GDGTs古温度指标TEX86在氧化过程中逐渐降低,在氧化条件下沉积的古菌GDGTs的TEX86指标用于古温度的重建存在低估的可能.在以无环细菌支链GDGTs为主的环境中,细菌MBT/CBT指标随氧化程度加深其重建温度基本不受影响.古菌与细菌GDGTs抗降解能力的差异导致陆源输入指标BIT指数随着氧化程度增加而升高,在地质体中应用此指标恢复古陆源输入存在高估的可能性.干旱化和盐碱化指标Ri/b随着氧化程度加深表现出逐渐降低的趋势,从而在应用上也可能存在低估.需要指出的是,实验室用的过氧化氢比自然条件下氧气的氧化作用强得多,本文的结论反映了一种比较极端的状况.     

海相碳酸盐烃源岩评价的地球生物学方法

中国前侏罗纪海相烃源岩评价的难点,在于其通常处于高-过成熟阶段,因而多数传统评价方法不适用.唯一常用的参数TOC（%）,在用于评价碳酸盐岩烃源岩时,其下限值在国内尚有争议.本文旨在寻找另一种途径以补充对此类烃源岩的传统评价方法,为此研究了中上扬子地台及黔湘桂盆地的19个显生宙剖面.我们应用了地球生物学途径,以追踪从生物生活阶段（初级生产力）到死后沉积阶段,再到埋藏保存阶段,有机碳（OC）的产出聚积.应用了四个生物学与地质学的参数,以代表上述三阶段有机碳的产聚状况.本文讨论了上述参数的一系列替代标志,并予以综合,从而建立了与TOC及其他传统方法评价不同的地球生物学评价体系.我们以四川广元剖面为例,进行了地球生物学评价.结果显示,碎屑岩中用地球生物学方法得出的优质烃源岩与高TOC烃源岩一致;但在碳酸盐岩中,地球生物学参数所选中的烃源岩,其TOC范围很广,为0.03%~1.59%,多数小于0.3%.因此我们认为,目前将华南前侏罗纪碳酸岩烃源岩的下限设为0.3%或0.5%,尚有可以进一步商榷之处.     

分子地质微生物学研究方法述评

微生物在诸如海洋、湖泊、土壤、冰川、洞穴等许多生态系统的地质过程中发挥着重要作用,国际上对一些单个生态系统的地质微生物研究进展及微生物类脂物碳同位素组成与碳循环的关系等已部分地进行了总结。从分子水平上总结了地质微生物研究进展,着重从核酸（16S rRNA、DNA）和类脂物（磷脂酸、藿醇）两大方面评述了分子地质微生物学的研究,重点剖析了地质历史时期的甲烷氧化细菌、绿硫细菌、蓝细菌等一些重要微生物类群的类脂物分子标志化合物特征,揭示了当今分子地质微生物研究领域最新的研究方法及其发展动态,指出单体稳定同位素研究和放射性同位素示踪的结合将使分子地质微生物学研究进入一个崭新阶段。     

湖北清江和尚洞石笋脂肪酸的古气候意义

利用气相色谱-质谱联用仪从湖北清江和尚洞石笋中检测出一些正构脂肪酸, 碳数分布范围主要为C₁₄~C₂₆, 主峰碳为C₁₆, 次主峰为C₂₂, 与上覆土壤中以高碳数分子为主的正构脂肪酸分布形式略有不同. 石笋中的脂肪酸除了土壤生态系统提供部分来源外, 洞穴滴水和洞穴内部的微生物也可能贡献了一部分低碳数分子. 不饱和与饱和脂肪酸的比值和氧同位素具有一定的对应关系, 而且高值对应于寒冷气候事件(北大西洋冰筏漂砾事件H1). 这与温度对微生物活动及其生理反应的影响有关. 脂肪酸指标记录的气候事件与前期报道的来源于土壤生态系统中的脂肪醇和脂肪酮记录的气候事件有一定差异, 可能是不同类脂物分子的地球化学行为差异和生态系统生物组成差异的体现.     

遗迹化石Zoophycos中的微生物和分子化石

在广西来宾瓜德鲁普世(中二叠世)茅口组下部深灰色粒泥灰岩中发育丰富的遗迹化石Zoophycos, 在Zoophycos的蹼层中发现丰富的螺旋菌状、球菌状微生物化石, 它们的大小在0.4~3.0 μm之间. 在富含Zoophycos(复合遗迹组构指数为4)的粒泥灰岩样品中, 检测到的分子化石有: 正构烷烃(主峰碳为C₁₈, 无明显的奇偶优势)、无环类异戊二烯烷烃(如姥鲛烷Pr, 植烷Ph等)、长链三环萜烷、五环三萜烷(藿烷系列)、甾烷、长链烷基环己烷、二苯并噻吩、苯并萘并噻吩、苯并二苯并噻吩等. 姥植比(Pr/Ph)小于1和大量含硫有机化合物的存在(噻吩系列)显示出沉积物中存在较多的还原态的硫, 反映还原条件. 这些特征可能与硫酸盐类还原菌有关. Zoophycos蹼层中高丰度微生物化石和分子化石的发现表明, 遗迹化石Zoophycos可能是其造迹者精心构筑的多功能花园, 在花园中, Zoophycos的造迹者在不同的蹼层中培植不同的微生物, 这些微生物与Zoophycos的造迹者在其生活期间可能在食物链、氧化还原等方面为密切相关的互利共生群落.