天然气水合物分解及其生态环境效应研究进展

了解大陆／大洋边缘地区天然气水合物形成与分解及其在海底沉积物、水体及海底化学自氧生物群落中的一系列物理、化学及生物作用有助于我们在全球和区域尺度上探讨天然气水合物分解对气候变化的影响;天然气水合物在碳循环中的作用和大陆边缘流体活动与物质交换机制等问题。从水合物分解与全球变暖、贫／缺氧甲烷氧化作用、自生矿物沉淀、化学自养生物群落等方面综述了水合物的环境生态效应研究进展。天然气水合物的形成／分解及 其对海洋乃至全球环境生态变化的影响,深刻地反映了地球上岩石圈、水圈、大气圈和生物圈之间相互联系与相互作用,生物,特别是微生物对全球CH 4的平衡和自生矿物沉淀至关重要。     

Cascadia边缘与天然气水合物共生沉积物中有机质碳、氮同位素组成及意义

Hydrate Ridge南高点ODP204航次5个站位54个沉积物样品中有机碳C, N同位素组成及C/N比值表明沉积物中的有机质主要来自海洋. 对1245B孔的系统分析表明天然气水合物的发育改变了沉积物中有机碳和氮同位素的成岩演化轨迹, 水合物发育处δ¹⁵N值和C/N比值同时变低, 且δ¹³C值相对较重; 在水合物稳定带内δ¹⁵N值的亏损将近2‰. 水合物发育处沉积物中氮含量的增加和δ¹⁵N值的亏损, 推断可能与天然气水合物发育处沉积物中细菌(包括古细菌)的固氮作用有关. 沉积物中有机质中碳、氮同位素的分布与沉积环境的变化同步响应, 同时亦反映流体活动的变化.     

崖13-1气田有机包裹体研究

通过对琼东南盆地崖１３－１气田陵水组三段储层砂岩自生石英中有机包裹体的类型分布、均一温度及成分等的研究认为,崖１３－１气田天然气开始运移的时间在上新世,运移深度为３．０～３．３ｋｍ,此时尚未形成气藏;大量运聚发生在上新世末—第四纪,运移深度为３．４～３．９ｋｍ,主要聚集期为第四纪。根据有机包裹体的成分特征对储层流体介质及气源进行了初步分析。     

热带东太平洋中国多金属结核开辟区深海成矿环境的氨基酸表征

为了解中国多金属结核开辟区沉积物有机质活性及深海成矿沉积环境特征，使用高效液相色谱（HPLC）法分析了表层沉积物氨基酸的组成状况。结果显示该区表层沉积物中氨基酸与氨基糖含量(干样)均较低，分别在0.30～0.59 mg·g-1及 0.10～0.17 mg·g-1之间。其中以中性氨基酸占绝对优势，占50%以上，其次为酸性氨基酸和含氢氧基氨基酸，分别占17%和11%，碱性氨基酸占9%，芳香与含硫氨基酸均在5%以下,表明深海沉积环境为氧化环境，且偏碱性条件。表征有机质活性的Asp/β Ala、Glu/γ Aba及DI值（（Glu+Phe+Leu+Ala+Val）/ (β Ala+γ Aba)）分别为1.1～1.9，0.8～2.2和1.4～2.9，表明该区有机质成熟度已很高。蛋白氨基酸/非蛋白氨基酸的比值为1.0～2.0，葡萄糖胺/半乳糖胺比值则在1.7～3.0之间变化，表明该海区有机质经过强烈的细菌改造，即海区存在强烈的细菌活动，活性较低，表征了多金属结核有机—微生物成矿的可能性。     

北冰洋沉积物中四醚脂类来源与TEX_(86)指数初步研究

对北冰洋海域11个站位的沉积物进行了四醚脂类(GDGTs)生物标志化合物的浓度及分布特征分析,结合沉积物的TOC及TN含量及同位素组成对GDGTs的来源进行了探讨。对比TEX86-SST与WOA数据库资料,研究区内美亚海盆73°N以南站位以及欧亚海盆ARC5-BB06站的TEX86-SST与SST具有很好的符合性。楚科奇海域68~73°N站位样品和全球海洋TEX86-SST模式一致,与年平均SST具有较好的符合性。白令海区及ARC5-BB06站TEX86-SST与夏季平均SST符合性更好,可能与提供GDGT的古菌夏季的生产力更高,在全年生产力中所占比例大有关。     

楚科奇海表层海水颗粒物组成与来源

对研究区内第五次北极科学考察所取的表层海水颗粒物的浓度、显微组成、有机碳、氮含量及其同位素组成进行了分析。结果表明,楚科奇海域表层海水颗粒物浓度介于0.56—4.01 mg·L-1,具有冰区边缘高于开阔水域的特点。陆架区颗粒有机质相对含量高(TOC:9.78%—20.24%;TN:0.91%—2.31%),有机碳、氮同位素值相对重(δ13C:-23.29‰—-26.33‰PDB;δ15N:6.14‰—7.78‰),有机质主要来源于海洋生物,含有部分陆源有机质;陆坡及北冰洋核心区的颗粒有机质含量,除SR15站外,相对低(TOC:8.06%—8.96%;TN:0.46%—0.72%),有机碳、氮同位素值轻(δ13C:-26.93‰—-27.78‰PDB;δ15N:4.13‰—4.84‰),颗粒物有机质以陆源为主。陆坡区SR15站表层海水颗粒物中异常高的陆源有机质(TOC:27.94%,TN:1.16%;δ13C:-27.43;δ15N:3.81)可能来自源于东西伯利亚的穿极洋流。海冰携带的颗粒物(包括冰藻)是冰区边缘表层海水颗粒物的重要来源,在陆架区海冰融化,向水体中释放了大量生物体;而陆坡区和北冰洋核心区,海冰对颗粒物的贡献以碎屑矿物和黏土矿物为主。     

白令海陆架区柱样沉积物脂类分子特征及其气候变化响应

为探究全球变暖对于高纬度海洋生态环境的影响,对中国第5次北极科学考察在白令海陆架区采集的BL16柱样沉积物中的脂类进行了研究.沉积物中检测到丰富的饱和烃和脂肪酸等化合物,其组成和分布显示,该沉积柱中有机质为陆源和海源混合输入.其中长链正构烷烃和长链饱和正构脂肪酸主要来源于陆源高等植物,饱和异构和反异构脂肪酸主要来源于海洋自生细菌,短碳链正构烷烃、反异构烷烃和烷基环戊烷烃的浓度相互间有较好的相关性,表明其来源较为一致,主要来源于海洋浮游藻类和细菌.海源短链正构烷烃与陆源长链正构烷烃的比值∑C_15-21/∑C_23-33在0.14~0.90之间,表明该沉积柱中正构烷烃主要以陆源输入为主.沉积柱中短链正构烷烃、反异构烷烃和烷基环戊烷浓度,以及脂肪酸中异构、反异构脂肪酸组分与长链饱和正构脂肪酸组分的相对变化与总有机碳含量（TOC）、总氮含量（TN）变化一致,尤其在20世纪70年代以来明显升高,可能反映了海洋初级生产力持续增加的趋势,并且对全球变暖做出了灵敏的响应.      

北冰洋阿尔法脊晚第四纪沉积有机质的来源变化及其古环境意义

为探讨晚第四纪有机碳埋藏情况变化与海冰覆盖和环流等变化之间的关系,分析了北冰洋阿尔法脊08B85-D孔沉积物的Mn和Ca含量、粒度组成、有机碳含量和有机碳δ13C组成。结果表明有机碳含量并不具备冰期-间冰期旋回性,有机碳来源具有4种不同模式,海冰覆盖程度和波弗特环流的强度共同决定了阿尔法脊处有机碳来源的构成,在MIS7内若干时段海冰覆盖极少,极盛的波弗特环流可将陆源有机质直接输送至阿尔法脊处,使沉积有机质中陆地来源占主导,形成了具有地层对比意义的独特信号。在MIS6-MIS1,08B85-D孔有机碳始终以海洋源贡献占主导,与海冰覆盖程度维持在较高水平,限制了陆源有机碳的输送有关,特别是在MIS6和MIS4-MIS3时,海冰很盛,波弗特环流有可能消亡。     

中国第九次北极科学考察中的意外发现——多金属结核

正(1.自然资源部第一海洋研究所,山东青岛 200061;2.自然资源部第二海洋研究所,浙江杭州 310012;3.自然资源部第三海洋研究所,福建厦门 361005;4.中国极地研究中心,上海 200136) 在以我国海洋学家魏泽勋研究员为首席科学家的中国第九次北极科学考察中,意外发现了大范围的多金属结核。在临时增设的11个调查站位(表1),连续站位线距离长度逾越500 km的范围内发现了多金属结核。在DG02站位上,样品由以张     

末次间冰期以来门捷列夫洋脊南部冰盖对细颗粒沉积的控制作用

门捷列夫洋脊南部的粘土矿物沉积具有明确的物源,为追踪该区沉积环境的演变提供了良好的条件。末次间冰期以来,ARC7-E23孔中的粘土矿物记录表现出了非常显著的变化。结合沉积物粒度的端元组份和冰阀碎屑沉积,粘土矿物的变化模式表明,东西伯利亚冰盖(ESIS)的规模可能是控制细颗粒沉积的主要因素。在氧同位素2期(MIS2)和4期(MIS4),门捷列夫洋脊南部可能被ESIS所覆盖,几乎阻挡了所有来自加拿大和拉夫贴夫海陆架的沉积物,但允许大量来自东西伯利亚海陆架的细粒沉积物输入。只有当ESIS消融后,波弗特环流和越极流的相对强度以及搬运作用才成为了控制远源沉积物输入的主要因素。MIS3期的气候条件似乎最适合远源沉积物的输入,不仅提高了表层环流的流通性,也提供了足够多的搬运介质。