冷泉區都有什麼生物

1. 冷泉生物群和熱液生物群是一樣的嗎

01 冷泉生物群和熱液生物群既有相似也有不同，生活在冷泉中的微生物大多是化能自養微生物，它們依靠化學反應獲取能量並合成有機質，冷泉流體和熱液流體中通常都含有大量的甲烷，在兩種生物群中都會發現甲烷氧化菌，不同的是，熱液流體中富含多種金屬離子或氫氣等，很多微生物會以金屬離子或氫氣等為食。

海底是“漏”的。除了冰冷的海水往下向海底的岩層或沉積物中滲漏以外，不同溫度、不同成分的流體也會從海底以下的地層中向海水中噴逸。當流體成分以碳氫化合物（甲烷或其他高分子量碳氫氣體）、硫化氫或二氧化碳為主，並且溫度與海水相近時，就被稱為冷泉；當流體富含各種金屬元素和氣體組分，並且溫度明顯高於周圍海水的溫度時，便是所謂的熱液。有趣的是，在這些流體噴出的地方，往往發育了茂盛的冷泉或熱液生物群落。然而，由於環境的制約，冷泉生物群和熱液生物群既有相似之處，也有著顯著的不同。

以微生物為例，生活在冷泉和冷泉環境中的微生物大多是化能自養微生物，它們依靠化學反應獲取能量並合成有機質。因此，形象地說，它們都是依靠“吃”流體中的化學物質生存的。由於冷泉流體和熱液流體中通常都含有大量的甲烷，因此，既能在冷泉環境也能在熱液環境中發現甲烷氧化菌。有意思的是，在冷泉環境中，這些甲烷氧化菌必須與硫酸鹽還原菌組成一個“共生體”才能夠發揮作用，雙方離開彼此均不能存活。它們或構成球狀，或構成圓柱狀，通常是甲烷氧化菌的細胞群被硫酸鹽還原菌群完全或部分地包裹住。平均來說，甲烷氧化菌與硫酸鹽還原菌數量的比例為1:2。

與冷泉流體化學組成不同的是，熱液流體中富含多種金屬離子或氫氣等。因此，在熱液環境中，很多微生物會以金屬離子或氫氣等為“食”，許多氫氧化菌、鐵氧化菌、鐵還原菌或錳氧化菌等能夠在這里自在地生活。

當然，溫度也是影響熱液和冷泉微生物類群差異的一個主要因素。由於高溫的影響，海底熱液環境中居住著許多喜好“炎熱”的“居民”，它們就是人們常說的嗜熱微生物和超嗜熱微生物。

與微生物相似，冷泉動物群和熱液動物群既有相似之處，也有明顯的差異。目前已經發現的冷泉動物物種超過210種，而熱液動物物種則更是超過了500種。其中，管狀蠕蟲、貽貝、帽貝、蛤、蝦、蝸牛、腹足類動物等是熱液或冷泉環境中常見的原住民。多毛類、螃蟹、海葵、藤壺、海綿、棘皮動物等也常棲息於熱液或冷泉環境中。

盡管在熱液和冷泉環境中都有管狀蠕蟲、貝類等動物的蹤跡，但它們在生物分類學上卻隸屬於不同的種屬，在生理特性上也有很大的差異。以管狀蠕蟲為例，熱液環境中生活的管狀蠕蟲，最快每年可以長0.8米，被認為是地球上生長速度最快的動物之一，其管體的長度最長可以達到3米。相比之下，生活於冷泉環境中的管狀蠕蟲，則生長非常緩慢，它們要活到250歲才長到2米長！如此“高齡”，即便對於地球上其他“長壽”動物而言，也實屬罕見。

2. 什麼是海中的冷泉

冷泉(cold seep)即海底天然氣滲漏，在全球是一個廣泛分布的自然現象，指分布於大陸邊緣海底來自沉積界面之下、以水、碳氫化合物（天然氣和石油）、硫化氫、細粒沉積物為主要成分，流體溫度與海水相近的流體，並廣泛發育於活動和被動大陸邊緣斜坡海底。

冷泉另一個令人震撼的地方就是，它在海底有一套相對完整的生物群落。人們通常認為生物都是依賴光合作用的，而在水深超過200米時陽光就基本沒有了。冷泉區生物不依賴光合作用，而是靠甲烷、硫化氫等還原性化學物質自養，完全是另一套生命體系。」

3. 「潛龍三號」在海底都拍到了什麼

「潛龍三號」拍攝到了大量正常海洋環境常見的深海生物。有媒體檢索這些照片看到，這里的底棲生物群落以海參、海星等棘皮動物為主，有不同種類的魚、蝦，沒有發現珊瑚等硬基底固著生物。

韓喜球將「潛龍三號」在試驗性應用第一潛中的作業形容為「察言、觀色和嗅味」。「察言」指「潛龍三號」在離底150米的高度，對海底地形地貌進行掃測；「觀色」是指在離底5米左右的高度，對海底進行照相；「嗅味」是指對水體多種參數的異常進行探測。

來源：新華網

4. 厲害了，我的國！我國全球首次試開采可燃冰成功！

出品：科普中國

製作：中國地質圖書館（中國地質調查局科普辦公室）徐夢華劉瀾章茵

監制：中國科學院計算機網路信息中心

國土資源部中國地質調查局5月18日在南海宣布，我國正在南海北部神狐海域進行的可燃冰試采獲得成功，這也標志著我國成為全球第一個實現了在海域可燃冰試開采中獲得連續穩定產氣的國家。隨後，新華社受權發布了《中共中央 國務院對海域天然氣水合物試采成功的賀電》。

「科普中國」是中國科協攜同社會各方利用信息化手段開展科學傳播的科學權威品牌。

本文由科普中國融合創作出品，轉載請註明出處。

5. 地球海洋里還有多少生物沒被發現

「蛟龍」號剛在南海冷泉區發現了大量奇異的海底生物，在搜集上來的動物樣本中，有一些是生物學家還不能確認，需要做基因鑒定的。茫茫大海里，還有多少不為人知的物種呢？

「這是一個非常難回答的問題。」參加此次「蛟龍」試驗性應用航次的海洋生物學家、中科院海洋所研究員李新正說，「因為海洋生物的種類非常多，而人們對海洋生物的考察和研究很有限。」

李新正說，從門這一級的分類單元看，海洋動物的多樣性要遠高於陸地和淡水水體。2012年，來自世界各國的121位海洋生物分類學家做了一個統計。結果表明，人們發現了大約17萬個物種的同物異名，即同一個物種被不同的學者發現並用了不同的名字命名。剔除了這些無效的同物異名後，統計出已發現並被描述的海洋真核生物為22.6萬種。

根據這一統計，還有5.8萬—7.2萬個海洋物種被採集到標本，但還有待描述。專家們估計，還有48.2萬—74.1萬個海洋生物物種還沒有被發現。另外，基因測序會幫助分類學家們發現成千上萬的隱存種，即現在被認為是同一個種的應該是幾個種的復合體。

因此，將已被描述的、待描述的和待發現的物種加起來，地球的海洋中大約有70萬—100萬種生物，其中有1/3—2/3尚未被發現和描述。

李新正說，中國擁有的海洋物種，佔世界的1/10—1/4。他認為，在南海深海里，存在幾十到上百個大型的（0.5毫米以上）未知物種是完全可能的。

一個好消息是，最近10年，海洋生物分類學家發現的新海洋生物物種比以往任何時候都要多；而在最近60年，海洋生物分類學者的增加超過了海洋生物新物種被發現的速度。科學家們認為，有鑒於此，以及當前海上生物考察方法和研究技術的發展，那些未知海洋生物中的大部分將會在本世紀被發現和描述。

（科技日報「向陽紅09」船6月27日

6. 墨西哥灣北陸坡區冷泉碳酸鹽岩脂肪酸及碳同位素特徵

管紅香^1,2,3,4，馮東^3,5，吳能友¹,2,ROBERTS H.Harry⁵，陳多福^1,3

管紅香（1981－），女，博士，主要從事冷泉碳酸鹽岩的地球化學研究，E-mail:[email protected]。

註：本文曾發表於《科學通報》2010年第4～5期，本次出版有修改。

1.中國科學院廣州天然氣水合物研究中心，廣州510640

2.中國科學院可再生能源與天然氣水合物重點實驗室，中國科學院廣州能源研究所，廣州510640

3.中國科學院邊緣海地質重點實驗室，中國科學院廣州地球化學研究所，廣州510640

4.中國科學院研究生院，北京100049

5.Coastal Studies Institute,Louisiana State University,Baton Rouge,LA 70803,USA

摘要：對墨西哥灣北部水深約540m的上陸坡GC185區（GC-F樣品）和水深約2 200 m的下陸坡AC645區（AC-E樣品）冷泉碳酸鹽岩中的脂肪酸及其單體化合物的δ¹³C進行了分析。在AC-E和GC-F冷泉碳酸鹽岩樣品中檢測到了30多種脂肪酸化合物，均以主峰碳為C₁₆的低碳數（< C₂₀）脂肪酸為主，具偶碳優勢，主要包括正構脂肪酸、異構（i－）/反異構（ai－）脂肪酸以及帶支鏈的奇碳數脂肪酸（iso/anteiso）。其中n-C_12:0、n-C_13:0、i-C_14:0和n-C_14:0具有明顯偏低的δ¹³C值（－39.99‰～－32.36‰），可能來源於冷泉生物。n-C_18:2和C_18:1△⁹具有相同的碳同位素值，可能來源於冷泉滲漏區貝氏硫細菌屬/辮硫菌屬。支鏈奇碳數脂肪酸（iso/anteiso C₁₃～C₁₇）具有特別負的δ¹³C值（－63.95‰～－44.17‰），明顯不同於其他類別脂肪酸的碳同位素值，推斷這類化合物是海底滲漏區甲烷厭氧氧化過程中的硫酸鹽還原細菌生命活動的產物。

關鍵詞：脂肪酸；單體化合物穩定碳同位素；硫酸鹽還原菌；甲烷厭氧氧化；冷泉碳酸鹽岩；墨西哥灣

Fatty-acids and their 6¹³C Characteristics of Seep Carbonates from the Northern Continental Slope of Gulf of Mexico

Guan Hongxiang^1,2,3,4,Feng Dong^3,5,Wu Nengyou^1,2,Roberts Harry H.⁵,Chen Duofu^1,3

1.Guangzhou Centerfor Gas Hydrate Research,CAS,Guangzhou 510640,China

2.Key Laboratory of Renewable Energy and Gas Hydrate,Guangzhou Institute of Energy Conversion,CAS,Guangzhou 510640,China

3.Key Laboratory of Marginal Sea Geology,Guangzhou Institute of Geochemistry,CAS,Guangzhou 510640,China

4.Graate University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China

5.Coastal Studies Institute,Louisiana State University,Baton Rouge,LA 70803,USA

Abstract:Here we reported the fatty-acids and their δ¹³C values in seep carbonates collectedfrom Green Canyon 185(GC 185;Sample GC-F)at upper continental slope(water depth：～540 m),and Alaminos Canyon 645(GC 645;Sample AC-E)at lower continental slope(water depth：～2 200 m)of the Gulf of Mexico.More than thirty kinds of fatty acids were detected in both samples.Thesefatty acids are maximized at C₁₆.There is a clear even-over-odd carbon number predominance in carbon number range.The fatty acids are mainly composed of n-fatty acids,iso-/anteiso-fatty acids and terminally branched odd-numberedfatty acids(iso/anteiso).The depleted δ¹³C values(－39.99‰～－32.36‰）of n-C_12:0、n-C_13:0、i-C_14:0and n-C_14:0suggest that they may relate to the chemosynthetic communities at seep sites.The unsaturated fatty acids n-C_18:2and C_18:1△⁹have the same δ¹³C values,they may originatefrom the Beggiatoa/Thioploca.Unlike otherfatty acids,the terminally branched fatty acids(iso/anteiso)show more depleted δ¹³C values(as low as-63.95‰）suggesting a possible relationship to sulfate recing bacteria,which is common ring anaerobic oxidation of methane at seep sites.

Key words:fatty acids,carbon isotope of indivial lipid,sulfate recing bacteria,anaerobic oxidation of methane,seep carbonate,Gulf of Mexico

0 引言

墨西哥灣是一個油氣大量聚集的盆地，在晚三疊世－中侏羅世時期，盆地在斷裂作用下發生張裂，沉積形成了巨厚的膏鹽層，膏鹽層的變形和活動斷層為流體從盆地深部的油氣系統向海底滲漏運移提供了有效通道，控制著海底冷泉的發育^[1-3]。近年的研究表明墨西哥灣海底至少有幾百個正在活動的天然氣滲漏系統，發育於整個陸坡環境^[4-5]。陸坡區的冷泉活動導致海底廣泛發育天然氣水合物、冷泉生物群和自生碳酸鹽岩^[4,6-12]。冷泉碳酸鹽岩的形成是由於海底滲漏甲烷等碳氫化合物在海底沉積層缺氧帶被微生物所消耗，由甲烷氧化古菌（anaerobic methane-oxidizing archaea,MOA）將滲漏CH₄氧化為

，同時硫酸鹽還原菌（sulfate-recing bacteria,SRB）將孔隙水中的

還原為HS－，

與孔隙水中的陽離子結合形成冷泉碳酸鹽岩固結在海底^[13-17]。這種甲烷氧化和硫酸鹽還原的細菌活動的信息保存在冷泉碳酸鹽岩中^{[14-15,18-21]}。

墨西哥灣北部陸坡與冷泉活動相關的水合物、冷泉碳酸鹽岩和冷泉生物群（包括甲烷古菌和硫酸鹽還原菌及其生物標志物）已有大量的研究成果發表^{[4-5,10,14-15,18-23]}，但有關下陸坡深水區的工作較少，尤其是缺乏冷泉碳酸鹽岩中保存的微生物甲烷厭氧氧化作用的生物標志物的對比研究。本文通過研究墨西哥灣上陸坡GC 185區Bush Hill(GC-F樣品）和下陸坡AC645區（AC-E樣品）的冷泉碳酸鹽岩中的脂肪酸及其單體化合物的δ¹³C組成，證實墨西哥灣上陸坡到下陸坡海底冷泉滲漏區均發生了滲漏烴（甲烷）的微生物厭氧氧化作用。

1 樣品和分析方法

1.1 樣品採集

圖1 研究區域和采樣點位置示意圖（據[24]修改）

研究樣品來源於墨西哥灣上陸坡和下陸坡區（圖1）。深水區AC-E冷泉碳酸鹽岩樣品（圖2）是1990年採集於墨西哥灣下陸坡Alaminos Canyon區內水深2 200 m的一個活動冷泉，采樣點的地理經緯度坐標為26°21 ' N,94°31 ' W，采樣區發育有大量的冷泉生物群落，主要有管狀蠕蟲、貽貝及呈分散狀分布的蛤和微生物菌席等。AC-E冷泉碳酸鹽岩結殼中孔洞發育，主要由生物殼碎屑和碳酸鹽岩膠結物組成，礦物組成幾乎全部為文石（達98％），僅有少量方解石，碳同位素δ¹³C為－31.3‰～－23.4‰^[24]。淺水區GC-F樣品（圖2）是1998年在墨西哥灣上陸坡Green Canyon 184和185區塊分界線附近的Bush Hill (27°46' N,91°30' W）採集的，水深約為540m，海底溫度約為7℃在Bush Hill冷泉滲漏系統中，在海底能觀察到正在活動氣泡滲漏、冷泉生物群、自生碳酸鹽岩及出露的天然氣水合物^[4,22,25-26]。GC-F冷泉碳酸鹽岩可見管狀serpulid蠕蟲碎片，保存有Lucinid-vesycomyid雙殼類冷泉生物的殼體，碳酸鹽岩基質膠結物部分幾乎全部由文石組成，僅有少量的方解石和白雲石，碳同位素δ¹³C為

圖2 墨西哥灣上、下陸坡區冷泉碳酸鹽岩樣品外貌

a.AC-E樣品，採集於水深2 200 m的下陸區Alaminos Canyon區內的一個活動冷泉；b.GC-F樣品，採集於水深約為540m的上陸坡Green Canyon 184區Bush Hill活動冷泉。標尺為1cm

－29.4‰～－15.1‰^[27]。

1.2 實驗分析

樣品磨碎至200目乾燥，用二氯甲烷/甲醇混合溶劑索氏抽提72 h。抽提後的殘渣自然晾乾，用10％的鹽酸緩慢溶解，為避免脂交換反應，待樣品溶解80％後停止加入鹽酸，用二氯甲烷萃取有機質，並與抽提得到的有機質合並。用硅膠－氧化鋁柱進行族組分分離，分別用正己烷、6:4正己烷/二氯甲烷和CH₃OH溶劑洗脫獲得飽和烴、芳烴和極性組分^{[19-20,28-31]}。

將酸解獲得的HCl不溶物冷凍乾燥，得到的酸解殘渣和非烴分別用6% KOH－甲醇溶液皂化，平衡12 h後，用正己烷萃取其中的有機質，萃取出的有機質進行硅膠/氧化鋁柱層析，分別用正己烷/二氯甲烷（3:1）混合溶劑和二氯甲烷/丙酮（9:1）混合溶劑填充柱，依次得酮和脂肪醇，餘下的溶液進行反萃取獲得脂肪酸組分，酸性組分加入HCL-CH₃OH飽和溶液，在80℃加熱2 h進行甲酯化，並用二氯甲烷萃取脂肪酸甲酯。然後將脂肪酸甲酯組分進行GC-MS、GC/IRM分析。

1.3 儀器分析

GC-MS分析在有機地球化學國家重點實驗室HP 6890Ⅱ型氣相色譜儀和Platform Ⅱ型質譜儀上完成，離子源為電子轟擊源（70 e V），色譜柱為DB-5MS硅熔融毛細柱（30 m×0.25 mm i.d.×0.25 μm塗層）。無分流進樣1μL，進樣口溫度為290℃，升溫程序初始溫度80℃（5 min），以3℃/min升溫至290℃，保留20 min，載氣為高純氦氣，流速1.0 m L/min。

GC/IRMS分析在英國GV公司Isoprime色譜－同位素質譜儀上完成，色譜柱為JW-DB-5型60 m×0.25 mm×0.25μm毛細柱，樣品直接進入溫度為290℃無分流注入器，氦氣為載氣，升溫程序初溫80℃（5 min），以3℃/min升溫至290℃（40 min）。同位素測定誤差小於0.5‰。碳同位素以6表示，V-PDB標准，並依段毅等^[31,32]報道的方法對脂肪酸甲酯化增加的碳進行了校正。

2 結果

在墨西哥灣下陸坡深水區的AC-E和上陸坡淺水區的GC-F冷泉碳酸鹽岩樣品中均檢測到30多種脂肪酸化合物，主要由正構脂肪酸、異構（i－）和反異構（ai－）脂肪酸組成，以低碳數（<C₂₀）為主，並有少量的高碳數脂肪酸（表1，圖3和圖4）。

AC-E樣品中正構脂肪酸碳數分布范圍為C₁₂- C₂₈,GC-F樣品碳數分布范圍C₁₂- C₂₄，且均檢測到C_14:1△⁷、C_16:1△⁷、C_18:1△⁹和C_18:2正構不飽和脂肪酸。A C-E樣品中豐度最高的脂肪酸為n-C_16:0，其次為C_18:1△⁹、n-C_14:0和n-C_18:0,G C-F樣品中豐度最高的脂肪酸為n-C_16:0，其次為n-C_14:0、ai-C_15:0和n-C_18:0。樣品AC-E中正構飽和脂肪酸δ¹³C值為－32.36‰～－27.64‰，正構不飽和脂肪酸C_16:1△⁷和_18:1△⁹的δ¹³C值分別為－19.97‰和－25.48‰。樣品GC-F中正構飽和脂肪酸δ¹³C值－39.99‰～－26.52‰，正構不飽和脂肪酸C_l8:1△⁹的δ¹³C為－31.04‰。

圖3 墨西哥灣冷泉碳酸鹽岩AC-E樣品中脂肪酸化合物

圖中數字編號與表1中編號和脂肪酸相對應，N代表未知化合物

圖4 墨西哥灣冷泉碳酸鹽岩GC-F樣品中脂肪酸化合物

圖中數字編號與表1中編號和脂肪酸相對應

表1 墨西哥灣冷泉碳酸鹽岩樣品中脂肪酸化合物及其碳同位素組成

除正構脂肪酸外，下陸坡深水區AC-E冷泉碳酸鹽岩樣品中還檢測到支鏈的奇碳數脂肪酸（iso/anteiso-C_15:0），其δ¹³C值分別為－63.95‰和－50.48‰。上陸坡淺水區冷泉碳酸鹽岩樣品GC-F中支鏈的奇碳數脂肪酸主要有iso/anteiso-C_13:0,－C_15:0和－C_17:0，其δ¹³C范圍為－48.62‰～－44.17‰。

3 討論與結論

墨西哥灣是一個油氣大量聚集的盆地，盆地中沉積形成了巨厚的膏鹽層，GC185和AC645區斷裂發育，鹽層變形和活動斷層為流體從盆地深部的油氣系統向海底滲漏運移提供了有效通道。以烴類化合物為主的流體通過斷裂等通道滲漏到海底附近的沉積層中發生微生物的氧化，在海底發育有大量的微生物細菌席、管狀蠕蟲，雙殼類等冷泉生物^[1-3]，並通過這些冷泉生命活動形成了冷泉碳酸鹽岩^[24-27]，同時形成了一些特殊的脂肪酸。

本文所研究的冷泉碳酸鹽岩樣品中飽和脂肪酸以低碳數（<C₂₀）脂肪酸為主，n-C_15:0、i-C_16:0、n-C_16:0、n-C_17:0和n-C_18:0的δ¹³C在AC-E樣品中為－28.99‰～－27.64‰，在GC-F為－31.11‰～－30‰，這些脂肪酸的δ¹³C范圍在同一樣品中小於±2‰，反映同一樣品中這些不同的脂肪酸可能來源於相同生態環境條件下的細菌或海洋浮游生物^[32-33]。

在所分析的AC-E樣品中還存在有異構飽和脂肪酸i-C_14:0和正構飽和脂肪酸n-C_14:0，它們的δ¹³C為－36.6‰～－32.36‰。同時GC-F樣品存在異構飽和脂肪酸i-C_14:0和正構飽和脂肪酸n-C_12:0、n-C_13:0和n-C_14:0， 它們的δ¹³C為－39.99‰～－33.7 1‰。這些脂肪酸的δ¹³C值明顯比前述脂肪酸的低。墨西哥灣北部冷泉滲漏區雙殼類軟體組織δ¹³C為（－43.2±4.1）‰^[34]，管狀蠕蟲的軟體組織δ¹³C為（－45.6±5.2）‰^[35]，墨西哥灣GC185區海底滲漏區的Bathymodiolus childressi的軟體組織6¹³C為（－38.9±1.2）‰^[36]，這些生物體的δ¹³C值都比正常海洋生物體的低，表明冷泉區的這些生物主要是以化能自養生物（如嗜甲烷細菌等）為食物的^[34]。最近的研究表明雙殼類和管狀蠕蟲等大生物體常與細菌微生物共生，貽貝類依賴甲烷氧化菌和/或硫酸鹽還原菌，管狀蠕蟲依賴於硫酸鹽還原菌^[37]。因此在冷泉碳酸鹽岩樣品中存在的n-C_12:0、n-C_13:0、n-C_14:0和i-C_14:0可能來源於冷泉區的大生物體。

在正構脂肪酸中均檢測到C_14:1△⁷、C_16:1△⁷、C_18:1△⁹和C_18:2正構不飽和脂肪酸，其中GC-F樣品的n-C_18:2和C_18:1△⁹的δ¹³C均為－28.04‰，AC-E樣品的n-C_18:2和C_18:1△⁹的δ¹³C均為－25.48‰。在同一個樣品中n-C_18:2和C_18:1△⁹2個脂肪酸均具有相同的δ¹³C值，說明n-C_18:2和C_18:1△⁹的生物來源和合成途徑相近^[32]。最近研究表明在冷泉滲漏區的貝氏硫細菌屬/辮硫菌屬發育有n-C_18:2和C_18:1△⁹脂肪酸^[38]。此外，海洋浮游生物尤其是硅藻也存在n-C_18:2和C_18:1△⁹[³⁹]。考慮到所分析的樣品是天然氣滲漏區形成的冷泉碳酸鹽岩，且這些樣品中浮游生物化石非常少，這2個n-C_18:2和C_18:1△⁹脂肪酸很可能來源於冷泉滲漏區貝氏硫細菌屬/辮硫菌屬。

此外，AC-E樣品還存在δ¹³C為－19.97‰的正構不飽和脂肪酸C_16:1△⁷，它具有與其他脂肪酸明顯不同的δ¹³C，而與中低緯度典型海洋現代沉積有機質的δ¹³C值－23.10‰～－19.10‰一致^[32,40]，表明很有可能來源於海洋現代沉積有機質，如在海洋微藻中檢測到很高含量的C_16:1△⁷脂肪酸^[41]。

除上述的脂肪酸外，所分析的樣品均存在δ¹³C值極負的支鏈奇碳數脂肪酸iso/anteiso-C_13:0,－C_15:0和－C_17:0。其中下陸坡深水區AC-E冷泉碳酸鹽岩樣品中檢測到的i-C_15:0和ai-C_15:0的δ¹³C值為－63.95‰～－50.48‰。上陸坡淺水區冷泉碳酸鹽岩樣品GC-F中iso/anteiso-C₁₃:0,－C₁₅:0 和－C₁₇:0的δ¹³C 為 －48.62‰ ～ －44.17‰。這些奇碳數異構（is－）/反異構（ai－）脂肪酸δ¹³C比所分析樣品中的其他脂肪酸的碳同位素顯著的低，也低於冷泉碳酸鹽岩的碳同位素值（－31.3‰～－15.1‰）、冷泉滲漏烴（－28‰～－26‰）和GC區滲漏甲烷的δ¹³C值（－44.1～－46.7‰）^[22,24,27]，說明奇碳數異構（is－）/反異構（ai－）脂肪酸在形成過程中產生了同位素的分餾。目前對海底天然氣滲漏區沉積物和細菌席的脂肪酸的研究表明，這種具有極低碳同位素的奇碳數異構（i）/反異構（ai）脂肪酸主要來源於甲烷厭氧氧化作用中的硫酸鹽還原菌的生命活動^{[15,18,20-21,42-44]}。因此，本文所研究的冷泉碳酸鹽岩樣品中具有極負δ¹³C值的支鏈奇碳數脂肪酸（iso/anteiso-C_13:0,－C_15:0和－C_17:0）來源於硫酸鹽還原菌。

致謝：冷泉碳酸鹽岩樣品由美國路易斯安那州立大學H H Roberts教授提供，實驗分析是在中國科學院廣州地球化學研究所有機地球化學國家重點實驗室完成，並得到徐世平副研究員、賈蓉芬研究員和胡建芳副研究員的幫助。

參考文獻

[1]Weimer P,Rowan M G,Mc Bride B C,et al.Evaluating the Petroleum Systems of the Northern Deep Gulf of Mexico Through Integrated Basin Analysis:An Overview[J].AAPG Bull,1998.82:865-877.

[2]Milkov A V,Sassen R.Estimate of Gas Hydrate Resource,Northwestern Gulf of Mexico Continental Slope[J].Mar Geol,2001,179:71-83.

[3]Sassen R,Joye S,Sweet S T,et al.Thermogenic Gas Hydrates and Hydrocarbon Gases in Complex Chemosynthetic Communities,Gulf of Mexico continental slope.Org Geochem,1999,30:485-497.

[4]Roberts H H,Aharon P.Hydrocarbon-Derived Carbonate Build Ups of the Northern Gulf of Mexico Continental Slope:A Review of Submersible Investigations[J].Geo-Mar Lett,1994,14:135-148.

[5]Roberts H H,Fisher C R,Bernard B,et al.ALVIN Explores the Deep Northern Gulf of Mexico Slope[J].EOS,2007,88:341-342.

[6]Chen D F,Cathles L M,Roberts H H.The Geochemical Signatures of Variable Gas Venting at Gas Hydrate Sites[J].Mar Pet Geol,2004,21:317-326.

[7]MacDonald I R,boland G S,Baker J S,et al.Gulfof Mexico Chemosynthetic CommunitiesⅡ：Spatial Distribution of Seep Organisms and Hydrocarbons at Bush Hill[J].Mar biol,1989,101:235-247.

[8]Nelson D C,Fisher C R.Chemoautotrophic and Methanotrophic Endosymbiotic Bacteria at Deep-Sea Vents and Seeps[C]//Karl D M,The Microbiology of Deep-sea Hydrothermal Vents.New York:CRC Press,1995,125-167.

[9]Zhang C L,Li Y,Wall J D,et al.Lipid and Carbon Isotopic Evidence of Methane-Oxidizing and Sulfate-Recing Bacteria in Association with Gas Hydrates from the Gulf of Mexico[J].Geology,2002,30:239-242.

[10]Zhang C L,Pancost R D,Sassen R,et al.Archaeal Lipid Biomarkers and Isotopic Evidence of Anaerobic Methane Oxidation Associated with Gas Hydrates in the Gulf of Mexico[J].Org Geochem,2003,34:827-836.

[11]Lanoil B D,Sassen R,La Duc M T,et al.Bacteria and Archaea Physically Associated with Gulf of Mexico Gas Hydrates[J].Appl Environ Microb,2001,67:5143-5153.

[12]Mills H J,Hodges C,Wilson K,et al.Microbial Diversity in Sediments Associated with Surface-Breaching Gas Hydrate Mounds in the Gulf of Mexico[J].FEMS Microbiol Eco1,2003,46:39-52.

[13]Nauhaus K,Treude T,Boetius A,et al.Environmental Regulation of the Anaerobic Oxidation of Methane:a Compari son of ANME-I and ANME-Ⅱ Communities[J].Environ Microbiol,2005,7:98-106.

[14]Pancost R D,Chopmans E,Sinninghe J S.Archaeal Lipids in Mediterranean Cold Seeps:Molecular Proxies for Anaerobic Methane Oxidation[J].Geochim Cosmochim Ac,2001,65:1611-1627.

[15]Boetius A,Ravenschlag K,Schubert C J,et al.A Marine Microbial Consortium Apparently Mediating Anaerobic Oxidation of Methane[J].Nature,2000,407:623-626.

[16]陳多福，陳先沛，陳光謙.冷泉流體沉積碳酸鹽岩的地質地球化學特徵[J].沉積學報，2002,20:35-40.

[17]Chen Z,Yan W,Chen M H,et al.Di scovery of Seep Carbonate Noles as New Evidence for Gas Venting on the Northern Continental Slope of South China Sea[J].Chin Sci Bull,2006,51:1228-1237.

[18]Hinrichs K U,Hayes J M,Sylva S P,et al.Methane-Consuming Archae Bacteria in Marine Sediments[J].Nature,1999,398:802-805.

[19]Birgel D,Thiel V,Hinrichs K U,et al.Lipid Biomarker Patterns of Methane-Seep Microbialites from the Mesozoic Convergent Margin of California[J].Org Geochem,2006,37:1289-1302.

[20]Pape T,Blumenberg M,Seifer R,et al.Lipid Geochemistry of Methane-Seep-Related Black Sea Carbonates[J].Palaeogeogr Palaeoclimatol Palaeoecol,2005,227:31-47.

[21]Bouloubassi I.,Aloisi G.,Pancost R D.,et al.Archaeal and Bacterial Lipids in Authigenic Carbonate Crustsfrom Eastern Mediterranean Mud Volcanoes[J].Org Geochem,2006,37:484-500.

[22]Sassen R,Roberts H H,Carney R,et al.Free Hydrocarbon Gas,Gas Hydrate,and Authigenic Minerals in Chemosynthetic Communities of the Northern Gulf of Mexico Continental Slope:Relation to Microbial Processes[J].Chem Geol,2004,205:195-217.

[23]Birgel D,Peckmann J.Aerobic Methanotrophy at Ancient Marine Methane Seeps:A Synthesis.Organic Geochemistry[J].Org Geochem,2008,39:1659-1667.

[24]Feng D,Chen D F,Qi L,et al.Petrographic and Geochemical Characterization of Seep Carbonatefrom Alaminos Canyon,Gulfof Mexico[J].Chin Sci Bull,2008,53:1716-1724.

[25]Mac Donald I R,Guinasso N L,Sassen R,et al.Gas Hydrate that Breaches the Sea Floor on the Continental Slope of the Gulf of Mexico[J].Geology,1994,22:699-702.

[26]Tryon M D,Brown K M.Fluid and Chemical Cycling at Bush Hill:Implications for Gas and Hydrate-Rich Environments[J].Geochem Geophys Geosyst,2004,5:12004-12004.

[27]Feng D,Chen D F,Roberts H H.Petrographic and Geochemical Characterization of Seep Carbonate from Bush Hill (GC 185)Gas Vent and Hydrate Site ofthe Gulfof Mexico[J].Mar Pet Geol,2009,26:1 190-1198.

[28]Thiela V,Peckmann J,Oliver S,et al.A New Straight-Chain Hydrocarbon Biomarker Associated with Anaerobic Methane Cycling[J].Org Geochem,2001,32:1019-1023.

[29]管紅香，陳多福，宋之光.冷泉滲漏區海底微生物作用及生物標志化合物[J]海洋地質及第四紀地質，2007,27:75-83.

[30]Song Z G,Wang C P The Biomarkers of2,6,10,15,19-Pentamethylicosenes and Their Carbon Isotopic Composition in the Sediments from the Gulf of Mexico[J].Chin Sci Bull,2006,51:1736-1740.

[[31]Song Z G,Wang L,Liu J F,et al.Characterizing Organic Matter in Marine Sediments Associated with Gas Hydrate and Oil Seepage from the Gulfof Mexico[J].Geofluids,2008,8:293-300.

[32]Duan Y,Song J M,Zhang H.Carbon Isotopic Studies of Indivial Lipids in Organisms from the Nansha Sea Area,China[J].Sci in China Ser D-Earth Sci,2004,47:593-598.

[33]段毅，徐雁前.南沙海洋沉積物中脂肪酸地球化學研究[J]海洋地質與第四紀地質，1996,16:23-31.

[34]Aharon P Carbon and Oxygen Isotope Tracers of Submarine Hydrocarbon Emissions:Northern Gulfof Mexico[J].Isr J Earth Sci,43:153-164.

[35]Macavoy S E,Carney R S,Morgan E,et al.Stable Isotope Variation Among the Mussel Bathymodiolus Childressi and Associated Heterotrophic Fauna at Four Cold-Seep Communities in the Gulfof Mexico[J].J Shellfish Res,2008,27:147-151.

[36]Paull C K,Chanton J P,Neumann A C,et al.Indicators of Methan-Derived Carbonates and Chemosynthetic Organic Carbon Deposits:Examples From the Florida Escarpment[J].Palaios,1992,7:361-379.

[37]Cordes E E,Bergquist D C,Fisher C R.Macro-Ecology of Gulfof Mexico Cold Seeps[J].Ann Rev Mar Sci,2009,1:143-168

[38]Zhang C L,Huang Z Y,Cantu J,et al.Lipid Biomarkers and Carbon Isotope Signatures of a Microbial (Beggiatoa) Mat Associated with Gas Hydrates in the Gulf of Mexico[J].Appl Environ Microbiol,2005,71:2106-2112.

[39]段毅，崔明中，羅賓傑，等.我國海洋沉降顆粒物質的有機地球化學研究——有機質通量及烴類化合物和脂肪酸分布特徵[J].中國科學，1997,27:442-446.

[40]Hunt J M.The Significance of Carbon Isotope Variations in Marine Sediments[C]//Advances in Organic Geochemistry.Oxford:Pergamon,1970:27-35.

[41]董麗華，游江濤，林秋奇，等.三種海洋微藻和三種淡水微藻脂肪酸組成特徵的比較分析[J]熱帶亞熱帶植物學報， 2004,12:226-232.

[42]王家生，Suess E.天然氣水合物伴生的沉積物碳、氧同位素示蹤[J].科學通報，2002,47:1172-1176.

[43]Bart E,Dongen V,Helen M T,et al.Well Preserved Palaeogene and Cretaceous Biomarkers from the Kilwa Area,Tanzania[J].Org Geochem,2006,37:539-557.

[44]Hopmans E C,Schouten S,Pancost R D,et al.Analysis of Intact Tetraether Lipids in Archaeal Cell Material and Sediments by High Performance Liquid Chromatography/Atmospheric Pressure Chemical Ionization Mass Spectrometry[J].Rapid Commun Mass Spectrom,2000,14:585-589.

7. 什麼是冷泉生態系統研究冷泉生態系統有什麼意義

海底熱液活動可能同時出現在離散板邊界和收斂板邊界，但都集中在張力救援隊、主要是梁中校、湖後擴張中心等。其形成是海水沿著裂谷裂開或裂開的縫隙滲透到洋殼內，受熱熔岩的影響，與基底玄武岩發生反應，形成酸性、還原、硫化物、礦產金屬的熱液，溫度達到350 ~ 400。反應程度隨著溫度和壓力的增加而增加，直到岩石難以滲透，礦熱液上升到海底。

當它們從噴口湧出時，與冷水相遇，導致黃鐵礦、黃銅礦、纖維鋅礦、閃鋅礦等硫化物和鈣、鎂硫酸鹽的快速沉澱，最終堆積成煙囪形狀的地形。煙囪的高低各有不同的厚度，高達100多米，短的也有幾米到幾十米。由於溫度和球隊的差異，形成了白色煙囪或黑色煙囪。熱液溫度為100 ~ 350時，主要由硫酸鹽礦物(硬石膏、重晶石)、二氧化硅、白鐵礦組成的白煙囪形成。溫度為350時，會形成堆積著暗硫化物(如磁鐵礦、閃鋅礦、黃銅礦等)的黑色煙囪。

在我國，已初步確認的近海冷川區主要有7個，東海只有沖繩海槽1個冷川區，南海海域分布6個，大西南海域東沙群島西南海域東沙群島東北海域信號海域南沙區和西沙海槽區被發現。

8. 揭秘中國對大洋深處的探尋有什麼

16世紀人類進入海洋，21世紀人類深入海洋。

經過長期努力，特別是黨的十八大以來，以「蛟龍」號載人潛水器、「科學」號科考船投入應用為代表，我國快速挺入「國際深海俱樂部」。一批批海洋科考的「神工巧匠」前赴後繼、齊心勠力，駕馭著各式國產「神器」，將一幕幕深海「神奇」呈現在世人面前……

冷泉附近同樣有大量生物，其生存之道與熱液區類似。不過，它們的共生菌依靠的主要是甲烷。

「神奇」四：古老珊瑚與調皮「小飛象」。

隨著我國海洋科考的足跡向深海不斷延伸，一個個未曾露面的神奇海底生物展現在世人面前：

高1．6米、寬3米的一株巨大的柳珊瑚，是「科學」號派出的「發現」號遙控無人潛水器在西太平洋卡羅琳海山發現的。

雖然尚未確認這株柳珊瑚的確切年齡，但據科研人員介紹，它的年齡可能已超過1萬年。目前全球發現的深水珊瑚最長壽命約為4200歲。

在西太平洋的卡羅琳海山，「發現」號還抓取了一隻「萌萌噠」的深海「小飛象」，它的兩個鰭如大象的兩個耳朵，在水中搖曳。其實這只「小飛象」和預測世界盃的「保羅」是一家，都是章魚，只不過「小飛象」是煙灰蛸屬章魚，非常罕見。

不只是古老珊瑚、調皮「小飛象」，茫茫深海中還有許多神奇生物，它們正逐漸被揭開神秘面紗。

2014年至2017年，我國科考人員在對西太平洋3座海山的探尋中，採集到深海巨型及大型底棲生物樣品740多個，種類達400多種。

在深邃的海底，還有更多神奇生物，等待人們去發現。

「神器」：打造中國「深海系」裝備陣容

探尋海底神奇，離不開「探海神器」。

從氣候適宜的陸地進入高壓、黑暗的深海，每一次新發現的背後，都離不開我國自主研發的各式「探海神器」。沒有船舶和裝備，就無法進入深海、探測深海，只能「望洋興嘆」。

「神器」一：「深海勇士」伴「蛟龍」。

2012年，我國自主研發的「蛟龍」號載人潛水器海試成功，創造了世界作業類載人潛水器最大下潛深度7062米。「蛟龍」號先後在南海、東太平洋、西南印度洋、馬里亞納海溝等七大海區開展了152次下潛，獲得高質量的珍貴地質與生物樣品3800多件。

今年10月，4500米級「深海勇士」號載人潛水器海試成功，成為「蛟龍」號的「小兄弟」。「深海勇士」號成功實現潛水器核心關鍵部件全部國產化，為我國萬米級全海深載人作業型潛水器研製奠定了堅實基礎。

今年，中國科學院沈陽自動化研究所牽頭研製成功6000米級纜控無人深潛器（ROV）和4500米級無纜自治深潛器（AUV）「探索」號。

其中，「探索」號今年7月在南海與「發現」號ROV實現了深海交會拍攝，這也是我國首次實現這兩類潛水器交會拍攝。

「神器」二：「診脈」有「白龍」。

明年我國主要受厄爾尼諾還是拉尼娜影響？南澇北旱還是南旱北澇？……人們關心的這些問題，都與海洋密切相關。我國自主研發的「白龍」浮標就是大海的「診脈器」，為全球天氣和氣候預報提供實時數據。

「白龍」浮標是我國自主研製的7000米級深海氣候觀測系統，目前已在印度洋成功布放了3套。

「白龍」浮標可以觀測海表氣溫、氣壓、風速風向、相對濕度、雨量、長波和短波輻射等大氣要素，還可實時採集海洋表層至深層海水溫度、鹽度、海流、溶解氧等重要海洋參數。這些數據實時傳輸回陸地岸站，並同全球共享。

「神器」三：「無舵」科考船能像「螃蟹」橫著走。

進入深海大洋的必備條件就是船。某種程度上，船堅才能「無往不利」。

不僅能適應復雜多變的遠洋氣候，還能精準操控，我國新一代遠洋綜合科考船「科學」號就是這樣的佼佼者。只要海況在5級風、2節流以下，「科學」號就能在一個精確坐標保持不動，誤差不超過2米。

船艏和船艉還裝了側推裝置，船能原地360度轉圈，駛離碼頭時還能像「螃蟹」一樣橫著走。

「科學」號實現了自動化駕駛和無人值守機艙，駕駛室已經沒有了舵，取而代之的是各類電子按鍵。

在「科學」號之後，我國又建造了「向陽紅01」和「向陽紅03」船，它們在「科學」號的基礎上進行優化，被稱為「科學」號的「姊妹船」。明年1月，「向陽紅01」將與「雪龍」號在南極開展協同科考作業。

「神匠」：「深海夢想」驅動的科技創新

探尋深海「神奇」，操作下海「神器」，離不開過硬的技藝。

一群心懷深海科研夢的人，穿梭在各個大洋之間，苦練獨家「神技」。他們中，有精益求精的耄耋老人，有青春陽光、逐夢追風的「80後」「90後」。

八旬院士堅守一線掌舵：

今年81歲的中國工程院院士徐芑南，是「蛟龍」號的總設計師。退休6年後，他毅然放棄頤養天年的悠閑生活，帶領團隊完成了7000米載人潛水器「蛟龍」號的研製工作，使我國步入世界深潛先進國家行列。如今，耄耋老人徐芑南，依然活躍在世界深潛事業的前沿，向著萬米深潛的新目標繼續進發……

海歸英才擔綱裝備研發：

36歲的張鑫，2009年從美國博士畢業到中國科學院海洋研究所工作。8年間，他帶領科研團隊研發了包括拉曼光譜儀、深海著陸器、熱液／冷泉流體保真取樣器等十幾件海洋科研裝備，不少技術指標國際領先。

「85後」勇擔首席科學家：

汪嘉寧是一名「85後」，但卻是我國西太平洋潛標觀測網的「現場總指揮」。由他擔任首席科學家的2016年熱帶西太平洋綜合考察航次，解決了潛標數據實時化傳輸的世界難題。他還和科考隊員一起，刷新了單一航次布放、回收深海潛標觀測設備數量最多的世界紀錄。

「載人深潛英雄」傅文韜：

3000米、5000米、7000米……駕控著「蛟龍」號，我國首批兩名潛航員之一的傅文韜完成了一次次大洋深潛，創造了世界同類型載人潛水器深海下潛的新紀錄，獲得黨中央、國務院授予的「載人深潛英雄」稱號。

創造紀錄只是起點。在創造了一項項新紀錄後，傅文韜作為主駕駛又多次與科學家們一起潛入大洋深處，精細熟稔地操作著「蛟龍」號機械手，為我國深海科考帶回珍貴的視頻資料、生物及礦石樣品。

陸地已經無法滿足人類了。