海底热液活动对沉积物中有机质的影响

IOCAS-IR > 海洋地质与环境重点实验室

	海底热液活动对沉积物中有机质的影响
	黄鑫
学位类型	博士
导师	曾志刚
	2014-05
学位授予单位	中国科学院研究生院
学位授予地点	北京
学位专业	环境科学
关键词	沉积物有机质烃类化合物芳香化合物(Pah) 脂肪酸热液活动西南印度洋洋中脊南大西洋洋中脊
其他摘要	本文中，我们对海底热液区附近沉积物及其海底热液藤壶类壳体中有机质组成和分布特征进行了详细的研究，其中包含对西南印度洋洋中脊海底热液藤壶类壳体及其周围沉积物中有机质组成特征研究和南大西洋洋中脊热液区附近沉积中有机质及无机元素地球化学特征研究两大部分。该研究有利于深入了解海底热液区及其周围沉积物中有机质的组成和分布情况，揭示海底热液活动对海底热液区产物及其周围沉积物中有机质及其无机元素的影响，并对海底热液活动研究及其海底热液区的探寻具有重要的意义。 2008-2009年中国大洋协会组织了大洋20航次，对西南印度洋洋中脊进行了科学考察，在考察过程中获得了热液藤壶类壳体及其热液沉积物样品。通过气相色谱质谱联用仪(GC-MS)对热液藤壶类壳体样品及其周围热液沉积物样品进行有机质的分析测定时发现，其主要成分为脂肪酸及其衍生物，以及烷基苯等芳香化合物，在热液沉积物样品中还检测到了具有明显偶数碳优势的直链烷烃。高含量的烷基苯等芳香化合物可能来源于海底高分子化合物的热蚀变。海底热液生态系统中的微生物，特别是与硫代谢有关的微生物，可能是样品中脂肪酸及其衍生物高含量的来源。在高温高压以及强还原的热液环境下，偶数碳优势明显的直链烷烃可能来自于羧酸及其他脂质化合物的热蚀变。 2010-2012年中国大洋协会组织了大洋22和26航次，先后对南大西洋洋中脊进行了海底热液以及生态环境考察，在考察过程中获得了大量海底样品，包括硫化物、蚀变岩石以及沉积物等。我们对南大西洋9-15°S的洋中脊区域10个沉积物样品中无机元素与有机质分布和组成特征进行了分析。通过等离子体电感耦合原子发射光谱仪(ICP-OES)和等离子体电感耦合质谱(ICP-MS)对样品中常量、微量以及稀土元素分析时发现，样品中与热液相关的Fe、Mn、Cu、Zn、V、Co等元素在距离热液区较近的22V-TVG10、22V-TVG13和26V-TVG05三个站位中含量最高，在距离热液区较远的22IV-TVG01、22V-TVG11和22V-TVG14这三个站位中最低，显示出距离热液区近站位，这几种金属明显富集的趋势；稀土元素也显示出于Fe、Mn等元素相同的分布趋势（靠近热液区的站位含量较高），呈现明显的轻稀土富集，同时呈现出与海水中稀土元素分布模式相同的负Ce异常和轻微负Eu异常。样品中脂肪族烃类分布以正烷烃双峰分布，高含量的3-甲基烷烃、8-甲基烷烃和2,4,(n-1)-三甲基烷烃三类支链烷烃为特征。样品中有机质成熟度参数显示，样品中有机质成熟度较高，说明样品可能受到热液蚀变的影响。样品中沥青和与热液相关的Fe、Mn等金属元素间存在明显的正相关关系，同时沥青含量与REE/Fe值之间存在一定程度的负相关关系，进一步反映出热液活动对沉积物样品的影响。样品中总芳香化合物含量在2.768-9.826μg/g沉积物干重之间。其中主要有9种芳香化合物及其同系物被检测出来。被检测到的芳香化合物以三环和四环等低分子质量芳香化合物为主，其中含量最高的为荧蒽，含量在0.913-3.157μg/g沉积物干重之间，约占总组分含量的30-50%。样品中检测到的芳香化合物种类最丰富的为菲同系物，其约占总组分含量的10-30%。菲与甲基菲的比值范围在0.097-1.602之间，最大值出现在22V-TVG10站位，其次为26V-TVG05站位，表明这些站位样品受热液蚀变影响程度较大，也暗示出样品中多环芳香化合物可能主要来源于海底热液蚀变。样品中34种脂肪酸被检测出来，其碳数范围在C12-C30之间。总脂肪酸含量在7.15-30.09μg/g沉积物干重之间，样品中总脂肪酸含量与沥青含量显示出一定的正相关关系，其总脂肪酸含量较高的站位均位于距离热液区较近区域，明显高于距离热液区较远的站位，反映出热液区高的生产力和生物量，同时也暗示样品中脂肪酸含量与热液活动之间存在着密切的联系。样品中脂肪酸以富集单不饱和酸且缺乏多不饱和脂肪酸为特征，总单不饱和脂肪酸与总脂肪酸含量比值在距离热液区近的站位样品中为0.8左右，而距离热液区较远的站位样品中为0.5左右。一些脂肪酸（如：a/iC15:0和C16:1ω7）为硫代谢微生物的生物标志物，这些脂肪酸也表现出与总脂肪酸相同的分布趋势，进一步预示着样品中脂肪酸与热液活动以及热液生物群落密切相关。热液生物群落的代谢活动（尤其是微生物代谢活动）可能是样品中脂肪酸的主要来源。
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.qdio.ac.cn/handle/337002/18067
专题	海洋地质与环境重点实验室
推荐引用方式 GB/T 7714	黄鑫. 海底热液活动对沉积物中有机质的影响[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2014.

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