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末次冰期以来南海北部下陆坡区沉积有机质地球化学特征及其意义_常晓红

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第43卷 第5期 Vol.43, No.5, 538–546 2014年9月 GEOCHIMICA Sept., 2014

收稿日期(Received): 2013-11-04; 改回日期(Revised): 2014-03-04; 接受日期(Accepted): 2014-03-20 基金项目: 国家自然科学基金(41303056); 国土资源公益性前沿技术探索研究项目(201411111-13) 作者简介: 常晓红(1981–), 女, 硕士研究生, 地球化学专业。E-mail: changxiaohong@gig.ac.cn * 通讯作者(Corresponding author): LIAO Ze-wen, E-mail: liaozw@gig.ac.cn; Tel: +86-20-85290190

Geochimica ▌ Vol. 43 ▌ No. 5 ▌ pp. 538–546 ▌ Sept., 2014

末次冰期以来南海北部下陆坡区沉积有机质 地球化学特征及其意义

常晓红1,3, 杨楚鹏2, 刘 芳1,3, 廖泽文1* (1. 中国科学院 广州地球化学研究所, 广东 广州 510640; 2. 国土资源部 海底矿产资源重点实验室, 广东 广州 510760; 3. 中国科学院大学, 北京 100049)

摘 要: 选取南海北部下陆坡-深海平原过渡带典型沉积柱状样, 通过对其沉积有机质的整体有机地球化学特征进行表征, 探讨了南海下陆坡-深海平原区沉积有机质在冰期/间冰期旋回中的赋存状态、来源变化以及与古气候环境之间的相应关系。结果表明, 总有机碳(TOC)、总氮(TN)和有机质稳定碳同位素(δ13Corg)与冰期

/间冰期旋回有明显的对应关系, 冰期时对应高值, 间冰期时对应低值; 而有机质稳定氮同位素(δ15N)表现为

全新世时其值偏低, 末次冰消期其值偏高, 与气候旋回没有相关性; C/N值和δ13C

org值都表明南海北部下陆

坡沉积有机质来源是陆相和海相的混源, 且在末次冰期/间冰期尺度上主要以海相来源为主。 关键词: 末次冰期; 稳定碳/氮同位素组成; 南海北部下陆坡 中图分类号: P597 文献标识码: A 文章编号: 0379-1726(2014)05-0538-09

Geochemical characteristics of sedimentary organic matter from the lower slope facies of northern South China Sea since the last glacial and significance

CHANG Xiao-hong1,3, YANG Chu-peng2, LIU Fang1,3 and LIAO Ze-wen1* 1. Guangzhou Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510640, China; 2. Key Laboratory of Marine Mineral Resources, Ministry of Land and Resources, Guangzhou 510760, China; 3. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

Abstract: The content and source of organic matter and paleoclimate/paleoenvironment in the glacial-interglacial climate cycles were investigated concerning the core samples collected from the northern South China Sea. Significant relationships were observed among total organic carbon (TOC), total nitrogen (TN), δ13Corg and climatic cycles, generally with higher values for the glacial stage than those for the interglacial period. δ15N did not reveal distinct relationship between glacial and interglacial climate cycles. Lower values of δ15N were observed during the Holocene compared to the last deglaciation. C/N ratios and stable carbon isotope composition (δ13Corg) suggested mixed origins from both terrigenous and marine organic matter within the down-slope of the northern South China Sea, with more contribution from the marine source. Key words: The last glacial period; Stable carbon/nitrogen isotope compositions; Lower slope of the northern South China Sea

0 引 言 南海是环西太平洋最大、发育最完善、最复杂的边缘海。其北靠中国大陆, 南属西太平洋暖池, 西侧其集水盆地直上青藏高原, 东边以巴士海峡联通

西太平洋[1]。其陆架广阔、群岛如链, 冰期旋回中随

海平面升降其地理变迁极为强烈。其独特的地理位置决定了对环境变迁的灵敏性, 加之较高的沉积速率, 为追溯和反演海陆古环境、古气候演化提供了良好的物质条件[2]。利用有机地球化学方法可以从

海洋沉积有机质中提取出丰富的用于重建海陆古气 第5期 常晓红等: 末次冰期以来南海北部下陆坡区沉积有机质地球化学特征及其意义 539 CHANG Xiao-hong et al.: Organic matter from the lower slope facies of northern South China Sea 候和古环境的指标[3–8], 其中海洋沉积物的总有机

碳(TOC)、总氮(TN)含量及其稳定同位素组成(δ13Corg、δ15N)被广泛运用于判识有机质的来源和组

成, 进而探讨海洋中碳、氮循环过程以及地质历史时期的古气候/环境的变化[3]。随着南海古海洋学研

究的不断深入, 已有学者对南海陆架区末次冰期以来的沉积有机质的来源、组成变化以及控制因素等进行了探讨, 发现沉积有机质的有机碳、氮含量及其稳定同位素在冰期/间冰期旋回中存在周期性变化规律[9–10]。然而, 对于南海超深水的下陆坡乃至海

盆区的沉积有机质尚未进行过此类研究。 本工作选取位于南海北部下陆坡与深海平原结合部位的沉积柱状样, 对其沉积有机质的整体有机地球化学特征进行表征, 以此来探讨南海下陆坡-深海平原区沉积有机质在冰期/间冰期旋回中的赋存

状态、来源变化以及是否与古气候/环境之间存在耦合关系。该研究将有助于全面了解末次冰期以来南海沉积有机质的沉积、保存状况, 以及能为南海海洋碳、氮循环研究提供依据。

1 材料与方法 1.1 实验样品 实验样品采自N-1站位, 位于南海北部下陆坡与深海平原过渡带, 17940站位的东南部(图1), 水深3605 m处, 柱状样长度为8.47 m, 岩性以灰色、深灰色含硅质含钙质黏土为主, 夹薄层含硅质黏土、含硅质钙质黏土和砂质粉砂。该站位沉积速率较高, 沉积条件相对稳定, 无明显扰动, 因此可以

图1 N-1站位地理位置 Fig.1 Location of core N-1 540 2014年 Geochimica ▌ Vol. 43 ▌ No. 5 ▌ pp. 538–546 ▌ Sept., 2014 反映研究区的正常海洋环境的稳定沉积记录。 1.2 年龄框架的建立 本工作的地层年代框架是基于浮游有孔虫Glo-bIgerinoides ruber壳体和沉积有机质的AMS 14C绝

对测年(图2), 并结合SPECMAP标准氧同位素曲线[11]

和17940氧同位素曲线[12]在形态上确定重要年龄界限点, 采用线性插值法建立的。样品前处理工作在中国科学院广州地球化学研究所完成, 后送样到北京大学核物理与核技术国家重点实验室完成测年工作。得到N-1柱状样顶部年龄约2.0 ka BP, 底部年龄约为34 ka BP, 其平均沉积速率为25 cm/ka。

1.3 实验方法 本次研究对沉积柱状样进行密集连续取样, 取

样间隔2 cm, 样品平均分辨率为80 a。沉积物样品经冷冻干燥、研磨(200目)之后, 取适量样品(200 mg左右)加入浓度10%的盐酸充分反应去除碳酸盐, 用蒸馏水反复清洗3次, 残余物在真空烘箱中低温(50 ℃)烘干, 得到的有机物进行元素分析(TOC、TN)和稳定同位素分析(δ13Corg、δ15NTN)。

元素分析使用Vario El- Elemental AnalyzerⅢ元素分析仪, 数据结果表述为TOC(干重%)和TN(干重%), 每个样品均测定平行样, 最终结果为其平均值, 对某一样品重复测定5次, 其标准偏差σ为±0.02 (C的总重%)和±0.003 (N的总重%)。稳定碳同位素组成的测定在CE Flash EA 1112-Finnigan Delta plus XL元素分析仪-同位素质谱联用仪上完成, 内插的标准气是NBS-22参考气体, 其结果表述为‰

图2 南海北部柱状样N-1的年龄框架 Fig.2 Age model of core N-1 in the northern South China Sea

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南海北部ZHS-176孔古海洋学记录:氧同位素和有机碳

南海北部ZHS-176孔古海洋学记录:氧同位素和有机碳

南海北部ZHS-176孔古海洋学记录：氧同位素和有机碳葛倩;孟宪伟;初凤友;薛佐;雷吉江【期刊名称】《海洋地质与第四纪地质》【年(卷),期】2012(32)5【摘要】对南海北部陆坡ZHS-176孔进行浮游有孔虫氧同位素和有机碳的研究,重建了末次冰期以来的古气候演化历史。

ZHS-176孔浮游有孔虫氧同位素分析揭示了末次冰期期间的气候波动,如末次盛冰期、Heinrich事件1、B lling-Aller d暖期与新仙女木事件在南海北部陆坡均有响应。

同时,在全新世阶段存在3个强降水期和3个弱降水期。

ZHS-176孔有机碳以生物成因为主,随着夏季风的增强,陆源物质含量增加,但在3kaBP以后由于华南地区夏季风减弱而导致陆源输入减少。

【总页数】8页(P73-80)【关键词】全新世;氧同位素;有机碳;南海;末次冰期【作者】葛倩;孟宪伟;初凤友;薛佐;雷吉江【作者单位】国家海洋局海底科学重点实验室,国家海洋局第二海洋研究所;国家海洋局第一海洋研究所;Department of Marine,Earth and Atmospheric Sciences,North Carolina State University【正文语种】中文【中图分类】P736.224【相关文献】1.南海北部17924站位氧同位素3期古海洋学变化 [J], 陈萌莎;黄宝琦;钮耀诚;杜江辉2.南海北部东沙海区海洋氧同位素3期以来沉积有机碳记录及其古气候/环境信息[J], 刘畅; 廖伟森; 胡建芳; 付少英; 向荣; 李永祥3.中-晚更新世南海北部上层水体结构的轨道尺度变化:IODP U1501站浮游有孔虫氧碳稳定同位素记录 [J], 张娜; 党皓文; 翦知湣4.南海北部4万年以来有机碳和碳酸盐含量变化及古海洋学意义 [J], 李丽;王慧;罗布次仁;贺娟因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

南黄海盆地北部坳陷海底沉积物酸解烃类气体地球化学异常与深部油气属性

南黄海盆地北部坳陷海底沉积物酸解烃类气体地球化学异常与深部油气属性

ＩＳＳＮ　１００９－２７２２ＣＮ３７－１４７５／Ｐ海洋地质前沿Ｍａｒｉｎｅ　Ｇｅｏｌｏｇｙ　Ｆｒｏｎｔｉｅｒｓ第３０卷第７期Ｖｏｌ　３０Ｎｏ　７文章编号：１００９－２７２２（２０１４）０７－００３４－０７南黄海盆地北部坳陷海底沉积物酸解烃类气体地球化学异常与深部油气属性李双林１，２，冉　涛１，２，３，董贺平１，２，４，王建强１，２，赵青芳１，２（１国土资源部海洋油气资源和环境地质重点实验室，青岛２６６０７１；２青岛海洋地质研究所，青岛２６６０７１；３长江大学地球化学系，湖北荆州４３４１０２；４中国海洋大学海洋地球科学学院，青岛２６６１００）摘　要：南黄海盆地北部坳陷海底沉积物酸解烃甲烷和酸解烃乙烷异常分布显示相同的特征，在西部存在１个高异常区，东部存在１个低异常区。

酸解烃类气体的Ｃ１／（Ｃ２＋Ｃ３）—δ１３　Ｃ１相关图显示酸解烃类气体属于热成因类型。

烃类气体的Ｃ１—Ｃ２交会图和Ｃ１／（Ｃ２＋Ｃ３）—Ｃ２／（Ｃ３＋Ｃ４）交会图指示异常区的深部油气属性属于“油气并存”区和“干气”区，其中西部异常区以“油气并存”为主，东部异常区以“干气”为主。

关键词：南黄海盆地；北部坳陷；烃类气体；碳同位素；油气中图分类号：Ｐ６１８．１３ 文献标识码：Ａ 海洋油气地球化学勘查是基于海底烃类渗漏理论。

海底烃类渗漏是指源于深部油气藏或源岩区的热成因烃类会以各种可能的机制和可能的路径向海底表面的渗漏现象，渗漏在海底表层沉积物中会形成一系列烃类地球化学异常和各种次生变化，从而提供深部油气存在以及丰富的深部油气成因和属性的信息［１－６］。

在海洋油气地球化学勘查中，以吸附态存在的酸解烃类指标一直是油气地球化学勘查的重要指标，其不仅能够指示油气异常区的存在，而且能够判别烃类气体异常成因类型和深部油气属性［７］。

在近海沉积物中已经识别出以吸附态存在的热成因低分子量烃类，由于现代沉积物的温度和成熟度太低不能解释高含收稿日期：２０１４－０５－０７基金项目：国土资源部公益性行业科研专项经费项目（２０１２１１０６０）；中国地质调查项目（ＧＺＨ２００８００５０３）作者简介：李双林（１９６２—），男，博士，研究员，主要从事海洋油气地球化学方面的研究工作．Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｓｈｕａｎｇｌｉｎ５３３５＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏｍ量的热成因气体，如甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷和异戊烷等的存在［８，９］，因此，确信这些热成因的烃类气体异常产自更深的源区并且从深部向上渗漏到海底表面的沉积物中［１０］。

南海西南部晚更新世以来元素地球化学特征的古环境意义

南海西南部晚更新世以来元素地球化学特征的古环境意义

南海西南部晚更新世以来元素地球化学特征的古环境意义乔培军;邵磊;杨守业【期刊名称】《海洋地质与第四纪地质》【年(卷),期】2006(26)4【摘要】对南海西南部近湄公河三角洲中陆坡上的MD01-2392站样品进行的地球化学分析表明,该站的沉积物主要为湄公河带来的陆源碎屑,并且其物源四十万年来没有发生明显变化。

分别用元素TiO2、CaO估算出沉积物中陆源碎屑的含量及CaCO3的含量,结果显示CaCO3在间冰期时高,而在冰期时低,表现出“大西洋旋回”的特征。

陆源碎屑含量与CaCO3含量相反,显示出南海CaCO3旋回属于稀释旋回。

元素的Ti标准化值表明,该站沉积物源区在冰期时化学风化弱,而在间冰期时相对较强,说明间冰期时物源区存在相对温暖湿润的气候环境。

【总页数】7页(P59-65)【关键词】地球化学;深海沉积;化学风化;晚更新世;南海西南部【作者】乔培军;邵磊;杨守业【作者单位】同济大学海洋地质国家重点实验室【正文语种】中文【中图分类】P736.4【相关文献】1.南海北部晚更新世以来的古海洋环境演化特征——来自N-31柱样的沉积记录[J], 李小艳;翦知湣;石学法;程振波;陈志华;李朝新;吴永华;石丰登2.北京平原区晚更新世以来有机碳同位素特征及其古环境意义 [J], 倪志云;杨桂芳;黄俊华;张晓瑾;程捷;尹功明3.南海北部DSH-1C柱状样晚更新世以来沉积物磁性特征及其环境意义 [J], 罗祎;苏新;陈芳;黄永样4.元素地球化学揭示的长江中游鄱阳湖地区中更新世以来粉尘堆积的物源特征及其环境意义 [J], 凌超豪; 张智; 贾玉连; 薛滨; 申洪源; 钟巍; 龙桂铃5.南海西南部晚更新世500ka以来的古海洋学特征 [J], 郑范;李前裕;陈木宏;邵磊;乔培军;成鑫荣;向荣因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

南海东沙海域浅表层柱状沉积物孔隙水地球化学特征及对冷泉流体活动的指示

南海东沙海域浅表层柱状沉积物孔隙水地球化学特征及对冷泉流体活动的指示

第 46 卷 第 4 期 2017 年 7 月
GEOCHIMICA
Vol.46, No.4, 333~344 July, 2017
南海东沙海域浅表层柱状沉积物孔隙水地球化学 特征及对冷泉流体活动的指示
梁华催 1,4, 梁前勇 3, 胡 钰 2, 罗 敏 2, 曹运诚 2, 张文进 1,4, 陈多福 1,2*
硫酸根是海洋沉积物中有机质矿化的最主要电 子受体, 参与硫酸盐还原作用, 在沉积物早期成岩 过程中扮演着重要角色[4]。硫酸盐还原作用主要是 通过两种途径来完成——有机质还原硫酸盐途径和 厌氧条件下甲烷还原硫酸盐途径, 即甲烷缺氧氧化 作用(Anaerobic Oxidation of Methane, AOM)[5]。尽管 以上两个途径均消耗沉积物孔隙水中的硫酸根, 但 有机质硫酸盐还原作用(OSR)可以发生于整个硫酸 盐还原带内, 而 AOM 作用仅局限于硫酸盐还原带 底部一个较窄的硫酸盐-甲烷转换带(Sulfate Methane Transition Zone, SMTZ)中[6]。沉积物孔隙水的地 球化学特征会快速响应 AOM 和 OSR 引起的变化[7], 故可用来示踪正在进行的 OSR 和 AOM 生物地球化 学过程。在 OSR 和 AOM 共同作用下, 沉积物孔隙 水中的硫酸根被大量消耗。因此硫酸根向 SMTZ 的 供给通量包括了 OSR 和 AOM 各自消耗的硫酸根通 量。在 AOM 作用强烈的区域, 孔隙水中的硫酸根几 乎全部被 AOM 消耗[6]。当硫酸根几乎全部被 AOM 消耗完时, 硫酸根浓度剖面会随深度直线递减并产 生浅的 SMTZ 界面[7]。
Abstract: Pore water geochemistry can quickly reflect the change of organoclastic sulfate reduction (OSR) and anaerobic oxidation of methane (AOM), and record the characteristics of cold seep activities. Pore water samples collected in a gas hydrate-bearing region in the Dongsha area of the South China Sea by gravity cores were analyzed for the major constituents (SO42−, Ca2+, Mg2+), trace elements (Sr2+, Ba2+), dissolved inorganic carbon (DIC), and δ13CDIC values in this study. A linear sulfate consumption-depth profile, a depth of sulfate methane transition zone (SMTZ) about 7.0 m below the sea flore, a sudden increase of Ba2+ concentrations below SMTZ, and highly negative δ13CDIC values (–38.8‰) show that the anaerobic oxidation of methane (AOM) is intense at site D17-2015. Quantitative numerical simulation by a reaction-transport model is used to calculate the diffusion fluxes of downward total sulfate (35.3 mmol/(m2·a)) and upward methane (30.0 mmol/(m2·a)). The model results show that the sulfate consumption proportions by OSR and AOM are 15% and 85%, respectively. These results