海洋地质与环境重点实验室知识库

  深海热液区是一个高温高压、高重金属浓度的特殊海洋环境，其中海底热液喷口喷发的热液流体会随热液柱迁移扩散，其扩散过程中会与与海水混合，大量颗粒物质从热液流体中迁移沉淀出来，进入沉积物，对周围海区海底沉积物产生影响。对受热液活动影响的沉积物中元素组成、分布特征和有机质的研究有助于进一步了解热液活动对沉积物产生的影响。本文分别测定了东太平洋海隆西翼13°N附近E271和E272站位沉积物中微量元素含量和有机质（正构烷烃和脂肪酸）含量，对沉积物中无机元素地球化学和有机地球化学特征进行了分析。

  本文参考前人在本研究区测得的主量元素组成分析结果，并结合本研究测得的微量元素含量，对E271和E272站位沉积物中的元素沉积特征进行了分析。东太平洋海隆13°N研究区沉积物中Fe、Mn元素含量较高，且E272站位Ni、Pb、U、V元素随深度的变化与Fe、Mn元素类似，而Cu、Zn元素且随深度变化趋势不同，结合元素特性，推测Ni、Pb、U、V等元素主要以和Fe、Mn氧化物结合的形式随热液柱迁移，而热液喷发的Cu、Zn元素则更多地形成硫化物在原位沉积。

  测定两站位沉积物中正构烷烃和脂肪酸的组成及含量得到，在E271和E272两站位的沉积物中检测到链长C₁₁-C₃₅的正构烷烃，其含量分别为2.21μg/g和0.85-2.95μg/g，且以双峰型分布为主，其中短链烷烃多呈偶碳优势，其来源为海洋细菌等微生物；长链烷烃分布特征指示了陆源高等植物和热液物质的输入，且陆源输入主要来自大气输送的美洲物质，高碳数正构烷烃主要为热液区高温热催化所形成的产物。进一步，本文对E272站位沉积物中的正构烷烃碳优势指数随深度的变化趋势进行了分析，认为E272站位沉积物在其沉积过程中经历了早期成岩作用。在此基础上，结合前人对该站位沉积物的年代学和孔隙度的分析，更加证实研究站位沉积物经历了早期成岩作用。由以上，推测E272站位沉积物经历早期成岩作用是成熟有机质的输入和沉积压实作用共同作用的结果。在研究区两站位的沉积物中均检测到32种脂肪酸，其链长为C₈-C₂₄不等，总脂肪酸含量分别为93.55μg/g和50.71-87.05μg/g。根据两站位正构烷烃和脂肪酸含量与太平洋其他热液区域对比分析，推测本研究站位的沉积物具有海洋自生产物和大气输送的陆源物质之外的热液来源的正构烷烃和脂肪酸贡献，且热液来源的正构烷烃和脂肪酸占相当比例。同时，通过探讨沉积物中特征脂肪酸C18:2n6、DHA（C22:6n3）、C20:1n9和C22:1n9的含量及分布，推测其受到了热液活动的影响。

  将研究区E272站位沉积物中Fe、Mn元素含量与正构烷烃、脂肪酸含量随深度变化趋势对比得到，二者有很好的相关性，说明在受热液活动影响的情况下，沉积物中正构烷烃和脂肪酸含量在一定程度上也可以反映沉积物受热液活动影响的情况。

第1章 引言...........................................................1

1.1 热液活动 ........................................................1

1.1.1 热液活动发现历史...............................................1

1.1.2 热液活动简介 ..................................................2

1.2 东太平洋海隆 ....................................................2

1.2.1 东太平洋海隆研究历史 ..........................................2

1.2.2 研究区概况.....................................................3

1.3 海底沉积物中有机质的研究........................................ 4

1.4 海底热液产物中有机质的研究...................................... 7

1.5 选题依据及科学问题 ..............................................8

1.6 主要研究内容及完成的工作量...................................... 9

第2章 材料与方法 ...................................................11

2.1 样品概况 .......................................................11

2.2 微量元素分析方法............................................... 12

2.3 正构烷烃、脂肪酸提取与分析方法 .................................13

2.3.1 提取与分离方法................................................13

2.3.2 气相色谱质谱分析条件..........................................13

2.4 实验所用器皿和材料............................................. 14

第3章 结果 .........................................................15

3.1 矿物学特征和无机元素地球化学特征................................15

3.2 有机地球化学特征 ...............................................18

3.2.1 正构烷烃含量及分布 ...........................................18

3.2.2 脂肪酸含量及分布............................................. 21

第4章 讨论........................................................ 25

4.1 沉积物中无机元素对海底热液活动的指示.......................... 25

4.2 沉积物中正构烷烃来源.......................................... 27

4.3 E272站位沉积物中的成岩作用....................................29

4.4 沉积物中有机质对海底热液活动的指示 ............................30

4.5 有机与无机参数之间的关系 ......................................35

第5章 结论........................................................37

参考文献 .........................................................39

致谢..............................................................57

作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果....................59