three hundred and two
短语
1Qianxiangyou 302 黔香优
2ua 302 ua采集卡
3Battlestar Galactica 302 太空堡垒卡拉迪加
4HR-302 防锈油
5诺基亚BH-302 NOKIA BH
6IODP Expedition 302 综合大洋钻探302航次
7Taxodium Zhongshanha 302 中山杉
8JF-302 木线
9China National Highway 302 国道
10海尔SD-302 Haier SD
双语例句
1With this in hand, she told Dr Horvitz she planned to identify which of the worm’s 302 neurons controlled its chemical-tracking behavior
有了图在手,她告诉霍维茨博士她要找出蛔虫的302个神经元中哪个控制了它追踪化学试剂的行为。
2 Data captured by the DTW benchmarking tool during this test run showed that the database was processing an average of 30293 transactions per second
DTW 基准测试工具在这个测试执行过程中所获得的数据表明,这个数据库每秒平均处理 30293 个事务。
3It's a simple animal with only 302 neurons and it's got a disgust reaction
柯蒂斯说:“这是一个仅有302个神经元的简单生物,而它也拥有厌恶的反应。”
张勇1,苏新1,陈芳2,蒋宏忱1,陆红峰2,周洋2,王媛媛1
张勇(1981-),男,博士研究生,主要从事海洋地质微生物研究。
1中国地质大学地质微生物实验室,北京 100083
2广州海洋地质调查局,广州 510760
摘要:利用分子生物学技术,分析南海北部神狐海域天然气水合物潜力区HS-373PC岩心表层沉积物中古菌多样性,从沉积物中提取总DNA并扩增古菌16S rRNA基因序列,对克隆文库进行系统发育分析。结果显示:所有古菌序列均属于泉古菌(Crenarchaeota)和广古菌(Euryarchaeota)。其中泉古菌以C3为主要类群,另有少量序列属于marine benthic group (MBG)-B,MBG-C、marine crenarchaeotic group I (MGI)、marine hydrothermal vent group (MHVG)和novel group of crenarchaea(NGC);广古菌以MBG-D为主,其他序列分别属于Unclassified Euryarchaeotic Clusters-1/2 (UEC-1/2)。
关键词:古菌多样性;16S rRNA;海洋沉积物;天然气水合物调查区;神狐海域;南海北部陆坡
Archaea Diversity in Surface Marine Sediments from Shenhu Area,Northern South China Sea
Zhang Yong1,Su Xin1,Chen Fang2,Jiang Hongchen1,Lu Hongfeng2,Zhou Yang2,Wang Yuanyuan1
1Geomicrobiology Laboratory,School of Ocean Sciences,China University of Geosciences,Beijing 100083,China
2Guangzhou Marine Geological Survey,Guangzhou 510760,China
Abstract:Archaeal diversity in the surface sediments from Shenhu Area in South China Sea was studied with the use of 16S rRNA gene phylogenetic analysisAll the retrieved archaeal clone sequences could be grouped into Marine Benthic Group(MBG)-B,-C and-D,Novel Group of Crenarchaea,C3,Marine Hydrothermal Vent Group,Marine Crenarchaeotic Group I,and unclassified euryarhaeotic group,among which MBG-D and C3 were the most predominant groups in the Euryarchaeota and Crenarchaeota,respectivelyThe results indicated that archaea were abundant and diverse in surface sediments from the northern South China Sea
Key words:archaeal diversity; 16S rRNA; marine sediments; gas hydrate exploration area; shenhu area;northern south China Sea
0 引言
海洋生态环境独特,具有高盐、高压、低温、寡营养和光照强度变化大等特点。生活在这一复杂环境中的微生物为适应独特环境条件,在物种类型、代谢类型、功能基因组成和生态功能上形成丰富的多样性[1],其中原核微生物主要为古菌和细菌两大类群[2]。早期有关古菌存在及多样性的研究仅局限于温度、p H和盐度比较极端与厌氧的环境下,在这些极端环境中发现了超嗜热菌、极端嗜酸菌、极端嗜盐菌和产甲烷菌。目前已经从热泉、热液喷孔、硫质喷孔、盐湖、高碱湖、下水道消化池和瘤胃这些典型的环境中分离出了古菌[2]。随着分子生物学技术的发展,古菌研究的范围逐渐扩大,常见的环境比如海水[3]、盐湖水[4]和土壤[5-6]中,都发现有大量的古菌存在。随着研究领域的扩大,对古菌的分布、新陈代谢的多样性、从极端环境到普通环境的垂向变化以及在生态系统中所起作用的研究显得愈加重要。海洋深部生物圈内的古菌群落已经作为特定地质微生物标志,被用来指示过去和现代海洋的地球化学变化和地质环境的变迁[7]。
南海神狐海域天然气水合物调查研究区位于南海北部陆坡中段神狐暗沙东南海域附近,即西沙海槽与东沙群岛之间海域。根据野外地温梯度测量和室内沉积物样品的热导率测量结果以及钻探站位温度原位测量结果表明,神狐海域研究区的地温梯度为45~677℃/km,其热流和地温梯度处于中—低范围,该区域流体相对活跃,断层发育,有利于天然气水合物的发育[8]。2006年我国在该区实施钻探,已经成功获取了天然气水合物样品[8]。笔者对神狐海域天然气水合物调查区HS-373PC样品岩心表层5~20 cm深度沉积物开展了古菌多样性的调查,并初步探讨它们与沉积物中地质环境的相互作用。
1 材料方法
11 样品采集
2006年夏, “ 海洋四号”调查船在南海北部神狐海域(19°512803 ' N,115°120888 ' E)水深1 402 m处获得重力活塞岩心HS-373PC样品,岩心全长928 cm。本文通信作者随船考察,并采取微生物样。微生物取样间隔为50 cm,取样后在无菌箱中切除表面沉积物,内部样品置于无菌袋保存于液氮中,航次结束后用干冰运至实验室于-20℃保存。实验室 *** 作时,切除表面沉积物以防止污染。
用于微生物计数的样品采集参考国际大洋钻探(ODP:ocean drilling program)201和204航次中所应用的微生物样品处理方法[9-10],在无菌 *** 作箱中进行:用灭菌手术刀切除岩心外部沉积物,灭菌注射器取约1 cm3样品,加入9 m L高温灭菌并过滤除菌(02 mm)的海水,加入终浓度为4%的甲醛固定,置于4℃保存。航次结束后低温运到实验室4℃保存。
12 微生物计数(acridine orange direct count,AODC)
样品细胞计数参照吖啶橙直接染色计数法[11]改进。样品漩涡震荡10 min,取1 m L加入9 m LPBS(0145 mol/L Na Cl,00045 mol/L KH2PO4,00055 mol/L K2HPO4,灭菌)缓冲液,震荡5min,400r/min离心5 min,静置1 h充分沉淀,取上清液加入1%的吖啶橙5m L,黑暗中染色15 mm,过滤到孔径022μm的聚碳酸酯膜(Whatman,UK)上,用10 m L PBS缓冲液冲洗滤膜,置于载玻片上,于荧光镜下观察计数。
13 DNA提取与16Sr DNA的扩增
称取约1 g样品,使用Ultra Clean soil DNAkit (Mo Bio,Solana Beach,Calif,US)试剂盒提取总DNA,溶于灭菌的纯水中。
古菌扩增引物为:Arch21F(5’-TTC YGG TTGATC CYG CCRGA-3’,Y=A,C or G;R=A or G)和Arch958R(5’-YCC GGC GTT GAM TCCATTT-3’,M=Aor C)[3]。PCR反应条件:95℃变性7min,然后94℃变性30 s,54℃退火30 s,72℃延伸15min,45个循环,最后72℃延伸10 min。产物经1%的琼脂糖凝胶电泳检测后切胶回收。
14 克隆文库的构建与5序列分析
纯化回收后的PCR产物连接到p GEM-T Easy Vector(Promega,US)上,转化EscherichiacoliJM109感受态细胞。取适量转化后培养的细胞涂到含氨苄青霉素、X-Gal和IPTG的LB平板上, 37℃培养过夜,12~16 h后取出,置于4℃冰箱。
随机挑选部分白色转化子,接种到上述LB平板上,37℃培养后,使用引物M13-RV (5'-CAG GAA ACA GCT ATG AC-3')和M13-47(5'-GTT TTC CCA GTC ACG AC-3')做菌落PCR。反应条件如下:95℃变性10min,加入125U Taq酶,然后94℃变性30 s,54℃退火30 s,72℃延伸2min,35个循环,最后72℃延伸10min。扩增产物经1%的琼脂糖凝胶电泳检测后,挑选部分样品进行测序。
所得序列用Sequencer 48(Gene Codes Corporation,US)软件进行分析,经Bio Edit软件编辑后,以97%的序列相似性作为划分标准[12],使用DOTUR软件(>
本研究中所得到的古菌16Sr DNA序列在Gen Bank核酸数据库里的接受序列号为HS373A1-HS373A98(FJ896063-FJ896103); HS373A107-HS373A16(GU181294-GU181316)。
2 结果与分析
21 沉积物微生物计数
表层沉积物中的总微生物计数使用吖啶橙染色直接计数法,计数结果显示微生物的数量约为169×107cells/g沉积物(湿重)。
22 古菌多样性分析
所测序列经筛选后得到132个有效序列,共分为64个OTU。文库覆盖率C=1-(n/N) (其中n为OTU中只出现一个克隆子的数目,N为总序列数)为682%。使用a Rarefact Win软件分析得到克隆文库的饱和曲线(图1)。
图1 南海北部HS-373PC岩心表层沉积物中古菌16SrRNA基因序列饱和曲线
该132个序列均属于未培养类型,同源序列大多数来自海洋沉积物,分别属于泉古菌(Crenarchaeota)和广古菌(Euryarchaeota)两大类(图2)。其中泉古菌以C3[13]为主(占总序列的24%),其他序列属于marine benthic group (MBG)-B[14],MBG-C[15],marine crenarchaeotic group Ⅰ(MGI)[16],marine hydrothermal vent group (MHVG)[17]和novel group ofcrenarchaea(NGC)[15]。广古菌以MBG-D[13]为主(占总序列的16%),其他序列属于unclassified euryarchaeotic clusters (UEC)-1/2。各类群所占比例见图3。
泉古菌中包含92个克隆序列(占总序列的70%)。其中以C3为主要类群,包含32个克隆,同源序列来源广泛,其中大多数来自南海沉积物中,相似性在97%~99%之间。其他同源性最高的序列来自太平洋秘鲁边缘海(ODP Leg 201)和喀斯喀特边缘海(ODP Leg 204)含有水合物的沉积物[13]、墨西哥湾沉积物(AB448792)和维多利亚港沉积物(EF203609)。MBG-B(也称为Deep-Sea Archaeal Group,DSAG)[17-19]类群最先发现于深海沉积物和热液口,该类群广泛存在于多种深海环境中[20],文库中有2个克隆属于该类群,同源序列来自鄂霍次克海冷泉沉积物[15]、墨西哥湾沉积物(IODP Site 1230)和Juan de Fuca海岭沉积物[15],相似性为98%~99%,这几个地区沉积物均发现水合物存在。20个克隆属于MBG-C,同源序列(相似性为95%~99%)来自深海沉积物和红树林土壤。12个克隆属于MGI,同源序列源自南海沉积物[16,21]和北冰洋沉积物(FJ571813),相似性在97%~99%之间。有4个克隆属于MHVG,与来自墨西哥湾沉积物的克隆(AB432999)相似性最高(99%)。NGC类群有20个克隆,其中相似性最高(相似性98%)的序列(EU713901)来自鄂霍次克海[15],其他克隆相似性最高的序列(DQ984855)和(AB433026)分别来自南海沉积物和墨西哥湾深海沉积物,相似性仅为89%和92%。
广古菌包含40个(占总序列的30%)克隆序列。其中MBG-D是优势类群,有21个克隆属于该类群,分为13个OTU。其中大部分克隆同源序列来源于南海[16,21]、智利瓦斯科湖、Skan湾[22]、墨西哥湾、日本南海海槽[23]、鄂霍次克海[15]和秘鲁边缘(ODP Leg 201)有机含量丰富不含水合物的深海沉积物[13]。另2个克隆相似性最高的序列(AF068817)来自大西洋中脊热压喷口[24],同源性只有86%。19个克隆组成UEC类群,9个克隆属于UEC-1,同源序列来源于南海沉积物、Baby Bare海湾热液喷口[25]和Skan湾[22]。10个克隆属于UEC-2,相似性最高的序列来源于南海[26]和Santa Barbara海盆[27],相似性在96%~99%之间。
3 讨论
海底沉积物表层有机质含量相对比较丰富,为微生物的生长繁殖提供充足的物质能量。据统计太平洋表层沉积物中微生物(包括细菌和古菌)丰度为108~109cells/cm3沉积物[28],有活性的微生物丰度为108cells/cm3沉积物[29]。本文HS-373PC岩心表层沉积物使用吖啶橙染色计数获得的微生物的数量,与南海南沙盆底陆坡沉积物中使用荧光原位杂交计数的结果[16]相比数量偏低。
图2 南海北部HS-373PC岩心表层沉积物中古菌16SrRNA基因序列系统发育树
图3 南海北部HS-373PC岩心表层沉积物古菌文库中各类群所占的比例
(其中“Un”为未分类的类别)
HS-373PC岩心的表层沉积物中古菌多样性虽然比较高,但从序列类别来说,大部分所在的类群在其他海区沉积物中都有发现[13,15,17-20,22-24]。尤其是大多数序列与南海其他地区沉积物中所报道的古菌类群[16,21,26]具有很高的相似性。而且在群落组成结构等方面比较起来还是有所不同。
与南海其他地区古菌类群相比,如在西沙海槽表层沉积物中古菌以MGI为主要类群(492%),其他包括TMEG(terrestrial miscel1aneous euryarch-aeotic group)、MBG-A/B/D、C3和NEG(novel euryarchaeotic group)类群以及17%的UEC克隆[21]。南海琼东南沉积物中古菌以MCG和MBG-B(DSAG)为主要类群(各占27%),其他还存在MBG-D、SAGMEG、TMEG和3个克隆的甲烷八叠球菌(Methanosarcinales)以及29%的UEC克隆[26]。MGI类群常发现于海洋和陆地环境,在海洋环境中,广泛分布于表层和次表层沉积物中,该类群可能兼性自养或者代谢类型多样[30]。本文神狐海域水合物潜力区的表层沉积物中的古菌,也有MGI类群出现,该类群所占比例仅为9%。MBG-B类群最先发现于热液口深海沉积物,目前在深海海底沉积物中均发现此类群[20],该类群在底部甲烷上涌流的上层硫酸盐还原带沉积物中含量丰富,可能在硫酸盐还原和甲烷氧化中起重要作用[31];此类群在南海琼东南盆地表层沉积物中所占比例较高,在神狐海域表层沉积物中,只有2个克隆出现,测试表明该深度甲烷体积分数较低(约40×10-6),而硫酸根质量浓度较高(2 655 mg/L),说明该深度甲烷氧化与硫酸盐还原程度还比较低。
与上述南海所报道2个地区古菌多样性相比,神狐海域HS-373PC表层沉积物中古菌C3类群的克隆明显占优。该类群尚未有培养种类,具体代谢类型还不清楚。类群中相似性最高的序列来自太平洋秘鲁边缘(ODP Leg 201)和喀斯喀特边缘海(ODP Leg 204)含有水合物的沉积物。
西太平洋日本南海海槽含有天然气水合物的沉积物中,古菌多样性很低,只发现有3种类群的古菌类群,分别与脱硫球菌、热网菌和热球菌相似,没有发现其他类群[32]。东太平洋美国俄勒冈州外海水合物海岭的ODP 204航次1244、1245和1251站位有水合物存在的表层沉积物岩心中,古菌以MBG-B(DSAG)类群为主[13](约占50%~100%)。而位于东太平洋赤道海域ODP 201航次几个地质环境不同钻探站位的表层沉积物中古菌群落结构不同,其中1230站位(含天然气水合物)古菌以MBG-B(DSAG)类群为主[13];1227站位(不含水合物但有机质含量丰富)古菌以MCG和SAGMEG为主要类群,不含MBG-B(DSAG)类群[13];而1225站位(不含天然气水合物且有机含量低)古菌以MGI和MBG-A为主要类群,但含少量MBG-B(DSAG)类群[13]。由此可见,即使是在发现了天然气水合物的地区,表层样中古菌的类型和群落结构也随海域或同海域不同站位地质环境而变化。神狐海域HS-373PC表层沉积物古菌的优势类群和上述地区明显不同。前人对南海表层沉积物有机质含量的总结表明,神狐地区属于有机质含量较低的地区[33]。因此,如果就HS-373PC表层沉积物中有机质含量低而古菌群落含少量MBG-B类群这2点来看,和东太平洋赤道海域ODP 201航次1225站位具有一定的相似性。
该岩心采集的区域属于已确定的天然气水合物潜力区,一系列的数据强烈暗示该区沉积物深部存在着天然气水合物[8]。但对该岩心表层沉积物中古菌多样性分析后发现,古菌中没有明显指示天然气水合物存在的类群出现,可能是本文所取的样品处于沉积物表层,各种参数变化不明显,在古菌多样性上没有明显的显示。对于HS-373PC岩心中微生物多样性和地质环境的关系进一步的探讨,还有待于建立在未来获得更多微生物和地质环境分析的基础上。
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DTW 基准测试工具在这个测试执行过程中所获得的数据表明,这个数据库每秒平均处理 30293 个事务。
3It's a simple animal with only 302 neurons and it's got a disgust reaction
柯蒂斯说:“这是一个仅有302个神经元的简单生物,而它也拥有厌恶的反应。”
北冰洋的大部分地区成片覆盖着1~6m厚的冰层,开展地球物理调查是一项极富挑战性的工作。尽管夏季大陆架海面上的冰层有所消融,但在北冰洋中心地区的冰盖则全年都不会融化。由于北冰洋地区这种特殊的自然条件,研究区的地球物理调查工作异常艰辛。北冰洋深水区的地球物理调查开始于20世纪60年代初,仅美国、加拿大、俄罗斯、德国、瑞典在内的少数几个国家在罗蒙诺索夫海岭及附近地区,利用浮冰岛(ARLIS II和LOREX)、潜艇(SCICEX)以及破冰船作为载体或科学平台进行了各类地球物理数据的采集工作。图10-1展示了历次科考路线及所采集的地震测线的位置。以下将按时间顺序对历次的北冰洋罗蒙诺索夫海岭区地球物理调查的科考活动进行简述。
一、ARLISⅡ1961~1965年科考
1961年,第二美国海军北极研究实验冰站(ARLIS II)布设在距阿拉斯加州巴罗角约350km处的浮冰岛上(Ostenso et al,1977)。在1963年12月间该浮冰岛向法罗海峡漂移,最北点到达罗蒙诺索夫海岭侧部,面临马卡罗夫海盆(图10-1)。此次的科考项目包括了水深、重力测量以及地震勘探。ARLIS II科考中沿着从马卡罗夫海盆边缘穿越罗蒙诺索夫海岭峰脊的路径进行了地震数据采集,并通过对地震反射数据的重新处理(Weber et al,1985),揭示了覆盖于罗蒙诺索夫海岭峰脊之上60 m厚的连续沉积盖层。此外,沿着倾斜角度穿越罗蒙诺索夫海岭的漂移路径中,地震资料同样揭示出这一连续的具有很好成层性的沉积盖层,其厚度在海岭的平顶部位增厚至 >850 m(Weber et al,1985)。
二、LOREX 1979年科考
1979年,加拿大组织实施了罗蒙诺索夫海岭实验项目(LOREX),再一次利用浮冰岛进行了地震勘探工作(Weber,1979)。此次地震勘探中,配备了0164 L(10 in3)气q作为震源,通过浮冰岛上的一个洞进行激发,另外,还应用了穿透能力较深的多道地震激发系统(Weber,1979)。LOREX项目为了获取高精度地震数据,还装配了一台3 kHz的基底探测剖面仪(Weber,1979)。该地震资料反映了在极点附近罗蒙诺索夫海岭最狭窄部分的地质结构特征(图10-1)。这些地震资料的分析结果表明罗蒙诺索夫海岭是由一系列倾斜的雁列状排列的断块组成的,其顶部覆盖着一层厚度小于75 m的未固结的沉积物(Weber et al,1985)。此外,在LOREX项目实验冰站穿越罗蒙诺索夫海岭的地区,还发现了固结沉积层被剥蚀的现象(Blasco et al,1979)。
三、Arctic Ocean 1991/ARK-VIII/3科考
LOREX项目完成之后,时隔12年,1991年再次实施北极科考计划,对整个罗蒙诺索夫海岭进行了地震资料采集(Fütterer,1992;Jokat et al,1992)。Polarstern号(德国)和Oden号(瑞典)破冰船共同为此次科考开路护航。Polarstern号用一个能在北极海冰上运行的装置牵引着地震设备,这种方法借鉴了先前北极地震探测活动中的一些成功经验,这些经验被证明在北极这种极端环境中应用是十分有效的(Grantz et al,1986)。
此次科考中,地震震源采用了两个3L(大约183 in3)的气q,气q被悬挂于一个1t重的液压器之下,以便能使气q尽可能靠近破冰船尾甲板(Jokat et al,1992)。另外采用300 m长12道地震拖揽。此次科考在冰盖下成功获得了覆盖罗蒙诺索夫海岭的地震反射资料(Jokat et al,1992)。另外,声呐浮标也被应用于探测罗蒙诺索夫海岭的速度结构以及盖层特征(Jokat et al,1992)。其中分别位于87°55′N和87°40′N的两条地震反射剖面(AWI-91090和AWI-91091)完全穿越罗蒙诺索夫海岭峰脊(图10-1、图10-2)。这两条剖面首次清晰地展现了峰脊之上<450m厚的地层特征,该套地层具有很好的成层性,呈现未受干扰的沉积披覆特征(Jokat et al,1992)。这两条测线随后为古海洋学钻孔位置的选定提供了依据。
图10-1 覆盖罗蒙诺索夫海岭的地震采集航线图
(据Jakobsson et al,2000)
此次科考中,利用安装在Polarstern号破冰船上的Parasound系统在25~55 kHz频率下获得了高精度海底浅层剖面资料(Fütterer et al,1992)。沿 AWI-91090 和 AWI-91091测线采集的海底浅层剖面数据很清晰地显示出罗蒙诺索夫海岭上30~40 m厚未受干扰的沉积层。Polarstern号破冰船也装配了Atlas Hydrosweep多波束测深声呐,用其采集罗蒙诺索夫海岭峰脊水深数据(Fütterer et al,1992)。以上采集的数据都已汇入北冰洋国际水深数据库(IBCAO)(Jakobsson et al,2000),后来该数据库也为302科考提供了罗蒙诺索夫海岭水深数据。
四、Arctic Ocean 1996/ARK-XII/1科考
1996年,北冰洋科考中Oden号和Polarstern号再度合作。采集的地球物理资料包括地震反射资料、地震反射试验数据(Kristoffersen et al,1997),以及用调频声呐采集到的高精度海底浅层测量数据(Backman et al,1997)。这也是首次利用调频声呐在北冰洋中心地区进行数据采集。与北极1991年科考相比,此次的地球物理调查主要集中于靠近西伯利亚大陆边缘一侧的罗蒙诺索夫海岭地区(图10-1)。所采集的地震反射剖面同样成功地横切罗蒙诺索夫海岭(图10-1)。总共采集了700多千米的地震资料。此次科考中,由4条套筒式空气q组成的气q组(55 L)提供震源。该气q组被装配在一个铁笼子中,并用1t重的液压器进行压坠。可惜该组装置由于浮冰的撞击而丢失(Kristoffersen et al,1997)。之后又安装了两只预备的3L Prakla Seismos气q,并为其装配了一个轻型压坠薄片,问题得以解决。另外,此次科考配备了200 m长的16道地震拖缆,炮检距为150 m。
图10-2 AWI-91091 地震剖面
(据Jakobsson et al,2000)
剖面位置见图10-1
此次科考的另外一项成果是增补了85°20′N、135° E与87°40′N、155° E范围内罗蒙诺索夫海岭的水深数据(Jalobsson,1999)。这些数据同样为北冰洋国际水深数据库(IBCAO)的建设提供了重要的帮助(Jakobsson et al,2000)。
五、ARK-XIV/1a科考
ARK-XIV/1a科考的主要目的是采集样品以及在美属北冰洋地区的阿尔法海岭获取地球物理资料(Jokat,1998)。由于阿尔法海岭地区存在极端的自然条件,动用了两艘破冰船:Polarstern号作为科学研究平台,而俄罗斯的核动力破冰船Arktika号进行破冰作业。尽管研究区冰层厚达6 m且十分坚硬,但此次科考还是沿3条测线共采集了320km的多道地震资料,并揭示出500~1200 m厚的沉积层。
在向拉普捷夫海返航途中,选择了一条沿罗蒙诺索夫海岭走向冰情较好的线路,成功地获取了数条顺海岭走向以及横穿海岭的地震剖面(Jokat,1998)(图10-1、图10-3)。这些剖面揭示了85° N以南的罗蒙诺索夫海岭地貌学特征,而1991年和1996年的两次科考都是在85° N以北的区域进行的。另外,此次科考成果也反映出罗蒙诺索夫海岭顶部沉积层向拉普捷夫海边缘逐渐增厚的特征。之后302科考中的1个主钻井井位和3个备用井位都定在以上几条测线上。制定备用井位主要考虑到冰情不好出现意外的情况。
图10-3 1998年ARK-XIV/1a 科考中获得的AWI-98590 地震剖面
(据Jakobsson et al,2000)
六、SCICEX 1999科考
SCICEX 1999科考,动用了美国核动力潜艇USS Hawkbill号,从而避免了极地浮冰的干扰,因此对罗蒙诺索夫海岭大面积的勘测工作得以进行(Edward et al,2003)(图10-1)。沿设计的常规调查线路,利用安装在USS Hawkbill号上的SCAMP系统进行连续的侧扫声呐和多波束测深调查。其目的主要是探究罗蒙诺索夫海岭峰脊的侵蚀特征,以及在两条原有地震测线(AWI-91090和AWI-91091)附近进行补充调查。SCAMP调频声呐数据分析表明在海岭峰脊地区的剥蚀主要被限制在水深小于1000 m的地区(Polyak et al,2001),并且在AWI-91090和AWI-91091地震剖面附近的地区表现出未受任何干扰的沉积地层特征(Edward et al,2003)。
七、北冰洋2001
2001年,为进行IODP302航次钻探,需对罗蒙诺索夫海岭补充采集地震联络测线。为此,瑞典科考队进行北冰洋2001补充调查(Kristoffersen et al,2001)。此次科考采用了两个85L(约519 in3)的GI气q以及8 道200m长的地震拖揽组成的地震采集系统(Kristoffersen et al,2001)。在严峻的冰情条件下,以AWI-91091测线的联络测线采集为目的,进行了100km的地震数据的采集工作(图10-1)。然而,此次科考由于复杂的冰情,使调查天数从5天缩短到3天,而且有400 m检波器拖缆被损坏。
八、IODP 302航次
2004年,IODP302航次科考实施了M0001~M0004四口钻探井(沿AWI-91090测线布置),并在井位附近采集了单道地震以及15 kHz的回声探测数据,为M0001~M0004四口井的钻探工作提供必要的基础资料支撑(图10-1)。此次数据采集,震源采用一只配有波整形套的065L(40in3)PAR1600气q。信号接收系统为有效长度16m的单道地震拖缆。地震拖缆由100个 AQ-1 检波器以及一个前置放大器组成。炮间距设定为27s,延迟10s,采样接受信号频率为4 kHz,采样点间隔13s。
在302航次科考的地震剖面上,新生代地层层序可划分为2套地震地层单元,相当于LR5/LR6和LR3/LR4。地震反射特征在整个剖面上基本没有变形。LR5~LR6地层上部地震反射较弱且不连续,指示有小的波阻抗差。几个层段中的波状地震反射特征表明海底地形不平整。LR5~LR6地层底部具有一套平整的层状地震反射(图10-4)。地震反射与地层的实际响应关系还需通过井-震结合的方法深入研究。
图10-4 M0001~M0003 井点附近的地震剖面三维图像
(据Jakobsson et al,2000)
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