求翻译,要通顺一点哦
20世纪90年代早期的石油和天然气产量井喷标志着这个区域能源供应的一个转折点。石油在能源供应中的份额已有所萎缩,而天然气的份额却在上升。可再生能源在不同国家中的供应比例相去甚远。在哥斯达黎加和巴拉圭,90%的能源都是由可再生能源(不基于木材)构成,而石油在主要能源中只占了不到2%。水利发电产生的电力在巴西的能源布局中占了绝大部分(将近90%),该国已经针对其生物能源工业实施了一项十分长远而成功的发展战略。另外一种极端情况是,东加勒比地区使用的可再生能源在其总体供应中只占了不到5%。在墨西哥,可再生能源在2002年时所占的比例稍高于10%,从那以后这个比例却掉了下来。
受危机影响的美国得克萨斯州天然气出口临时禁令。导致墨西哥能源危机,墨西哥高度依赖从美国进口天然气。他计划与墨西哥总统洛佩兹会谈,并提议委内瑞拉确保向墨西哥供应天然气。马杜罗没有透露计划的更多细节。路透社援引能源专家的话称,由于美国的长期制裁,委内瑞拉没有将天然气转化为液化天然气的设施。
节约能源,提高能源利用效率。世界上一些工业化国家都在采取节能措施,联合火力发电是热点话题。普通电厂的能源效率只有35%,而高达65%的能源被浪费为热能。热电联产将这部分热量用于发电或工业、家庭供暖,使能源利用率提高到85%以上,大大节约了一次能源。发展绿色能源是解决能源危机的重要途径。太阳能、地热能、风能、海洋能、核能和生物能在自然界中被称为可再生能源,对环境的危害较小,称为绿色能源。发展绿色能源是解决能源危机的重要途径。近年来,面对能源危机,许多国家都在大力研究和开发绿色能源的新技术和新工艺,并取得了相当大的成就。绿色能源在全球能源结构中的比重已达到15%-20%。
发展核能,从根本上解决能源危机。科学家们正在研究开发核能、风能、太阳能、地热能、生物能、水电等替代能源。风能、太阳能、地热能、生物能和水电将占总能源需求的30%。最有前途的新能源是核能。有两种核能,裂变和聚变。可开发的核裂变燃料资源可利用数千年,核聚变资源可利用数亿年,从根本上解决能源危机。
能源危机是指能源供应短缺或价格上涨对经济的影响。这通常涉及石油、电力或其他自然资源的短缺。能源危机通常会冲击经济。许多突然的经济衰退通常是由能源危机引起的。事实上,电力生产价格的上涨导致了生产成本的增加。从消费者的角度来看,汽车或其他交通工具使用的石油产品价格的上涨降低了消费者的信心,增加了他们的支出。世界能源危机的主要原因是石油价格太便宜,使世界过度依赖石油,很快就会枯竭。他们主张减少对化石燃料的依赖,增加研究能源/燃料替代品的资金。替代能源主要有,燃料电池、甲醇、生物能源、太阳能、潮流能、风能等,只有水电和核电发挥了显著的作用。
石油的生成至少需要200万年的时间,在现今已发现的油藏中,时间最老的可达到5亿年之久。在地球不断演化的漫长历史过程中,有一些“特殊”时期,如古生代和中生代,大量的植物和动物死亡后,构成其身体的有机物质不断分解,与泥沙或碳酸质沉淀物等物质混合组成沉积层。由于沉积物不断地堆积加厚,导致温度和压力上升,随着这种过程的不断进行,沉积层变为沉积岩,进而形成沉积盆地,这就为石油的生成提供了基本的地质环境。
伴随各种地质作用,沉积盆地中的沉积物持续不断地堆积。当温度和压力达到一定程度后,沉积物中动植物的有机物质转化为碳氧化合物分子,最终生成石油和天然气。
世界原油主要分布地区
原油的分布从总体上来看极端不平衡:从东西半球来看,约3/4的石油资源集中于东半球,西半球占1/4;从南北半球看,石油资源主要集中于北半球;从纬度分布看,主要集中在北纬20°-40°和50°-70°两个纬度带内。波斯湾及墨西哥湾两大油区和北非油田均处于北纬20°-40°内,该带集中了51.3%的世界石油储量;50°-70°纬度带内有著名的北海油田、俄罗斯伏尔加及西伯利亚油田和阿拉斯加湾油区。
一、中东波斯湾沿岸
中东海湾地区地处欧、亚、非三洲的枢纽位置,原油资源非常丰富,被誉为“世界油库”。据美国《油气杂志》2006年最新的数据显示,世界原油探明储量为1804.9亿吨。其中,中东地区的原油探明储量为1012.7亿吨,约占世界总储量的2/3。在世界原油储量排名的前十位中,中东国家占了五位,依次是沙特阿拉伯、伊朗、伊拉克、科威特和阿联酋。其中,沙特阿拉伯已探明的储量为355.9亿吨,居世界首位。伊朗已探明的原油储量为186.7亿吨,居世界第三位。
二、北美洲
北美洲原油储量最丰富的国家是加拿大、美国和墨西哥。加拿大原油探明储量为245.5亿吨,居世界第二位。美国原油探明储量为29.8亿吨,主要分布在墨西哥湾沿岸和加利福尼亚湾沿岸,以得克萨斯州和俄克拉荷马州最为著名,阿拉斯加州也是重要的石油产区。美国是世界第二大产油国,但因消耗量过大,每年仍需进口大量石油。墨西哥原油探明储量为16.9亿吨,是西半球第三大传统原油战略储备国,也是世界第六大产油国。
三、欧洲及欧亚大陆
欧洲及欧亚大陆原油探明储量为157.1亿吨,约占世界总储量的8%。其中,俄罗斯原油探明储量为82.2亿吨,居世界第八位,但俄罗斯是世界第一大产油国,2006年的石油产量为4.7亿吨。中亚的哈萨克斯坦也是该地区原油储量较为丰富的国家,已探明的储量为41.1亿吨。挪威、英国、丹麦是西欧已探明原油储量最丰富的三个国家,分别为10.7亿吨、5.3亿吨和1.7亿吨,其中挪威是世界第十大产油国。
四、非洲
非洲是近几年原油储量和石油产量增长最快的地区,被誉为“第二个海湾地区”。2006年,非洲探明的原油总储量为156.2亿吨,主要分布于西非几内亚湾地区和北非地区。专家预测,到2010年,非洲国家石油产量在世界石油总产量中的比例有望上升到20%。
利比亚、尼日利亚、阿尔及利亚、安哥拉和苏丹排名非洲原油储量前五位。尼日利亚是非洲地区第一大产油国。目前,尼日利亚、利比亚、阿尔及利亚、安哥拉和埃及等5个国家的石油产量占非洲总产量的85%。
五、中南美洲
中南美洲是世界重要的石油生产和出口地区之一,也是世界原油储量和石油产量增长较快的地区之一,委内瑞拉、巴西和厄瓜多尔是该地区原油储量最丰富的国家。2006年,委内瑞拉原油探明储量为109.6亿吨,居世界第七位。2006年,巴西原油探明储量为16.1亿吨,仅次于委内瑞拉。巴西东南部海域坎坡斯和桑托斯盆地的原油资源,是巴西原油储量最主要的构成部分。厄瓜多尔位于南美洲大陆西北部,是中南美洲第三大产油国,境内石油资源丰富,主要集中在东部亚马孙盆地,另外,在瓜亚斯省西部半岛地区和瓜亚基尔湾也有少量油田分布。
六、亚太地区
亚太地区原油探明储量约为45.7亿吨,也是目前世界石油产量增长较快的地区之一。中国、印度、印度尼西亚和马来西亚是该地区原油探明储量最丰富的国家,分别为21.9亿吨、7.7亿吨、5.8亿吨和4.1亿吨。中国和印度虽原油储量丰富,但是每年仍需大量进口。
由于地理位置优越和经济的飞速发展,东南亚国家已经成为世界新兴的石油生产国。印尼和马来西亚是该地区最重要的产油国,越南也于2006年取代文莱成为东南亚第三大石油生产国和出口国。印尼的苏门答腊岛、加里曼丹岛,马来西亚近海的马来盆地、沙捞越盆地和沙巴盆地是主要的原油分布区。
地下储藏量和各国的备用储藏
各个不同的来源对世界上的石油储藏量的估计各不相同。2004年艾克森美孚估计世界的总储藏量为1.26兆(万亿)桶(1717亿吨),同年英国石油公司的估计为1.148兆桶(1566亿吨)。《科学》甚至估计世界总储藏量为3兆桶。今天已经确定的和使用目前的技术能够经济地开采的储藏量近年来甚至有所上涨,2004年的数据是目前最高的。由于每年的开采和勘探工作的不足,中东、东亚和南美洲的储藏量有所下降,同时非洲和欧洲的储藏量有所上升。有人预言今天的世界储藏量还仅够用50年。但由于过去就已经有过类似的预言,而且这个预言从未实现,这个数据也被人戏称为“石油常数”。2003年最大的石油储藏位于沙特阿拉伯(2627亿桶)、伊朗(1307亿桶)和伊拉克(1150亿桶),其后为阿联酋、科威特和委内瑞拉。
批评者怀疑这些数据,他们指出出于政治原因许多国家篡改它们的数据,此外许多国家虽然每年开采大量原油,但其数据始终不变,这说明这些数据已经陈旧了。有些专家认为21世纪初人类将到达哈伯特顶点,这时开采量将达到顶峰,此后开采量无法继续提高,由于供给无法满足需求,油价将高涨。
因此许多国家备有短期的储藏来防止短期供不应求导致的危机。欧洲联盟的国家必须拥有足够90天的备用储藏。
石油开采国家至今为止人类一共开采了约0.9兆桶石油。大多数储藏是在1960年代发现的。2005年的年开采量为304亿桶(相当于每天0.833亿桶)。
消费
石油进口国家目前全球石油平均日消耗量为约8400万桶。2003年最大的石油消耗国为美国(2060万桶每日)、中国(727万桶每日)、日本(550万桶每日)和德国(270万桶每日)。每年石油消耗量增长率为2%。
2007年的统计资料
●消费国(以下均为每日消费量)
美国:2068万桶
中国:757万桶
日本:501万桶
俄罗斯:282万桶
印度:280万桶
德国:246万桶
巴西:240万桶
加拿大:237万桶
韩国:221万桶
沙特阿拉伯:221万桶
墨西哥:211万桶
法国:195万桶
英国:174万桶
伊朗:171万桶
意大利:170万桶
旅游业的合理开发
立场文件汇总
高油价与能源安全问题 [墨西哥]
能源历来是人类文明的先决条件,人类社会的一切活动都离不开能源。对一个国家来讲,能源是经济增长和社会发展的重要物质基础。随着科学技术进步和社会工业化程度的不断提高,能源消耗和优质能源的开发增长迅速,而一些新能源和可再生能源发展落后于经济的发展,再加上最近几年油价的不断上涨,能源的保障程度引起了人们的关注。
因此墨西哥政府本着提倡节约型资源消耗、重视资源的开发效率、强调资源的持续利用的原则提出如下建议:
1 制定国家能源开发长期规划�
从能源资源和人类技术发展情况来看,21世纪特别是前半叶人类利用的一次能源组成仍将以化石能源为主,但核能、可再生能源的重要性逐渐增加。结合我国资源蕴藏的实际情况,应根据国家中长期发展规划及国民经济和社会发展预测,分析世界经济和能源发展态势,制定国家能源长期开发计划,保障国家能源的长期安全。 �
2 制定化石能源可持续开采规划�
化石能源具有不可再生性,属于一次性能源,所以化石能源的持续开采显得尤为重要,研究和发展开采技术,提高资源的回收率,制定长期开采规划,避免超强度开采和布局上的不合理性,确保能源资源的远景接替,要充分考虑经济、环境和资源的合理配置,避免盲目低效开采、资源结构和布局上的不合理性。�
3 着力能源资源新技术的研究�
大量研究和历史经验表明,解决上述能源问题的根本途径是依靠科学技术进步。
4 研究开发新能源和替代能源资源�
预计到2020年,世界石油产量将逐步下降而消费仍将不断增加,可能开始出现供不应求的局面,世界油气资源的争夺将加剧。应通过国家能源安全模式研究,建立安全预警机制,加大研究和开发新能源和替代能源力度,如核能、太阳能、海洋能、氢能等,确保国家能源安全的战略储备。墨西哥必须扩大可再生能源的利用,取代对石油和煤炭的进口依赖。墨西哥2000年制定的《可再生能源促进法》从法律上保证经营者可获利,激发人们开发可再生能源的热情。墨西哥几大企业宣布,将投入330至400亿欧元用于发展可再生能源。
近10年来,墨西哥大力投资风力发电,近2年来墨西哥风力发电增长44%,现已有1.5万个风力发电机,风力发电能力高达1.28万兆瓦,年发电量达230亿度,可满足上百万个家庭的电力需求,目前风力发电占墨西哥电力总量的6%。墨西哥已开始在海边建巨型风力发电设施,在北部海岸线已安装5千台风力发电机。
此外墨西哥政府还资助老建筑的节能改造,派专家提供上门咨询并提出改造方案,负担相当比例的咨询费用。能耗较大的汽车行业也不断试验新的节能措施及清洁能源。由于使用节能技术,2002年,新车的油料消耗量比1990年平均减少20%以上。墨西哥政府十分重视提高民众的节能意识,全国大约有300个提供节能知识的咨询点。墨西哥能源机构负责组织全国的节能知识宣传,目前该机构正在发动一个全国性的家庭节能知识宣传活动。
墨西哥1998年开始实施“10万屋顶计划”,提出从居民屋顶获取300兆瓦太阳能电力的目标。目前墨西哥已有约0.9%的家庭使用太阳能发电装置,居民白天把屋顶太阳能电能高价卖给电网,晚上平价买电使用,居民成为电能的生产者和消费者。墨西哥许多城市还建立了大功率太阳能发电站。墨西哥可再生能源在电力消费中的比重从2003年的7.9%上升至2005年的9.3%。政府计划至2020年提高到20%。
墨西哥希望通过国际合作保证能源供应安全。墨西哥还极力敦促欧盟内部能源市场的完全开放,促进中东欧国家以及独联体国家进入西方能源供应系统,并极力促进欧盟与地中海沿岸国家的能源合作。 我们有理由相信在全人类的共同努力下,能源安全问题必将得到很好的解决。
写了这么多 给个最佳吧
管红香1,2,3,4,冯东3,5,吴能友1,2,ROBERTS H.Harry5,陈多福1,3
管红香(1981-),女,博士,主要从事冷泉碳酸盐岩的地球化学研究,E-mail:guanhx@ms.giec.ac.cn。
注:本文曾发表于《科学通报》2010年第4~5期,本次出版有修改。
1.中国科学院广州天然气水合物研究中心,广州 510640
2.中国科学院可再生能源与天然气水合物重点实验室,中国科学院广州能源研究所,广州 510640
3.中国科学院边缘海地质重点实验室,中国科学院广州地球化学研究所,广州 510640
4.中国科学院研究生院,北京 100049
5.Coastal Studies Institute,Louisiana State University,Baton Rouge,LA 70803,USA
摘要:对墨西哥湾北部水深约540m的上陆坡GC185区(GC-F样品)和水深约2 200 m的下陆坡AC645区(AC-E样品)冷泉碳酸盐岩中的脂肪酸及其单体化合物的δ13C进行了分析。在AC-E和GC-F冷泉碳酸盐岩样品中检测到了30多种脂肪酸化合物,均以主峰碳为C16的低碳数(<C20)脂肪酸为主,具偶碳优势,主要包括正构脂肪酸、异构(i-)/反异构(ai-)脂肪酸以及带支链的奇碳数脂肪酸(iso/anteiso)。其中n-C12:0、n-C13:0、i-C14:0和n-C14:0具有明显偏低的δ13C值(-39.99‰~-32.36‰),可能来源于冷泉生物。n-C18:2和C18:1△9具有相同的碳同位素值,可能来源于冷泉渗漏区贝氏硫细菌属/辫硫菌属。支链奇碳数脂肪酸(iso/anteiso C13~C17)具有特别负的δ13C值(-63.95‰~-44.17‰),明显不同于其他类别脂肪酸的碳同位素值,推断这类化合物是海底渗漏区甲烷厌氧氧化过程中的硫酸盐还原细菌生命活动的产物。
关键词:脂肪酸;单体化合物稳定碳同位素;硫酸盐还原菌;甲烷厌氧氧化;冷泉碳酸盐岩;墨西哥湾
Fatty-acids and their 613C Characteristics of Seep Carbonates from the Northern Continental Slope of Gulf of Mexico
Guan Hongxiang1,2,3,4,Feng Dong3,5,Wu Nengyou1,2,Roberts Harry H.5,Chen Duofu1,3
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.Graduate 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 185Sample GC-F)at upper continental slope(water depth:~540 m),and Alaminos Canyon 645(GC 645Sample 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-C12:0、n-C13:0、i-C14:0and n-C14:0suggest that they may relate to the chemosynthetic communities at seep sites.The unsaturated fatty acids n-C18:2and C18:1△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 reducing bacteria,which is common during anaerobic oxidation of methane at seep sites.
Key words:fatty acids,carbon isotope of individual lipid,sulfate reducing bacteria,anaerobic oxidation of methane,seep carbonate,Gulf of Mexico
0 引言
墨西哥湾是一个油气大量聚集的盆地,在晚三叠世-中侏罗世时期,盆地在断裂作用下发生张裂,沉积形成了巨厚的膏盐层,膏盐层的变形和活动断层为流体从盆地深部的油气系统向海底渗漏运移提供了有效通道,控制着海底冷泉的发育[1-3]。近年的研究表明墨西哥湾海底至少有几百个正在活动的天然气渗漏系统,发育于整个陆坡环境[4-5]。陆坡区的冷泉活动导致海底广泛发育天然气水合物、冷泉生物群和自生碳酸盐岩[4,6-12]。冷泉碳酸盐岩的形成是由于海底渗漏甲烷等碳氢化合物在海底沉积层缺氧带被微生物所消耗,由甲烷氧化古菌(anaerobic methane-oxidizing archaea,MOA)将渗漏CH4氧化为 ,同时硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria,SRB)将孔隙水中的 还原为HS-, 与孔隙水中的阳离子结合形成冷泉碳酸盐岩固结在海底[13-17]。这种甲烷氧化和硫酸盐还原的细菌活动的信息保存在冷泉碳酸盐岩中[14-15,18-21]。
墨西哥湾北部陆坡与冷泉活动相关的水合物、冷泉碳酸盐岩和冷泉生物群(包括甲烷古菌和硫酸盐还原菌及其生物标志物)已有大量的研究成果发表[4-5,10,14-15,18-23],但有关下陆坡深水区的工作较少,尤其是缺乏冷泉碳酸盐岩中保存的微生物甲烷厌氧氧化作用的生物标志物的对比研究。本文通过研究墨西哥湾上陆坡GC 185区Bush Hill(GC-F样品)和下陆坡AC645区(AC-E样品)的冷泉碳酸盐岩中的脂肪酸及其单体化合物的δ13C组成,证实墨西哥湾上陆坡到下陆坡海底冷泉渗漏区均发生了渗漏烃(甲烷)的微生物厌氧氧化作用。
1 样品和分析方法
1.1 样品采集
图1 研究区域和采样点位置示意图(据[24]修改)
研究样品来源于墨西哥湾上陆坡和下陆坡区(图1)。深水区AC-E冷泉碳酸盐岩样品(图2)是1990年采集于墨西哥湾下陆坡Alaminos Canyon区内水深2 200 m的一个活动冷泉,采样点的地理经纬度坐标为26°21 ' N,94°31 ' W,采样区发育有大量的冷泉生物群落,主要有管状蠕虫、贻贝及呈分散状分布的蛤和微生物菌席等。AC-E冷泉碳酸盐岩结壳中孔洞发育,主要由生物壳碎屑和碳酸盐岩胶结物组成,矿物组成几乎全部为文石(达98%),仅有少量方解石,碳同位素δ13C为-31.3‰~-23.4‰[24]。浅水区GC-F样品(图2)是1998年在墨西哥湾上陆坡Green Canyon 184和185区块分界线附近的Bush Hill (27°46' N,91°30' W)采集的,水深约为540m,海底温度约为7℃在Bush Hill冷泉渗漏系统中,在海底能观察到正在活动气泡渗漏、冷泉生物群、自生碳酸盐岩及出露的天然气水合物[4,22,25-26]。GC-F冷泉碳酸盐岩可见管状serpulid蠕虫碎片,保存有Lucinid-vesycomyid双壳类冷泉生物的壳体,碳酸盐岩基质胶结物部分几乎全部由文石组成,仅有少量的方解石和白云石,碳同位素δ13C为
图2 墨西哥湾上、下陆坡区冷泉碳酸盐岩样品外貌
a.AC-E样品,采集于水深2 200 m的下陆区Alaminos Canyon区内的一个活动冷泉;b.GC-F样品,采集于水深约为540m的上陆坡Green Canyon 184区Bush Hill活动冷泉。标尺为1cm
-29.4‰~-15.1‰[27]。
1.2 实验分析
样品磨碎至200目干燥,用二氯甲烷/甲醇混合溶剂索氏抽提72 h。抽提后的残渣自然晾干,用10%的盐酸缓慢溶解,为避免脂交换反应,待样品溶解80%后停止加入盐酸,用二氯甲烷萃取有机质,并与抽提得到的有机质合并。用硅胶-氧化铝柱进行族组分分离,分别用正己烷、6:4正己烷/二氯甲烷和CH3OH溶剂洗脱获得饱和烃、芳烃和极性组分[19-20,28-31]。
将酸解获得的HCl不溶物冷冻干燥,得到的酸解残渣和非烃分别用6% KOH-甲醇溶液皂化,平衡12 h后,用正己烷萃取其中的有机质,萃取出的有机质进行硅胶/氧化铝柱层析,分别用正己烷/二氯甲烷(3:1)混合溶剂和二氯甲烷/丙酮(9:1)混合溶剂填充柱,依次得酮和脂肪醇,余下的溶液进行反萃取获得脂肪酸组分,酸性组分加入HCL-CH3OH饱和溶液,在80℃加热2 h进行甲酯化,并用二氯甲烷萃取脂肪酸甲酯。然后将脂肪酸甲酯组分进行GC-MS、GC/IRM分析。
1.3 仪器分析
GC-MS分析在有机地球化学国家重点实验室HP 6890Ⅱ型气相色谱仪和Platform Ⅱ型质谱仪上完成,离子源为电子轰击源(70 e V),色谱柱为DB-5MS硅熔融毛细柱(30 m×0.25 mm i.d.×0.25 μm涂层)。无分流进样1μL,进样口温度为290℃,升温程序初始温度80℃(5 min),以3℃/min升温至290℃,保留20 min,载气为高纯氦气,流速1.0 m L/min。
GC/IRMS分析在英国GV公司Isoprime色谱-同位素质谱仪上完成,色谱柱为JW-DB-5型60 m×0.25 mm×0.25μm毛细柱,样品直接进入温度为290℃无分流注入器,氦气为载气,升温程序初温80℃(5 min),以3℃/min升温至290℃(40 min)。同位素测定误差小于0.5‰。碳同位素以6表示,V-PDB标准,并依段毅等[31,32]报道的方法对脂肪酸甲酯化增加的碳进行了校正。
2 结果
在墨西哥湾下陆坡深水区的AC-E和上陆坡浅水区的GC-F冷泉碳酸盐岩样品中均检测到30多种脂肪酸化合物,主要由正构脂肪酸、异构(i-)和反异构(ai-)脂肪酸组成,以低碳数(<C20)为主,并有少量的高碳数脂肪酸(表1,图3和图4)。
AC-E样品中正构脂肪酸碳数分布范围为C12- C28,GC-F样品碳数分布范围C12- C24,且均检测到C14:1△7、C16:1△7、C18:1△9和C18:2正构不饱和脂肪酸。A C-E样品中丰度最高的脂肪酸为n-C16:0,其次为C18:1△9、n-C14:0和n-C18:0,G C-F样品中丰度最高的脂肪酸为n-C16:0,其次为n-C14:0、ai-C15:0和n-C18:0。样品AC-E中正构饱和脂肪酸δ13C值为-32.36‰~-27.64‰,正构不饱和脂肪酸C16:1△7和18:1△9的δ13C值分别为-19.97‰和-25.48‰。样品GC-F中正构饱和脂肪酸δ13C值-39.99‰~-26.52‰,正构不饱和脂肪酸Cl8:1△9的δ13C为-31.04‰。
图3 墨西哥湾冷泉碳酸盐岩AC-E样品中脂肪酸化合物
图中数字编号与表1中编号和脂肪酸相对应,N代表未知化合物
图4 墨西哥湾冷泉碳酸盐岩GC-F样品中脂肪酸化合物
图中数字编号与表1中编号和脂肪酸相对应
表1 墨西哥湾冷泉碳酸盐岩样品中脂肪酸化合物及其碳同位素组成
除正构脂肪酸外,下陆坡深水区AC-E冷泉碳酸盐岩样品中还检测到支链的奇碳数脂肪酸(iso/anteiso-C15:0),其δ13C值分别为-63.95‰和-50.48‰。上陆坡浅水区冷泉碳酸盐岩样品GC-F中支链的奇碳数脂肪酸主要有iso/anteiso-C13:0,-C15:0和-C17:0,其δ13C范围为-48.62‰~-44.17‰。
3 讨论与结论
墨西哥湾是一个油气大量聚集的盆地,盆地中沉积形成了巨厚的膏盐层,GC185和AC645区断裂发育,盐层变形和活动断层为流体从盆地深部的油气系统向海底渗漏运移提供了有效通道。以烃类化合物为主的流体通过断裂等通道渗漏到海底附近的沉积层中发生微生物的氧化,在海底发育有大量的微生物细菌席、管状蠕虫,双壳类等冷泉生物[1-3],并通过这些冷泉生命活动形成了冷泉碳酸盐岩[24-27],同时形成了一些特殊的脂肪酸。
本文所研究的冷泉碳酸盐岩样品中饱和脂肪酸以低碳数(<C20)脂肪酸为主,n-C15:0、i-C16:0、n-C16:0、n-C17:0和n-C18:0的δ13C在AC-E样品中为-28.99‰~-27.64‰,在GC-F为-31.11‰~-30‰,这些脂肪酸的δ13C范围在同一样品中小于±2‰,反映同一样品中这些不同的脂肪酸可能来源于相同生态环境条件下的细菌或海洋浮游生物[32-33]。
在所分析的AC-E样品中还存在有异构饱和脂肪酸i-C14:0和正构饱和脂肪酸n-C14:0,它们的δ13C为-36.6‰~-32.36‰。同时GC-F样品存在异构饱和脂肪酸i-C14:0和正构饱和脂肪酸n-C12:0、n-C13:0和n-C14:0, 它们的δ13C为-39.99‰~-33.7 1‰。这些脂肪酸的δ13C值明显比前述脂肪酸的低。墨西哥湾北部冷泉渗漏区双壳类软体组织δ13C为(-43.2±4.1)‰[34],管状蠕虫的软体组织δ13C为(-45.6±5.2)‰[35],墨西哥湾GC185区海底渗漏区的Bathymodiolus childressi的软体组织613C为(-38.9±1.2)‰[36],这些生物体的δ13C值都比正常海洋生物体的低,表明冷泉区的这些生物主要是以化能自养生物(如嗜甲烷细菌等)为食物的[34]。最近的研究表明双壳类和管状蠕虫等大生物体常与细菌微生物共生,贻贝类依赖甲烷氧化菌和/或硫酸盐还原菌,管状蠕虫依赖于硫酸盐还原菌[37]。因此在冷泉碳酸盐岩样品中存在的n-C12:0、n-C13:0、n-C14:0和i-C14:0可能来源于冷泉区的大生物体。
在正构脂肪酸中均检测到C14:1△7、C16:1△7、C18:1△9和C18:2正构不饱和脂肪酸,其中GC-F样品的n-C18:2和C18:1△9的δ13C均为-28.04‰,AC-E样品的n-C18:2和C18:1△9的δ13C均为-25.48‰。在同一个样品中n-C18:2和C18:1△92个脂肪酸均具有相同的δ13C值,说明n-C18:2和C18:1△9的生物来源和合成途径相近[32]。最近研究表明在冷泉渗漏区的贝氏硫细菌属/辫硫菌属发育有n-C18:2和C18:1△9脂肪酸[38]。此外,海洋浮游生物尤其是硅藻也存在n-C18:2和C18:1△9[39]。考虑到所分析的样品是天然气渗漏区形成的冷泉碳酸盐岩,且这些样品中浮游生物化石非常少,这2个n-C18:2和C18:1△9脂肪酸很可能来源于冷泉渗漏区贝氏硫细菌属/辫硫菌属。
此外,AC-E样品还存在δ13C为-19.97‰的正构不饱和脂肪酸C16:1△7,它具有与其他脂肪酸明显不同的δ13C,而与中低纬度典型海洋现代沉积有机质的δ13C值-23.10‰~-19.10‰一致[32,40],表明很有可能来源于海洋现代沉积有机质,如在海洋微藻中检测到很高含量的C16:1△7脂肪酸[41]。
除上述的脂肪酸外,所分析的样品均存在δ13C值极负的支链奇碳数脂肪酸iso/anteiso-C13:0,-C15:0和-C17:0。其中下陆坡深水区AC-E冷泉碳酸盐岩样品中检测到的i-C15:0和ai-C15:0的δ13C值为-63.95‰~-50.48‰。上陆坡浅水区冷泉碳酸盐岩样品GC-F中iso/anteiso-C13:0,-C15:0 和-C17:0的δ13C 为 -48.62‰ ~ -44.17‰。这些奇碳数异构(is-)/反异构(ai-)脂肪酸δ13C比所分析样品中的其他脂肪酸的碳同位素显著的低,也低于冷泉碳酸盐岩的碳同位素值(-31.3‰~-15.1‰)、冷泉渗漏烃(-28‰~-26‰)和GC区渗漏甲烷的δ13C值(-44.1~-46.7‰)[22,24,27],说明奇碳数异构(is-)/反异构(ai-)脂肪酸在形成过程中产生了同位素的分馏。目前对海底天然气渗漏区沉积物和细菌席的脂肪酸的研究表明,这种具有极低碳同位素的奇碳数异构(i)/反异构(ai)脂肪酸主要来源于甲烷厌氧氧化作用中的硫酸盐还原菌的生命活动[15,18,20-21,42-44]。因此,本文所研究的冷泉碳酸盐岩样品中具有极负δ13C值的支链奇碳数脂肪酸(iso/anteiso-C13:0,-C15:0和-C17:0)来源于硫酸盐还原菌。
致谢:冷泉碳酸盐岩样品由美国路易斯安那州立大学H H Roberts教授提供,实验分析是在中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室完成,并得到徐世平副研究员、贾蓉芬研究员和胡建芳副研究员的帮助。
参考文献
[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-Reducing 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]陈多福,陈先沛,陈光谦.冷泉流体沉积碳酸盐岩的地质地球化学特征[J].沉积学报,2002,20:35-40.
[17]Chen Z,Yan W,Chen M H,et al.Di scovery of Seep Carbonate Nodules 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]管红香,陈多福,宋之光.冷泉渗漏区海底微生物作用及生物标志化合物[J]海洋地质及第四纪地质,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 Individual 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.南沙海洋沉积物中脂肪酸地球化学研究[J]海洋地质与第四纪地质,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,罗宾杰,等.我国海洋沉降颗粒物质的有机地球化学研究——有机质通量及烃类化合物和脂肪酸分布特征[J].中国科学,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]董丽华,游江涛,林秋奇,等.三种海洋微藻和三种淡水微藻脂肪酸组成特征的比较分析[J]热带亚热带植物学报, 2004,12:226-232.
[42]王家生,Suess E.天然气水合物伴生的沉积物碳、氧同位素示踪[J].科学通报,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.