太平洋东北部水合物脊现代甲烷渗漏区有孔虫记录甲烷的碳同位素证据
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一
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ｄ） ａ ，而蛤床区的则较低 （ ｍ ｌ ｚａ） ｙ ＜１ ｏｍ ｄｙ 。 ｍ ／
别 ，并归 咎 于 甲烷 的释放 。尽 管地史 中有 甲烷 释放 的证 据 ，但 对碳 酸盐 生物 体记 录现代
环境有甲烷存在的能力仍然了解甚少 。 先前 ，已对墨西哥湾 、加里弗尼亚海岸、 Ｅ ｔ 本外海等现代 甲烷渗漏区的底栖有孔虫
进行 研究 ，这些 研究 结果 表 明 ：一些 独特 有孔 虫种类 如 Ｕｉ ｒａ、Ｂ ｌｉ 、 Ｅｉｏ ｉ ｌ ｖ ｅｉ ｇ ｎ ｏｉｎ ｖａ ｐｔ ｎ— ｓ ｍ ｅ Ｉ １ Ｎ ｎ ｎｌｌ ０和 ｏｉ ｅ 能够 适应 高有机 质 、低氧 、有 甲烷 释放 的还原 环境 。 ｏ ａ 现代 甲烷 渗漏 的研究 显示 ，活体 和死 体有 孔虫 可能 能够记 录底 部和孔 隙水 中受 甲烷 影 响的溶解 无机碳 （ Ｉ）８ Ｃ的高度 亏 损 。然 而 ，最 近对 俄 勒 冈州 水 合 物脊 的一项 研 ＤＣ Ｂ 究 成果 与上 述研究 成果 相矛 盾 ，显 示所 研 究 的一个 种 的样 品似 乎 不记 录 ８ ”ｃ亏 损 的溶 解 无 机碳 （ Ｉ） ｏｅ 等 （０３ ＤＣ 。Ｔｒ ｓ ｒ ２０ ）认 为在 有孔 虫化 石 观察 到 的 ｃ偏 移 主要 是 由于 自 生 碳 酸盐在 有孔 虫壳 体 的后 期成 岩作 用引起 的 。
地球物理和地球化学方面已经进行大量研究 。北部 的高点被认为是更 “ 理想 ”的山脊 ， 分布了大量的 自生碳酸盐岩和化能 自 养生物 。与之相 比，南部稍微年轻的高点仅分布少 量的 自生碳酸盐岩。水合物脊喷溢的甲烷 ｃ ｎ 值在 一 ４５ ０ ６ ． ６ ． ～一 ７５ ％ ‰之间。水合物脊 具有现代活动的甲烷渗漏环境 ，包括碳酸盐丘 、广阔的细菌席 （ Ｂｇｉｏ 以 ｅ ａ ａ占优势） ｇｔ 和 ｖｃ ｙ ｅｏ ｉ ｓ ｍ ｄ蛤床。先前 已有人提 出细 菌席 区具有更 高 的 甲烷 通量 （０～ ０ｍ ｏ ｍ ３ ９ ｍ Ｖ ￣
甲烷渗漏 ）的介于 一 ．１ ｏ ０ ８５ 之间 。为 了解环境因素对底栖有 孔虫 ８ 的影 响 ， ０ ８％ ～一 ．５ａ ｚ ｏ ＪＣ值 ３
对细菌席和蛤床两种截然不 同的 甲烷渗漏环境 的底栖 有孔虫进行 研究。细菌 席区 的有 孑 虫 Ｌ 单体 比蛤床区的具有更负的 Ｃ值 。我们解释这种差异是食 物来源或共 生细菌对底栖 有孔 虫 Ｃ值影响 的结 果 ，通过 溶解无 机碳 （ Ｉ ）作用 于底 栖有 孔虫 ，使 其 ６ Ｃ值 负偏移 。 ＤＣ 】 ３ 对 比活体和死体底栖有孔虫的 Ｃ值 ，并未发现统计上 的差异 。这说 明 自生碳酸盐 沉淀作
球化学方 面的影响提供 了机会。２０ 年在水合物脊 南部高点获取 一批岩心 。样 品经保 存和 ０２
染色后用来测定 Ｕ／ ｒ ａ ｅｇｉ ｖ ｅｎ ｐｒ ｒａ、Ｃｂ ｉ ｉ ｓ ｃａ ｎｉ Ｃ ｂｂｌ ｎ ｕｉｄｍ 个底栖有 ｇ／ ｅ ｎ ｉｃ ｏ ｅ ｍ ｋｎａ 和 ， ｏｕｉ ａａｒ ａ ３ ｉｄ ｄ ｌ ｏ ｍｉ ａ
一
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因此 ，不管对现代 甲烷渗漏的这些研究结果如何 ，争论点仍然是关于有孔虫对高浓 度 甲烷 的响应 。 了解 活体 有孔 虫是 否有 记 录富 甲烷环 境 的能力 成为 解释 地质 记 录上潜 在 甲烷水合物 的分解事件的关键所在 。本文研究 目的在于解答以下几个关于甲烷渗漏环境 中有孔 虫 的 问题 ： １ ）水合物脊底栖有孔虫活体是否通过 ｃ 的偏移记录甲烷的存在？ ” 值
２ ）有 细 菌席 、蛤 出现 的 甲烷 渗漏 环境 的底 栖 有孔 虫 ” ｃ组分 是 否 指示 了环境 因素
对 ６ Ｃ有影 响 ？ Ｂ
３ ）如果有差异 ，那么在活体和死体有孔虫之间的 ８ ｃ组成存在着什么样的差异？ ｎ
图 １ 太平洋东北部俄勒 冈州外 海水 合物脊所研究站位的位置图
２ 水 合 物 脊
用未在观测到的同位素组成 中起 主导作用 。然 而 ，少量极 度亏 损 Ｃ （ ＜一１％ ）的死体 ２ｏ 底栖有孔虫确实显示了 自生碳酸盐岩沉积对有孔虫 Ｃ值影响的潜在证据 。
７
１ 引 言
地质记录如晚古新世 、白垩纪 、侏罗纪、寒武纪和新元古代 中的碳 同位素 （Ｂ ） ６ ｃ 偏 移 已被 应用 作为 甲烷 释放 的证据 。在 争议 中 ，碳 同位 素偏 移在第 四纪 沉积 记 录也 被识
译பைடு நூலகம்
文
太平 洋 东 北 部 水合 物 脊 现 代 甲烷 渗 漏 区 有 孔 虫记 录 甲烷 的碳 同位 素证 据
Ｔ． Ｈｉ ， Ｍ． ｌ ｌ Ｊ Ｐ Ｋ ｎ ｅｔ ． ． ｅｎ ｔ ， Ｄ． Ｖａｅ ｔ ｅ Ｌ． ｌｎｉ ｎ
摘要
俄勒 冈州外海水合物脊现代 甲烷渗漏区 的发 现 ，为研究 甲烷对 活体有孔 虫生 态和地
水合物脊长 ２ ｋ ５ｍ、宽 １ｋ ，与 Ｃｓ ｄ 古陆增生体相联 。Ｏ Ｐ１ ５ｍ ａ ａｉ ｃ ａ Ｄ ６航次、Ｏ Ｐ２４ ４ Ｄ ０ 航次 对水 合物 脊天 然气 水合 物 的分 布 和 地 球化 学 特 征进 行 了广 泛 研 究 （ １。沿 着 山 图 ）
脊 ，水深范围从６０ １０ｍ的海域被天然气水合物所覆盖。对水合物脊天然气水合物 ０ｍ￣９０ ］
孔虫属种 的活体 （ 经染色 ）和死 体的碳 同位素 （ Ｃ ）组成 。有孔 虫样经 光学显 微镜 和扫 描电镜检查 ，未发现有 成岩作用 或 自生碳 酸盐沉淀作用 的迹象 。渗漏 区活底栖 有孔虫 单体 记录 的 Ｃ值在 一０４ ０ 一２ ． ｏ ． ％ １２ 之间 ，说 明受高浓度 甲烷碳 同位 素的影响 。渗漏 区底栖 ％ 有孔虫 Ｃ平均值 （ 由单 体样 品计 算）范 围在 一１２￣ ～一５６％ 之间 ，而背 景 区 （ ．８＇ ｗ ．４ ｏ 没有
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ｄ） ａ ，而蛤床区的则较低 （ ｍ ｌ ｚａ） ｙ ＜１ ｏｍ ｄｙ 。 ｍ ／
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环境有甲烷存在的能力仍然了解甚少 。 先前 ，已对墨西哥湾 、加里弗尼亚海岸、 Ｅ ｔ 本外海等现代 甲烷渗漏区的底栖有孔虫
进行 研究 ，这些 研究 结果 表 明 ：一些 独特 有孔 虫种类 如 Ｕｉ ｒａ、Ｂ ｌｉ 、 Ｅｉｏ ｉ ｌ ｖ ｅｉ ｇ ｎ ｏｉｎ ｖａ ｐｔ ｎ— ｓ ｍ ｅ Ｉ １ Ｎ ｎ ｎｌｌ ０和 ｏｉ ｅ 能够 适应 高有机 质 、低氧 、有 甲烷 释放 的还原 环境 。 ｏ ａ 现代 甲烷 渗漏 的研究 显示 ，活体 和死 体有 孔虫 可能 能够记 录底 部和孔 隙水 中受 甲烷 影 响的溶解 无机碳 （ Ｉ）８ Ｃ的高度 亏 损 。然 而 ，最 近对 俄 勒 冈州 水 合 物脊 的一项 研 ＤＣ Ｂ 究 成果 与上 述研究 成果 相矛 盾 ，显 示所 研 究 的一个 种 的样 品似 乎 不记 录 ８ ”ｃ亏 损 的溶 解 无 机碳 （ Ｉ） ｏｅ 等 （０３ ＤＣ 。Ｔｒ ｓ ｒ ２０ ）认 为在 有孔 虫化 石 观察 到 的 ｃ偏 移 主要 是 由于 自 生 碳 酸盐在 有孔 虫壳 体 的后 期成 岩作 用引起 的 。
地球物理和地球化学方面已经进行大量研究 。北部 的高点被认为是更 “ 理想 ”的山脊 ， 分布了大量的 自生碳酸盐岩和化能 自 养生物 。与之相 比，南部稍微年轻的高点仅分布少 量的 自生碳酸盐岩。水合物脊喷溢的甲烷 ｃ ｎ 值在 一 ４５ ０ ６ ． ６ ． ～一 ７５ ％ ‰之间。水合物脊 具有现代活动的甲烷渗漏环境 ，包括碳酸盐丘 、广阔的细菌席 （ Ｂｇｉｏ 以 ｅ ａ ａ占优势） ｇｔ 和 ｖｃ ｙ ｅｏ ｉ ｓ ｍ ｄ蛤床。先前 已有人提 出细 菌席 区具有更 高 的 甲烷 通量 （０～ ０ｍ ｏ ｍ ３ ９ ｍ Ｖ ￣
甲烷渗漏 ）的介于 一 ．１ ｏ ０ ８５ 之间 。为 了解环境因素对底栖有 孔虫 ８ 的影 响 ， ０ ８％ ～一 ．５ａ ｚ ｏ ＪＣ值 ３
对细菌席和蛤床两种截然不 同的 甲烷渗漏环境 的底栖 有孔虫进行 研究。细菌 席区 的有 孑 虫 Ｌ 单体 比蛤床区的具有更负的 Ｃ值 。我们解释这种差异是食 物来源或共 生细菌对底栖 有孔 虫 Ｃ值影响 的结 果 ，通过 溶解无 机碳 （ Ｉ ）作用 于底 栖有 孔虫 ，使 其 ６ Ｃ值 负偏移 。 ＤＣ 】 ３ 对 比活体和死体底栖有孔虫的 Ｃ值 ，并未发现统计上 的差异 。这说 明 自生碳酸盐 沉淀作
球化学方 面的影响提供 了机会。２０ 年在水合物脊 南部高点获取 一批岩心 。样 品经保 存和 ０２
染色后用来测定 Ｕ／ ｒ ａ ｅｇｉ ｖ ｅｎ ｐｒ ｒａ、Ｃｂ ｉ ｉ ｓ ｃａ ｎｉ Ｃ ｂｂｌ ｎ ｕｉｄｍ 个底栖有 ｇ／ ｅ ｎ ｉｃ ｏ ｅ ｍ ｋｎａ 和 ， ｏｕｉ ａａｒ ａ ３ ｉｄ ｄ ｌ ｏ ｍｉ ａ
一
１ — ４
因此 ，不管对现代 甲烷渗漏的这些研究结果如何 ，争论点仍然是关于有孔虫对高浓 度 甲烷 的响应 。 了解 活体 有孔 虫是 否有 记 录富 甲烷环 境 的能力 成为 解释 地质 记 录上潜 在 甲烷水合物 的分解事件的关键所在 。本文研究 目的在于解答以下几个关于甲烷渗漏环境 中有孔 虫 的 问题 ： １ ）水合物脊底栖有孔虫活体是否通过 ｃ 的偏移记录甲烷的存在？ ” 值
２ ）有 细 菌席 、蛤 出现 的 甲烷 渗漏 环境 的底 栖 有孔 虫 ” ｃ组分 是 否 指示 了环境 因素
对 ６ Ｃ有影 响 ？ Ｂ
３ ）如果有差异 ，那么在活体和死体有孔虫之间的 ８ ｃ组成存在着什么样的差异？ ｎ
图 １ 太平洋东北部俄勒 冈州外 海水 合物脊所研究站位的位置图
２ 水 合 物 脊
用未在观测到的同位素组成 中起 主导作用 。然 而 ，少量极 度亏 损 Ｃ （ ＜一１％ ）的死体 ２ｏ 底栖有孔虫确实显示了 自生碳酸盐岩沉积对有孔虫 Ｃ值影响的潜在证据 。
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１ 引 言
地质记录如晚古新世 、白垩纪 、侏罗纪、寒武纪和新元古代 中的碳 同位素 （Ｂ ） ６ ｃ 偏 移 已被 应用 作为 甲烷 释放 的证据 。在 争议 中 ，碳 同位 素偏 移在第 四纪 沉积 记 录也 被识
译பைடு நூலகம்
文
太平 洋 东 北 部 水合 物 脊 现 代 甲烷 渗 漏 区 有 孔 虫记 录 甲烷 的碳 同位 素证 据
Ｔ． Ｈｉ ， Ｍ． ｌ ｌ Ｊ Ｐ Ｋ ｎ ｅｔ ． ． ｅｎ ｔ ， Ｄ． Ｖａｅ ｔ ｅ Ｌ． ｌｎｉ ｎ
摘要
俄勒 冈州外海水合物脊现代 甲烷渗漏区 的发 现 ，为研究 甲烷对 活体有孔 虫生 态和地
水合物脊长 ２ ｋ ５ｍ、宽 １ｋ ，与 Ｃｓ ｄ 古陆增生体相联 。Ｏ Ｐ１ ５ｍ ａ ａｉ ｃ ａ Ｄ ６航次、Ｏ Ｐ２４ ４ Ｄ ０ 航次 对水 合物 脊天 然气 水合 物 的分 布 和 地 球化 学 特 征进 行 了广 泛 研 究 （ １。沿 着 山 图 ）
脊 ，水深范围从６０ １０ｍ的海域被天然气水合物所覆盖。对水合物脊天然气水合物 ０ｍ￣９０ ］
孔虫属种 的活体 （ 经染色 ）和死 体的碳 同位素 （ Ｃ ）组成 。有孔 虫样经 光学显 微镜 和扫 描电镜检查 ，未发现有 成岩作用 或 自生碳 酸盐沉淀作用 的迹象 。渗漏 区活底栖 有孔虫 单体 记录 的 Ｃ值在 一０４ ０ 一２ ． ｏ ． ％ １２ 之间 ，说 明受高浓度 甲烷碳 同位 素的影响 。渗漏 区底栖 ％ 有孔虫 Ｃ平均值 （ 由单 体样 品计 算）范 围在 一１２￣ ～一５６％ 之间 ，而背 景 区 （ ．８＇ ｗ ．４ ｏ 没有