生物标志物及其碳同位素在冷泉区生物地球化学研究中的应用

甲烷通量在很大程度上控制着海底冷泉区生物地球化学过程及生态系统。缺氧甲烷氧化(AOM)作用是消耗CH4的一种重要途径,主要是由甲烷氧化古菌和硫酸盐还原菌共同调节的,其反应机制及碳循环可以利用生物标志物及其碳同位素比值来表征。这两种微生物所产生的特定生物标志物都具有相对负的δ13C值,且硫酸盐还原菌生物标志物的δ13C值要比古菌的略偏正,说明在AOM过程中,甲烷碳从古菌到细菌的传递。甲烷通量决定海底冷泉区微生物群落结构,通量高时以ANME-2古菌群落为主,而OH-AR和BIPH两个生物标志物指标可以指示古菌群落结构变化。所以,利用生物标志物及其δ13C值不仅能够证明AOM作用的存在和反应机制,还可以对冷泉区(尤其是古冷泉区)环境及微生物群落结构进行分析和重建。     

流体剖面上溶解硫酸盐的含量能否反映原地甲烷通量

在天然气水合物稳定带中,受生物地球化学因素制约的甲烷通量是控制天然气水合物分布和含量的关键。我们将通过非保压岩心和保压岩心数据进行说明,这些数据分别来自孟加拉海两个海盆：克里希纳河－哥达瓦里河盆地（K—G）和印度东南部近海的Mahanadi盆地（水深9001170m）,以及位于安达曼海（水深1600m）的1个站位和卡斯卡底古陆（水深890m）的水合物脊上的2个站位。以上所有站位都发现了天然气水合物存在的证据,但每个站位水合物的含量、分布和含水合物沉积物的结构各不相同。     

硫酸盐还原菌对海水状态和碳钢腐蚀行为的影响

采用溶液环境参数和电极电化学参数测量技术研究了海水中硫酸盐还原菌生长和衰亡过程对溶液状态和D36碳钢腐蚀过程的影响。结果表明,硫酸盐还原菌通过新陈代谢作用把溶液中的硫酸盐转化为硫离子而增大了氧化还原电位和酸度,并导致D36钢的腐蚀电位负移和腐蚀速度增加。极化曲线和电化学阻抗谱证实,虽然金属腐蚀过程在上述过程中并未发生机理性变化,但阳极过程和部分阴极过程的加速是腐蚀速度增加的主要原因。上述结果同时表明．硫酸盐还原菌本身和新陈代谢中间体并未直接参与腐蚀过程,主要是通过产生的硫离子改变溶液状态来加速腐蚀过程的。     

硫酸盐-甲烷界面与甲烷通量及下伏天然气水合物赋存的关系

硫酸盐-甲烷界面在富甲烷和含天然气水合物的海洋沉积区已经成为一个重要的生物地球化学识别边界。在硫酸盐-甲烷界面之上,沉积物中的硫酸盐因参与分解有机质和甲烷厌氧氧化反应而被消耗,而其界面之下沉积物中的甲烷则不断生成,含量逐渐增加。根据该界面附近硫酸盐浓度和甲烷浓度的变化特征,可以判断该区甲烷流体通量的大小,从而指示下伏天然气水合物的可能赋存状况。南海北部陆坡的柱状沉积物孔隙水数据的分析显示,硫酸盐-甲烷界面埋深比较浅,表明该海域的甲烷通量较高。这种高甲烷通量很可能是由下伏的天然气水合物所引起的,并暗示着该区下伏海底可能有天然气水合物沉积层赋存。     

沙尘气溶胶粒子表面变性对云滴形成过程的影响

利用1997年5月14日辽宁省气溶胶和云滴谱航测资料,讨论了沙尘气溶胶粒子表面变性产生的不溶性沙尘粒子外包可溶性硫酸铵层的混合气溶胶粒子作为凝结核的增长规律,计算了由混和核形成的云滴谱特征,并与纯硫酸铵盐核进行对比.结果表明:混和核上初期形成的云滴谱型比纯硫酸铵盐核上初期形成的云滴谱型要宽,更接近实际观测到的云滴谱分布.     

南海北部神狐海域现代沉积物中硫酸盐还原菌和硫氧化菌的检出:脂肪酸生物标志物的指示

对南海北部神狐海域Site 4B站位现代沉积物中脂肪酸组分进行了分离,主要讨论了支链脂肪酸和单不饱和脂肪酸的来源,认为i/a-C15∶0、i/a-C17∶0、16∶1ω5和18∶1ω9来自硫酸盐还原菌(SRB),而16∶1ω7t/c和18∶1ω7来自硫氧化菌(SOB)。沉积物中SRB和SOB分布形式可能和硫酸盐还原作用生成硫化物、硫化物又被氧化生成硫酸盐和元素硫、元素硫歧化作用生成硫化物和硫酸盐有关,并在整个硫循环系统中SRB起到主导作用;而在95~97cm层位剧增的SRB和SOB生物量与站位附近底辟构造活跃带来深部大量的营养流体有关。     

华南李家沱剖面寒武纪纽芬兰世海水氧化还原性质演化及其驱动因素

大气-海洋含氧量的演化对埃迪卡拉纪-寒武纪转折期的后生动物大爆发事件具有重要影响.为探讨寒武纪纽芬兰世中国南方海洋氧化还原性质的演化及其初级生产力、海水硫酸盐浓度等演化驱动因素, 分析了李家沱剖面纽芬兰世留茶坡组和小烟溪组微量元素、有机碳含量、有机碳同位素、总硫含量、黄铁矿硫同位素等.该剖面沉积于斜坡-盆地环境且出露齐全.该剖面上V/Sc、Th/U及Mo、U、V、Ni、Cu等元素的富集系数呈现出5个变化旋回, 其中留茶坡组中上部和小烟溪组中部各存在一氧化环境段, 其余层段处于缺氧环境, 而Re/Mo则显示仅在小烟溪组中部水体出现过短暂的氧化环境和含有游离H₂S的硫化环境, 其余层段处于没有游离H₂S的缺氧非硫化环境.Ba、Ni、Cu、Zn、Cd等微量元素的富集系数及TOC表明: 留茶坡组的有机质沉降量和埋藏量都明显小于上覆小烟溪组; 而在小烟溪组中, 其中部有机质的沉降量和埋藏量最低, 下部最高, 上部次之.TOC/TS、TS以及黄铁矿硫同位素的垂向演化趋势等都显示李家沱剖面纽芬兰世大都处于低海水硫酸盐浓度环境.低海水硫酸盐浓度是造成李家沱剖面纽芬兰世缺氧水体未富集游离H₂S的主要原因.大气含氧量的升高是导致李家沱剖面小烟溪组中部出现短暂氧化环境以及近硫化环境的主要原因.      

微生物成因白云石研究进展

"白云岩问题"一直是沉积地质学研究的热点和难点之一,白云岩在我国和世界范围内都是重要的油气储层。因此,深入认识白云岩成因对于碳酸岩油气勘探具有重要参考意义。白云岩成因有多种解释模式,如萨布哈蒸发模式、渗透回流模式、埋藏调节模式、混合水模式、潮汐泵模式等。近几十年来,随着低温白云石研究的不断深入,微生物白云石模式作为一种新的成因模式被提出并不断被完善。本文回顾了微生物成因白云石的研究进展,总结了低温白云石形成的3个动力学障碍(镁离子的高水合能、硫酸根的存在、碳酸根离子的低浓度和低活度),简要介绍了微生物成因白云石模式的建立、微生物成因白云石的生长过程及发育特征,系统分析了微生物在白云石形成过程中的调节作用,指出微生物(如硫酸盐还原菌、古甲烷菌)的存在可以改变溶液中的离子平衡,进而有利地克服白云石形成过程中的动力学障碍,并列举了低温微生物成因白云石的氧同位素指标在古温度恢复和过去气候变化研究中的应用,最后对微生物成因白云石相关研究方向(如多学科交叉、新技术应用等)加以展望。对微生物成因白云石模式的深入认识,将为正确解释"白云岩问题"提供新的途径,也将为石油学家关心的白云岩储层问题提供新的理论基础和研究思路。     

大柴旦低品位硼矿的富集研究

在对大柴旦盐湖湖底低品位硼矿的组成、伴生矿物种类、含量等因素进行分析的基础上,依据各矿物物理性质的差异,通过正交试验法,确定采用旋流方法分离低品位硼矿中的石膏和碳酸盐,分别得到以碳酸盐为主要杂质的低品位硼矿和以硫酸盐为主要杂质的低品位硼矿,然后进行分别加工,有效降低大柴旦盐湖低品位硼矿加工过程分解剂的消耗,为大柴旦盐湖低品位硼矿的加工利用提供了一条新的途径。