南海冷泉区甲烷通量及其对海底环境与生态系统影响的生物地球化学研究

冷泉区域的甲烷通量直接影响表层沉积物及海水/沉积物界面的氧化还原条件，并由此控制这些区域的环境、生物地球化学过程、能量和物质交换、生态及矿物形成。目前甲烷通量的研究还不定量化。本申请提出测定南海北部东沙甲烷异常区和南海台湾西南的高屏峡谷两侧表层沉积物、岩芯及间隙水的各种生物地球化学指标。这些指标包括沉积物中的微生物种群和丰度、宏生物种群和丰度、生物标记物含量及其单体同位素比值、自生碳酸钙及碳同位素比值、黄铁矿，间隙水的甲烷含量、硫酸盐/硫化氢含量、pH值。通过比较今天甲烷通量与这些指标的关系，初步建立估算南海冷泉区域甲烷通量的模型。并深入研究甲烷通量对海底环境和生态的影响；提供深部天然气水合物的存在征兆。通过这个模型，可以利用生物地球化学指标来估算近代及古代冷泉区的甲烷通量，研究冷泉区域近代及古代生态/古环境。

冷泉区域的甲烷通量直接影响表层沉积物及海水/沉积物界面的氧化还原条件，并由此控制这些区域的环境、生物地球化学过程、能量和物质交换、生态及矿物形成。目前南海冷泉区研究主要是利用矿物及其同位素比值。本研究通过比较南海北部东沙甲烷异常区和南海台湾西南的高屏峡谷两侧表层沉积物、岩芯中的宏生物种群和丰度、黄铁矿、生物标记物含量及其单体同位素比值等指标， 研究甲烷通量与这些指标的关系，初步结论是：.1. 典型甲烷氧化古菌生物标志物（如PMI）及其很负的碳同位素比值（-130‰）可以指示南海少数几个冷泉区在过去有很强的甲烷氧化活动；.2. 两个新的生物标志物指标：典型甲烷氧化菌生物标志物（AOMB）与海洋浮游生物生物标志物（简称MPB）比值(AOMB/MPB), 甲烷指数Methane Oxidation Index (MI), 都可以定性指示海底甲烷氧化强度；.3. 沉积物中黄铁矿含量与甲烷含量没有直接关系；.4. 利用无机、有机及同位素的综合评估指标可以较好的评估沉积物中天然气水合物存在的潜力。