韓喜彬,趙軍,初鳳友,潘建明,唐靈剛,許冬,邊葉萍,葛倩
(1. 國家海洋局 第二海洋研究所 國家海洋局海底科學重點實驗室,浙江 杭州 310012;2. 國家海洋局 第二海洋研究所 國家海洋局海洋生態系統與生物地球化學重點實驗室,浙江 杭州 310012)
南極半島東北海域表層沉積有機質來源及其沉積環境
韓喜彬1,趙軍2,初鳳友1,潘建明2,唐靈剛1,許冬1,邊葉萍1,葛倩1
(1. 國家海洋局 第二海洋研究所 國家海洋局海底科學重點實驗室,浙江 杭州 310012;2. 國家海洋局 第二海洋研究所 國家海洋局海洋生態系統與生物地球化學重點實驗室,浙江 杭州 310012)

南極半島;分子有機地球化學;海底表層沉積物;生物標志化合物;有機質母源;沉積環境
生物標志化合物(又稱分子化石,Biomarker)是指地質體中那些具有明確生物學意義的有機化合物分子,根據它們的含量或相對豐度作為分子指紋已經被廣泛應用于海洋地質學以及古環境和古氣候演變的研究中[1—5]。也可以根據生物成因分子的結構重排情況來鑒定某些類型的烴類化合物[6—7]。正構烷烴、類異戊二烯、甾烷和萜類就是這樣一類典型分子級生物標志物。目前,利用這些分子生物標志化合物對海洋沉積物精細研究的工作比較欠缺,特別是在高緯度極地海域的相關研究,尚處于探索階段。
本文應用分子有機地球化學方法研究南極半島東北海域海底表層沉積物中的生物標志化合物的特征,建立起生物標志化合物參數組合、通過識別分子標志物來研究沉積有機質來源和沉積環境(我們的研究顯然是增強了對這些化合物來源和賦存環境的認識)、有機質演化程度等,這些研究對探索南大洋底部有機質豐度組成特征及生源環境具有重要意義。此外,利用海底表層沉積物中生物標志化合物含量和分子組合變化也可能對南極海域油氣資源勘探具有一定的指示意義。
2.1 材料來源
本文研究所用的海底表層沉積物來源于2011年12月到2012年2月中國第28次南極科學考察在南極半島東北海域采用箱式取樣法獲得的表層沉積物(D1-7、D2-4、D5-2、D5-3、D5-4、D5-5、D5-6、D5-7和D5-9)、多管樣取樣獲得的D5-6頂部2 cm沉積物和重力柱狀取樣的D4-9頂部2 cm沉積物作為研究對象進行了測試分析。站位位置見圖1,坐標和水深見表1。

圖1 南極半島東北海域環流示意圖及取樣站位圖Fig.1 The sketch map of currents and sampling map in the East-north of Antarctic Peninsula地形等深線圖來自ODV 4.6.4軟件(http://odv.awi.de/)完成,海流示意圖據Hernández-Molina等[8]修改,海冰延伸界線來自(http://nsidc.org/data/seaice_index/);ACC-南極繞極流(Antarctic Circumpolar Current);WSBW-威德爾海底層水(Weddell Sea Bottom Water);WSDW-威德爾海深層水(Weddell Sea Deep Water);Weddell Gyre-威德爾海渦流;SOIs-南奧克尼群島(South Orkney Islands); PB-鮑威爾海盆(Powell Basin)The topography and depth isobaths finished by ODV 4.6.4 (from http://odv.awi.de/),current from Hernández-Molina[8],Sea ice extent data from http://nsidc.org/data/seaice_index/, ACC-Antarctic Circumpolar Current;WSBW-Weddell Sea Bottom Water;WSDW-Weddell Sea Deep Water; SOIs-South Orkney Islands; PB-Powell Basin
南極半島東北海域研究區位于66°~45.5°W之間的南極半島東部和北部陸架和陸坡區域(圖1),主要陸地地貌單元包括南極半島、南設德蘭群島和南奧克尼群島,主要海底地形地貌單元包括德雷克海峽(Drake Passage)、斯科舍海(Scotia Sea)、南斯科舍海嶺(South Scotia Ridge)、威德爾海(Weddel Sea)、鮑威爾海盆(Powell Basin)、珍海盆(Jane Basin)、布蘭斯菲爾德海峽(Brendsfield Strait)等。該區域的海流系統主要由南極繞極流 (ACC,Antarctic Circumpolar Current)、威德爾海底層水 (WSBW,Weddell Sea Bottom Water)、威德爾海深層水 (WSDW,Weddell Sea Deep Water)、威德爾海渦流(Weddell Gyre)、別林斯高晉海水(Bellingshausen Sea Water)以及南極半島陸架-島架水等組成。

表1 研究區表層沉積物氯仿瀝青“A”、有機碳含量、“A”/C和碳同位素含量
注:“—”表示無數據。
2.2 有機碳及碳同位素
研究區沉積物有機碳及碳同位素的測試分析由國家海洋局第三海洋研究所同位素實驗室完成。根據《海洋調查規范第8部分:海洋地質地球物理調查(GB/T 12763.8-2007)》取一定量的沉積物樣品,加入4 mol/dm3HCl至過量,反應24 h。用去離子水洗酸至中性,將樣品置于烘箱內60℃烘干,恒重后稱量,研磨成粉末,過60目的篩子。準確稱取約 10 mg去除碳酸鹽的樣品,用4×6錫杯包樣,用元素分析儀——穩定同位素質譜儀聯機(Flash EA 1112 HT-Delta V Advantages,Thermo公司)測定沉積物中TOC、和δ13CTOC。實驗條件為:載氣He流速90 mL/min,反應管溫度960℃,色譜柱溫度50℃。其中總有機碳(TOC)STD<0.25‰;有機碳同位素(δ13CTOC)STD<0.2‰。
δ13CTOC以PDB國際標準作為參考標準,δ13CTOC按以下公式計算:
(1)
式中,R(13C/12CVPDB)為國際標準物VPDB(Vienna Peedee Belemnite)的碳同位素豐度比值。δ13CTOC的分析精度為±0.2‰。
2.3 生物標志化合物
研究區海底沉積物的生物標志化合物的測試分析由中國石化股份勝利油田分公司地質科學研究院石油地質測試中心完成。測試依據為中華人民共和國國家標準《氣相色譜-質譜法測定沉淀物和原油中生物標志物(GB/T 18606-2001)》。具體過程如下:
將南極半島東北海域海底表層沉積物樣品冷凍干燥、粉碎至80目巖樣進行抽提78 h,用石油醚沉淀瀝青質,族組分分離用硅膠、氧化鋁色層柱分離,正已烷、二氯甲烷和氯仿/乙醇混合溶劑洗脫飽和烴、芳烴和非烴。
樣品經前處理后由氣相色譜-質譜儀(Agilent 7890A GC/5975C MSD)進行測試分析,分析條件為氣化室溫度310℃,傳輸管線溫度310℃;升溫程序:柱始溫 100℃,升溫速率 4℃/min,柱終溫 3 154℃,恒溫時 22 min;色譜柱 DB5-MS 60 m×0.25 mm×0.25 um;柱前壓 170 kPa,分流比20∶1;載氣:氦氣;線速27 cm/s;采集方式:圈掃描(SCAN)/多離子檢測(SIM);離子源溫度250℃,掃描速率0.46 scan/s;離化方式:電子轟擊(EI)。
3.1 表層沉積物中氯仿瀝青“A”、有機碳豐度及其同位素與有機質母源
有機碳、氯仿瀝青“A”和烴含量是直接衡量沉積物中有機質豐度的重要指標[9-10]。由圖1和表1知道南極半島東北海域海底表層沉積物中可溶有機質的含量較小,氯仿瀝青“A”為0.007 9%~0.097%,樣品中可溶有機質轉化率 [W(A)/W(C)]值較低,僅為0.011~0.099,但氯仿瀝青“A”和有機碳含量的相關性較好。本區總有機碳(TOC)含量變化范圍為0.45%~2.04%,平均值為1.05%。其中南奧克尼群島中象島附近的D5-2、D5-3、D5-4、D5-5和D5-6站位的沉積物TOC含量為高值區,南舍得蘭群島附近的D1-7和D2-4站位的TOC含量次之,鮑威爾海盆內的D3-5、D4-9站位和象島南端靠近威德爾海的D5-7和D5-9站位的TOC含量較低,但也高于現代深海沉積物中有機質的平均含量0.2%[11]。海島附近海底沉積物有機碳TOC含量高說明海島陸源物質輸入,有利于促進海洋生物的生長和初級生產力的增長,南奧克蘭群島附近的D5-3和D5-4站位的現場取樣發現有大量諸如海綿、海鞘等底棲生物也證明此點。沉積有機質碳同位素(δ13C)可以用來追蹤海洋生物和水體環境的生物化學過程,區分有機質海洋來源與大陸來源[12—15]。從表1上看出本區的有機質碳同位素δ13Corg的值變化為-26.43‰~-24.45‰,平均值在-25.55‰。前人研究表明海底沉積物有機質主要來源于海洋生物分解后殘存的δ13Corg組成偏負為-19‰~-23‰[16],來源于陸源δ13Corg值變化為-26.3‰ ~-29.0‰[17],這說明該區域有機碳來源以海洋水生生物和陸源混合為主[18—20],站位D3-5位于鮑威爾海盆(Powell Basin,PB)內,其有機碳來源受陸源影響較小,主要以海洋水生生物為主,所以其有機質碳同位素δ13Corg的值接近-23‰。同理D5-3站位有機質來源也以海洋水生生物為主,少量陸源物質。而位于布蘭斯菲爾德海峽(Bransfeild Strait)的站位D1-7和D2-4的δ13Corg值為-26.35‰和-26.43‰,有機質以陸源為主,這與附近沉積物來自于地表徑流的南極半島和南設得蘭群島的陸源碎屑和火山物質一致[21]。
3.2 表層沉積物飽和烷烴生物標志化合物組合與有機母源、沉積環境
除了有機碳同位素δ13Corg外,生物標志化合物飽和烴中鏈烷烴系列也可以指示有機質來源,并能反映其沉積環境[22—24]。在本區海底表層沉積物中除了D1-7站位的飽和烴總離子圖為雙峰型以外,其他站位均以前鋒型為特征,碳數分布范圍為C13~C31(或C32、C33、C34),主峰碳分別為C16~C18(見圖2和表2)。其中研究區鮑威爾海盆東側的D5-2~D5-9斷面站位樣品和其西側南極半島附近的D1-7站位的兩個區域表層沉積物中正構烷烴分布特征和分子組成存在很大不同,這表明它們的有機質來源和沉積環境存在很大差異。圖2和表2顯示D5-2~D5-9斷面站位的表層沉積物正構烷烴碳數分布范圍在nC13~nC34,總體上呈低碳數的單峰群,主峰碳為nC16、nC17、nC18,高碳烴峰群微弱,正構烷烴這種前鋒型分布特征表明了這些站位表層沉積物中的有機質以水生藍綠藻注入為主,又有微量高等植物注入[25—26]。南舍得蘭群島附近的D1-7站沉積物正構烷烴碳數分布范圍在nC13~nC34,質譜圖為雙峰型,低碳群的主峰碳為nC16,高碳群的主峰碳為nC27,表明沉積物中有機質來源既有高等植物,又有水生藻類,屬于混合來源。正構烷烴碳數分布表現的有機質來源特征與前節有機質碳同位素δ13Corg指示的有機質來源一致。
地質體中發現的正構烷烴大多數均具有奇碳數化合物含量高于相鄰偶數化合物含量的特點,即具奇偶優勢,正構脂肪酸則與之相反而具有偶奇優勢。這種碳優勢指數(Carbon preference index,CPI)和奇偶優勢指數(Odd-even Predominance,OEP)可以指示有機質的成熟度,沉積有機質隨演化程度增加奇偶優勢消失,CPI和OEP接近1,0.9~1表明為成熟有機質。表2顯示本區的CPI值和OEP值分布在1.04~1.69之間,大多接近“大于1”,表明本區大多數站位表層沉積物有機質中高碳數和中間碳數的正構烷烴無奇碳數優勢和無明顯奇偶優勢,有機質的演化程度較高。其中D1-7站位的CPI值和OEP值分別為1.10和1.04,值最小,有機質的演化較高;D5-2站位的CPI值和OEP值分別為1.69和1.39,表現出一定的奇偶優勢,表明該站位有機質中高碳數較高,演化程度較低,這可能與附近南奧克蘭群島有機質的輸入和威德爾海底層水流經有關。

圖2 研究區表層沉積物正構烷烴質譜圖Fig.2 The n-alkanes mass spectrum of surface sediment in the study area
飽和烴中姥鮫烷、植烷及其比值(Pr/Ph)多用來判斷沉積物有機質形成環境的氧化-還原條件以及水質條件,一般認為Pr/Ph<1(植烷優勢)指示了還原-強還原環境,Pr/Ph>1(姥鮫烷優勢)指示了弱氧化-氧化環境,Pr/Ph值接近于1被認為出現于氧化與缺氧條件交替變化時期[28—29],結合與它們相鄰的nC17、nC18正構烷烴含量比值Pr/C17、Ph/C18參數的變化,當Pr/C17>1時,有機質來源中浮游藻類貢獻較大;當Ph/C18>1為古細菌輸入,比值越大則表明還原條件越強[30—31]。主要依據光合植物基側鏈所形成的植醇在弱氧化弱還原條件下,容易形成植醇酸,然后進一步脫羧形成姥鮫烷;而還原偏堿性介質條件下,植醇側經過脫水作用而形成植烷。在本研究區,表層沉積物中Pr/Ph比值除了D1-7站位外,其他站位的Pr/Ph比值在0.67~0.90之間,都小于1(表2)。這表明除了南極半島附近的D1-7站位呈現出明顯的氧化環境,其他站位的表層沉積物的沉積環境為還原環境,并且它們的有機碳含量最高大于1%,表明該處極為缺氧的環境有利于有機質的保存。Ph/C18比值(表2)也說明這些站位處于還原或者甚至強還原的環境。這可能是這些站位受到南極海冰和低溫高鹽的威德爾海底層水(Weddell Sea Bottom Water,WSBW)和威德爾海深層水(Weddell Sea Deep Water,WSDW)流經的影響有關。D1-7站位的Pr/Ph比值和Ph/C18比值指示的氧化環境可能是受來自別林斯高晉海的高溫、低鹽的別林斯高晉海水(Bellingshausen Sea Water)和附近火山噴發物質的影響有關[32]。本區站位的沉積物有機質Pr/C17比值顯示D1-7、D2-4和D5-5站位的比值遠小于1,說明這3個站位沉積物有機質來源中藻類的貢獻小,而陸源物質相對多的特征。其余站位的Pr/C17>1或接近1,說明這些站位有機質來源的海生生物中藻類貢獻較大。

表2 研究區表層沉積物正構烷烴地球化學參數

圖3 研究區表層沉積物有機質m/z217質譜圖Fig.3 The m/z217 mass spectrum of n-alkanes of surface sediment in the study area
3.3 表層沉積物甾烷、萜烷分布特征與有機質來源和沉積環境
從生物標志物化合物與生物門類之間的關系來看,甾烷類生物標志化合物代表了海洋沉積物中真核生物如藻類的貢獻,萜烷類生物標志物則代表了原核生物如細菌的貢獻,而顯然這兩類生物的歸屬是不同的。甾烷化合物和萜烷化合物都是重要的生物標志化合物,可以指示有機質母源和判斷有機質演化程度。
不同生物體有機質甾烷的C27、C28和C29含量分布類型不同,一般講C27甾烷主要來源于海洋浮游動物[33],C28甾烷在海洋中更多的來自于浮游植物[34],而C29甾烷來自陸源高等植物,也可來源不同的藻類[35]。從甾烷(m/z 217)質量色譜圖(見圖3)和表3顯示在本研究區內表層沉積物中檢出豐富的C27、C28、C29規則甾烷、4-甲基甾烷、孕甾烷和重排甾烷。其中規則甾烷含量最豐富,其他3項在不同站位比重有所不同,但都不超過規則甾烷的含量。總體上看,9個站位沉積物中的甾族化合物主要有20R、5α(H)14α(H)17α(H)-20S 和5α(H)14β(H)17β(H)-20S和20S構型的規則甾烷系列,以及13β(H)17α(H)-20S和20R、13α(H)17α(H)-20S和20R構型的重排甾烷系列組成,其中以24-甲基-5α(H)14α(H)17α(H)-C29-膽甾烷(20R)含量最高。研究區表層沉積物中所檢出的甾族化合物中主要是C29、C27,其次是C28(見表3)。這些表層沉積物C27、C28、C29含量分布類型不同,除了D2-4站位外,大多呈不對稱的“V”形分布(見圖4),也就是說D2-4站位的甾烷主要來自浮游植物,與其他站位明顯不同,前文知道D2-4站位有機質來自陸源,成熟度低,藻類少,沉積環境為還原的環境,這可能與D2-4緊鄰象島(Elephant Island)南側海域,象島為冰雪覆蓋,該處水下地形坡度較陡,受快速搬運的冰海沉積物影響有關。南奧克尼群島南側海域的D5-3和D5-5站位表層沉積物甾烷的分布類型由高到低依次為C27、C29、C28,有機質甾烷C27含量最多,沉積物有機質主要來自于海洋浮游動物,D5-5的甾烷C27含量和C29含量比較接近,有機質來源受陸源物質影響比D5-3的多。剩余的其他站位的甾烷的分布類型由高到低皆是C29、C27、C28(見圖4,表3),來源混雜,以陸源為主。根據規則甾烷優于重排甾烷發生降解及的甾烷的生物降解難易順序C27、C28、C29[36],本研究區表層沉積物有機質來源都為就近沉積,生物降解活動不夠充分,可能是受南極低溫環境的影響。

圖4 研究區海底表層沉積物中甾烷C27、C28和C29相對含量分布類型Fig.4 The relative content distribution pattern of sterane C27、C28 and C29 of the seafloor surface sediment in the study area
萜烷系列化合物中,升藿烷的分布特征常被用于沉積環境氧化還原性的指標。在弱氧化-弱還原的環境中,升藿烷通常按照隨碳數增加,含量之間降低的“正常分布”特征出現;而在海相強還原沉積環境中,則出現較高豐度的C33、C34或C35升藿烷等“異常分布”,尤其是高豐度的C35升藿烷近來被作為強還原環境的指標,與類異戊二烯老鮫烷/植烷(Pr/Ph)比值有較好的對應性。從圖3、圖5和表3可看出在本研究區長鏈三環萜烷系列較完整,其碳數分布范圍在C19~C29,其中C23占優勢,C26含量極少(缺C27),還檢出γ-蠟烷。表層沉積物中萜類化合物的分子標志物C29藿烷/C30藿烷和C31升藿烷/C30藿烷比值較接近,在0.38~0.58和0.40~0.54范圍;γ-蠟烷/C30藿烷比值在0.09~0.55,高于南極布蘭斯菲爾德海峽表層低成熟度的沉積物γ-蠟烷/C30藿烷比值0.09~0.19[37],通常認為演化程度較高的沉積物含較多的γ-蠟烷,反之則具有較少的γ-蠟烷。Σ三環萜烷/Σ五環三萜烷比值在0.08~0.28之間變化。圖譜顯示的萜烷類化合物組成特征:C20的13β(H),14α(H)-三環萜烷(C20H36);C23的13β(H),14α(H)-三環萜烷(C23H42);C24的13β(H),14α(H)-三環萜烷(C24H44),這種以C23為頂點,與C21、C24呈倒“V”字分布特征,表明樣品的長鏈三萜具有菌藻低等生物輸入的特點[38—39]。五環三萜烷(可分為藿烷和非藿烷系列)碳數分布多集中在C27~C33,包括C27的18α(H)-22,29,30-三降藿烷(Ts)和17α(H)-22-、29-、30-三降藿烷(Tm); 17α(H),21β(H)-30-降藿烷(C29αβ); 17β(H),21α(H)-30-降藿烷即C29莫烷(C29βα); 以17α(H),21β(H)-藿烷(C30αβ)含量最高;17β(H),21α (H)-藿烷即C30莫烷(C30βα); 22S-17α(H-)、21β(H)-升藿烷(22S-C31αβ); 22R-17α(H-)、21β(H)-升藿烷(22R-C31αβ); 含量較高的伽瑪蠟烷(G); 22S-17α(H)、21β(H)-二升藿烷(22S-C32αβ); 22R-17α(H),21β(H)-二升藿烷(22R-C32αβ); 22S-17α(H),21β(H)-三升藿烷(22S-C33αβ); 22R-17α(H),21β(H)-三升藿烷22R-C33αβ),藿烷的母源主要來自細菌和藍綠藻[30,40],這進一步說明南極半島東北海域表層沉積物的有機質大多以低等生物輸入為特征。
由表4可見,表層沉積物的C29ααα20S/C29ααα(20S+20R)比值為0.12~0.44,C29αββ/C29(ααα+αββ)比值為0.30~0.51,C3222S/C32(22S+22R) 比值為0.53~0.62,Ts/(Tm+Ts)比值為0.34~0.52。甾烷類參數C29ααα20S/C29ααα(20S+20R)值小于0.25是未成熟有機質的特征,在0.25~0.4為低成熟有機質,達到0.4~0.55為成熟有機質,由表4可見D1-7和D5-9的 C29ααα20S/C29ααα(20S+20R)值分別為0.43和0.44,體現了這些站位有機質演化的程度較高;D5-2、D5-3、D5-4、D5-5、D5-6、D5-7的C29ααα20S/C29ααα(20S+20R)值分布在0.25~0.4之間,為低成熟有機質,受低等海洋生物來源和寒冷海流影響;D2-4的C29ααα20S/C29ααα(20S+20R)值0.12為未成熟有機質,這與前面的飽和烷烴生物標志化合物組合特征表現的一致,可能受到陸源快速搬運的影響。

站位甾烷類化合物組成特征/%原生甾烷相對組成規則甾烷相對組成/%萜烷類化合物組成特征規則甾烷4-甲基甾烷孕甾烷重排甾烷5α-C2720R/5α-C2920R5α-C2820R/5α-C2920RC27C28C29C29藿烷/C30藿烷C31升藿烷/C30藿烷γ-蠟烷/C30藿烷Σ三環萜烷/Σ五環三萜烷D1?778 559 772 977 850 930 8025 9522 4930 110 460 450 210 08D2?483 185 954 504 430 941 3227 9330 9524 300 480 400 120 25D5?274 357 827 947 480 890 6826 1619 3128 880 460 520 180 23D5?372 026 428 879 531 370 6531 9116 1723 940 500 520 130 20D5?471 757 039 837 570 910 7625 7318 4527 570 500 540 160 28D5?571 697 4710 238 010 970 7326 7418 6526 300 580 510 550 23D5?674 528 046 547 520 890 7128 3817 1728 970 490 470 210 27D5?785 503 993 715 610 700 4823 2122 1840 110 500 500 090 12D5?980 178 503 866 570 870 6727 3521 5331 290 380 450 200 09

表4 研究區海底表層沉積物甾烷和萜烷成熟度參數表
(1) 南極半島東北海域海底表層沉積物中有機碳含量高于現代深海沉積物中有機質的平均含量,有機質含量較高,特別靠近海島的區域,大多站位有機質來源以海洋水生生物和陸源混合為主,海洋水生生物表現為海洋表層水體低等浮游生物、藻類和細菌生物特征;其中D3-5和D5-3站位有機質海生生物來源輸入相對多一些,D1-7和D2-4站位有機質陸源高等植物輸入相對多一些,這些陸源高等植物主要來自南極半島和南舍得蘭群島。
(2) 南極半島東北海域海底表層沉積物生物標志化合物組合反映了研究區的沉積環境。除了D1-7和D5-9站位附近以氧化和弱還原環境外,其他站位都是以還原—強還原的沉積環境為主,強烈的還原環境可能是低溫高鹽的威德爾底層水和威德爾海深層水造成的;D1-7站位附近的氧化環境可能是受別林斯高晉表層流和附近火山噴發的影響。
(3) 研究區沉積物的氧化和還原環境受該區環流影響較大,特別是受威德爾海產生的低溫高鹽的威德爾海底層水和威德爾海深層水及別林斯高晉海過來的高溫、高鹽南極繞級深層水的影響較大。近岸物質的快速搬運影響到D2-4站位沉積物中有機質的低成熟度。
致謝:衷心感謝國家海洋局極地考察辦公室、中國極地研究中心為本文的開展提供的現場考察平臺,感謝參加中國第28次南極科學考察任務的全體科考人員和“雪龍”號上的全體船員為沉積物樣品的采集所付出的艱辛努力。感謝國家海洋局第二海洋研究所盧冰研究員在論文撰寫中給予的指導和幫助,一并感謝審稿老師的建議和幫助!

[2] 張海生,潘建明,陳建芳,等. 楚科奇海和白令海沉積物中的生物標志物及其生態環境響應[J]. 海洋地質與第四紀地質,2007,27(2): 42-49.
Zhang Haisheng,Pan Jianming,Chen Jianfang,et al. Biomarkers in sediments in the Arctic areas and ecological environmental response[J]. Marine Geology & Quaternary Geology,2007,27(2): 42-49.
[3] 賀娟,趙美訓,李麗,等. 南海北部MD05-2904 沉積柱狀樣26萬年以來表層海水溫度及陸源生物標志物記錄[J]. 科學通報,2008,53(11): 1324-1331.
He Juan,Zhao Meixun,Li Li,et al. Sea surface temperature and terrestrial biomarker records of the last 260 ka of Core MD05-2904 from the northern South China Sea[J]. Chinese Science Bulletin,2008,53(15): 2376-2384.
[4] Martínez-Garcia A,Rosell-Melé A,Geibert W,et al. Links between iron supply,marine productivity,sea surface temperature,and CO2over the last 1.1 Ma[J]. Paleoceanography,2009,24(1): PA1207.
[5] 張海峰,王汝建,陳榮華,等. 白令海北部陸坡全新世以來的生物標志物記錄及其古環境意義[J]. 極地研究,2014,26(1): 1-16.
Zhang Haifeng,Wang Rujian,Chen Ronghua,et al. Holocene biomarker records on the Northern Bering Sea slope and their paleoenvironmental implications[J]. Chinese Journal of Polar Research,2014,26(1): 1-16.
[6] 黃汝昌,王鐵冠,王廷棟,等. 中國低熟油及凝析氣藏形成與分布規律[M]. 北京: 石油工業出版社,1997.
Huang Ruchang,Wang Tieguan,Wang Tingdong,et al. Formation and Distribution of Immature Oil and Condensate Gas Reservoirs in China[M]. Beijing: Petroleum Industry Press,1997.
[7] 王翠蘋,宋之光. 墨西哥灣含水合物和油氣滲漏區海底表層沉積物中有機質飽和烴組成分布特征研究[J]. 地球化學,2007,36(1): 62-70.
Wang Cuiping,Song Zhiguang. Characterizing aliphatic hydrocarbon composition and distribution of organic matters in surface sediments associated with gas hydrate or oil and gas seepage from the Gulf of Mexico[J]. Geochimica,2007,36(1): 62-70.
[9] 趙其淵. 海洋地球化學[M]. 北京: 地質出版社,1989: 62-75.
Zhao Qiyuan. Marine Geochemistry[M]. Beijing: Geological Publishing House,1989: 62-75.
[10] 賴斯 D D,崔光明. 油氣評價方法與應用[M]. 北京: 石油工業出版社,1992: 1-253.
Rice D D,Cui Guangming. Evaluation Methedology and Application of Oil and Gas[M]. Beijing: Petroleum Industry Press,1992: 1-253.
[11] 陳建平,梁狄剛,張水昌,等. 中國古生界海相烴源巖生烴潛力評價標準與方法[J]. 地質學報,2012,86(7): 1132-1142.
Chen Jianping,Liang Digang,Zhang Shuichang,et al. Evaluation criterion and methods of the hydrocarbon generation potential for China’s paleozoic marine source rocks[J]. Acta Geologica Sinica,2012,86(7): 1132-1142.
[12] Chen Jun,Li Gaojun. Geochemical studies on the source region of Asian dust[J]. Science China Earth Sciences,2011,54(9): 1279-1301.
[13] 賀曉蕾,張彥. 同位素示蹤技術在環境領域中的應用研究[J]. 環境科技,2011,24(5): 70-73.
He Xiaolei,Zhang Yan. Study on application of stable isotope tracer technique in environmental field[J]. Environmental Science and Technology,2011,24(5): 70-73.
[14] 高建華,汪亞平,潘少明,等. 長江口外海域沉積物中有機物的來源及分布[J]. 地理學報,2007,62(9): 981-991.
Gao Jianhua,Wang Yaping,Pan Shaoming,et al. Source and distribution of organic matter in seabed sediments of the Changjiang River estuary and its adjacent sea area[J]. Acta Geographica Sinica,2007,62(9): 981-991.
[15] 葛晨東,王穎,Pedersen T F,等. 海南島萬泉河口沉積物有機碳、氮同位素的特征及其環境意義[J]. 第四紀研究,2007,27(5): 845-852.
Ge Chendong,Wang Ying,Pedersen T F,et al. Variability og organic carbon isotope,nitrogen isotope,and C/N in the Wanquan River estuary,eastern Hainan island,China and its environmental implication[J]. Quaternary Sciences,2007,27(5): 845-852.
[16] Grantham P J,Wakefiled I I. Variations in the sterane carbon number distributiona of marine source rock derived crude oils through geologicaltime[J]. Organic Geochamistry,1988,12(1): 61-73.
[17] 陳踐發,徐永昌. 沼澤環境中有機質碳同位素組成特征[J]. 科學通報,1992,37(22): 2080-2082.
Chen Jianfa,Xu Yongchang. Characteristics of organic carbon isotopic composition in swap environment[J]. Chinese Sciences Bulletin,1992,37(22): 2080-2082.
[18] Deines P. The isotopic composition of reduced organic carbon[M]//Fritz P,Fontes J. Handbook of Environmental Isotope Geochemistry. Amsterdam: Elsevier,1980.
[19] Salomons W,Mook W G. Field observation of the isotopic composition of particulate organic carbon in the Southern North Sea and adjacent estuaries[J]. Marine Geology,1981,41(3/4): M11-M20.
[20] Fry B,Sherr E B. δ13C measurements as indicators of carbon flow in marine and freshwater ecosystems[J]. Contributions to Marine Science,1984,27: 13-47.
[21] 王光宇,陳邦彥,張國禎,等. 南極布蘭斯菲爾德海區地質——“海洋四號”船南極地質地球物理科學考察成果[M]. 北京: 地質出版社,1996.
Wang Guangyu,Chen Bangyan,Zhang Guozhen,et al. Geology of Brance Anfield in Antarctic——the Achievement of Geology and Geophysics Survey in Antarctic by “Ocean IV”[M]. Beijing: Geological Publishing House,1996.
[22] Gilbert A,Yamada K,Yoshida N. Exploration of intramolecular13C isotope distribution in long chain n-alkanes (C11-C31) using isotopic13C NMR[J]. Organic Geochemistry,2013,62: 56-61.
[23] Yunker M B,Macdonald R W,Snowdon L R,et al. Alkane and PAH biomarkers as tracers of terrigenous organic carbon in Arctic Ocean sediments[J]. Organic Geochemistry,2011,42(9): 1109-1146.
[24] Brassell S,Eglinton G,Maxwell J R. The geochemistry of terpenoids and steroid[J]. Biochemical Society Transactions,1983,11(5): 575-586.
[25] Duan Yi. Organic geochemistry of recent marine sediments from the Nansha Sea,China[J]. Organic Geochemistry,2000,31(2/3): 159-167.
[26] 侯讀杰,馮子輝. 油氣地球化學[M]. 北京: 石油工業出版社,2011.
Hou Dujie,Feng Zihui. Oil and Gas Geochemsitry[M]. Beijing: Petroleum Industry Press,2011.
[27] Philip R P,Gilbert T D. Characterization of petroleum source rocks and shales by pyrolysis-gas chromatography-mass spectrometry-multiple ion detection[J]. Organic Geochemistry,1984,6: 489-501.
[28] ten Haven H L,de Leeuw J W,Rullk?tter J,et al. Restricted utility of the pristane/phytane ratio as a palaeoenvironmental indicator[J]. Nature,1987,330(6149): 641-643.
[29] 傅家謨,盛國英. 中國分子有機地球化學研究進展[J]. 沉積學報,1992,10(3): 25-39.
Fu Jiamo,Sheng Guoying. Advances in molecular organic geochemstry in China[J]. Acta Sedimentologica Sinica,1992,10(3): 25-39.
[30] Peters K E,Walters C C,Moldowan J M. The Biomarker Guide(second edition) II: biomarkers and Isotopes in Petroleum Exploration and Earth History[M]. London: Cambridge University Press,2005.
[31] 楊群. 分子古生物學原理與方法[M]. 北京: 科學出版社,2003.
Yang Qun. Principle and Method of Molecular Paleontology[M]. Beijing: Science Press,2003.
[32] 吳能友,段威武,蔡秋蓉. 南極布蘭斯菲爾德海峽冰海沉積環境與沉積模式初探[J]. 南海地質研究,2002(13): 1-8.
Wu Nengyou,Duan Weiwu,Cai Qiurong. Priliminary discussion on the sedimentary environment and sedimentation model of the Bransfield Strait,Antarctica[J]. Geological Research of South China Sea,2002(13): 1-8.
[33] Volkman J K,Farrington J W,Gagosian R B. Marine and terrigenous lipids in coastal sediments from the Peru upwelling region at 15°S: Sterols and triterpene alcohols[J]. Organic Geochemistry,1987,11(6): 463-477.
[34] Volkman J K. A review of sterol markers for marme and temgenous organic matter[J]. Organic Geochemistry,1986,9(2): 83-99.
[35] Goad L J. The Biosynthesis of Plant Sterols[M]// Tevini M,Lichtenthaler H K. Lipids and Lipid Polymers in Higher Plants. Berlin: Springer Berlin Heidelberg,1977.
[36] Goodwin N S,Park P J D,Rawlinson T. Crude oil biodegradation[M]// Bjorφy M,ed. Advances in Organic Geochemistry 1981. New York: J. Wiley and Sons,1983,6: 650-658.
[37] 李晉超. 表層沉積物的有機地球化學[M]. 北京: 海洋出版社,1988.
Li Jinchao. Organic Geochemistry of Surface Sediments[M]. Beijing: China Ocean Press,1988.
[38] 王鐵冠,鐘寧寧,侯讀杰. 低熟油氣形成機理與分布[M]. 北京: 石油工業出版社,1995.
Wang Tieguan,Zhong Ningning,Hou Dujie,et al. Genetic Mechanism and Occurrence of Immature Hydrocarbon[M]. Beijing: Petroleum Industry Press,1995.
[39] Smith A B,Littlewood D T J. Paleontological data and molecular phylogenetic analysis[J]. Paleobiology,1994,20(3): 259-273.
[40] Azevedo D A,Aquino N F P,Simoneit B R T,et al. Novel series of tricyclic aromatic terpanes characterized in Tasmanian tasmanite[J]. Organic Geochamistry,1992,18(1): 9-12.
The source of organic matter and its sedimentary environment of the bottom surface sediment in northeast waters to Antarctic Peninsula based on the biomarker features
Han Xibin1,Zhao Jun2,Chu Fengyou1,Pan Jianming2,Tang Linggang1,Xu Dong1,Bian Yeping1,Ge Qian1
(1.KeyLaboratoryofSubmarineGeosciences,SecondInstituteofOceanography,StateOceanicAdministration,Hangzhou310012,China; 2.KeyLaboratoryofMarineEcosystemandBiogeochemistry,SecondInstituteofOceanography,StateOceanicAdministration,Hangzhou310012,China)

Antarctic Peninsula;molecular organic geochemistry;surface sediment;biomarker;organic matter source;sedimentary environment
10.3969/j.issn.0253-4193.2015.08.003
2014-05-21;
2015-05-16。
國家自然科學基金(41306202,41376193);南北極環境綜合考察與評估專項(CHINARE2012-01-02, CHINRE2013-01-02, CHINARE2014-01-02, CHINARE2015-01-02,CHINARE2013-04-01, CHINARE2014-04-01,CHINARE2015-04-01);“全球變化與海氣相互作用”專項“西太平洋古氣候研究”(GASI-04-01-02)。
韓喜彬(1976—),男,河南省南陽市人,博士,副研究員,主要從事海洋地質研究工作。E-mail:hanxibin@sio.org.cn
P736.41
A
0253-4193(2015)08-0026-13
韓喜彬,趙軍,初鳳友,等. 南極半島東北海域表層沉積有機質來源及其沉積環境[J].海洋學報,2015,37(8):26—38,
Han Xibin,Zhao Jun,Chu Fengyou,et al. The source of organic matter and its sedimentary environment of the bottom surface sediment in northeast waters to Antarctic Peninsula based on the biomarker features[J]. Haiyang Xuebao,2015,37(8):26—38,doi:10.3969/j.issn.0253-4193.2015.08.003