大洋玄武岩生物圈溶解氢气和甲烷研究

• 作者: Huei-Ting Lin等 卢雪梅
• 来源期刊: 石油地质科技动态
• 学科: 地球科学
• 关键词: 综合大洋钻探 地下生物圈 玄武岩 溶解氧 甲烷 氢气 生物生态系统 流体温度
• 年，卷（期）: 2015,（2）
• 页码范围: 26-40
• 页数: 15页
• 分类号: P71

摘要

大洋玄武岩地壳是地球上最大的含水层，是大量地下微生物生态系统的潜在家园，迄今，这些系统中的大部分仍未进行特征描述，而它们可用于与地外地下生物圈进行类比。胡安·德富卡海岭（Iuande Fuca Ridge）东侧沉积盖层之下3．5Ma古老的玄武岩地壳内，循环的基底流体温度适中（～65℃）、溶解氧和硝酸盐的浓度低到难以测量，而高浓度硫酸盐则被视为这个地下环境中主要的电子受体。本研究以两种重要的电子供体-甲烷和氢气-的供应和潜在来源为对象，研究海床下生物圈。通过与综合大洋钻探项目（IODP）CORK系统中从基底深处延伸至海床上出口的管线采集了完整基底流体样本。在2010年开展IODP327项目时安装了两套新的CORK，即1362A和1362B，并于2011年和2013年进行了取样。这两套新的CORK性能优于原来的装置，装有镀层套管和聚四氟乙烯输送管线，可减少套管材料与环境之间的反应。通过原有的CORK装置还对钻孔1301A进行了取样。基底流体富含氢气（0．05～1．8μmol／kg），表明大洋玄武岩含水层支持氢驱动的新陈代谢。基底流体还含有大量的甲烷（5～32μmol／kg），表明甲烷是海床下玄武岩生物圈的营养供体。三个钻孔的流体样本甲烷的δ13C值介于-22．5～58‰之间，而δ2H值则介于-316～57‰之间。甲烷的同位素组成和烃的分子组成表明，取决于取样地点和时间的不同，基底流体中的甲烷既有生物成因也有厌氧成因的。CORK 1301A流体样本中甲烷δ2H值较迄今所有其他海相环境中样本的值都高，而这一点用生物成因甲烷部分微生物氧化反应可以很好的进行解释。总之，我们的研究表明甲烷和氢气持续支持了深部生物圈的繁殖，而在大洋基底中甲烷即是微生物的产物也可能是其消耗物。