近日，国际地学权威学术期刊《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》发表了题为“Lipid biomarker patterns reflect seepage activity and variable geochemical processes in sediments from the Haima cold seeps, South China Sea”的研究成果。此项成果由中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室管红香教授、李三忠教授、广州海洋地质调查局冯俊熙等合作完成。

图1冷泉沉积物中各类生物标志物的含量及单体同位素特征

冷泉系统中普遍存在由不同微生物群落主导的甲烷厌氧氧化、甲烷有氧氧化和非甲烷烃类化合物的氧化作用。海底的原位观测发现，在冷泉流体活动的早期，沉积物表层主要发育甲烷有氧氧化菌。这主要是因为他们能够产生更高的能量并支撑其比古菌更快的生长速率，导致微生物种群及相应的地球化学过程在冷泉演变过程中存在一定的次序。但相关研究内容并未在自然冷泉记录中被证实。

图2各类化合物的总量及平均碳同位素值

本文综合分析了总有机碳、无机碳氧同位素及生物标志物的分布和单体同位素特征。发现沉积柱不同层位具有不同的生物标志物组成和同位素特征。其中，上部含有大量亏损¹³C的古菌和硫酸盐还原菌生物标志物，发生了显著的甲烷厌氧氧化作用；沉积柱底部4-甲基甾类化合物的发现说明冷泉活动早期，流体渗漏到了海底表面并发生了甲烷有氧氧化作用；同时硫酸盐还原菌标志物含量大增并相对富集¹³C，这表面硫酸盐还原菌在该阶段与古菌解耦，并发生了多碳烷烃的氧化作用。该沉积柱完整地记录了冷泉流体活动过程中的微生物群落演变及相应的地球化学过程，对后续冷泉流体的发育和演化过程具有重要的启示意义。