中国科学院边缘海地质重点实验室
① 中国科学院广州地球化学研究所的科研条件
设施设备 截至2009年7月，研究所科研仪器设备7770万元，其中万元以上设备6676万元，拥有国际先进、中国领先的完备的开展固体地球科学、环境科学研究的测试分析仪器，其中包括地质和环境样品物质成分与物质性质分析、地质年代学测定、矿物结构与形貌观测、高温高压实验模拟等四大系统。
2002年至2006年，对全所的基础设施、有机矿物和同位素实验大楼、流动人员公寓和长沙中心供电系统等进行了全面改造，改造面积约4.2万平方米；兴建了15000平方米科研综合大楼。 馆藏资源 截至2009年7月，研究所图书馆以数字资源为主，通过集团采购的形式，订有全文数据库6个（ACS Journals、Elsevier_SD、Nature、Science、Wiley、Oxford University Press），通过中图公司订购数据库1个（AGU），单点开通数据库2个（RSC、Annual Reviews）；借助院图、国家平台开通Springlink、Taylor & Francs、Geoscience、CNKI、ISI等全文数据库、文摘库近100个，涵盖外文期刊6000多种，中国之外的博硕士论文33万多篇，外文会议录2.9万多卷，外文图书、工具书3.8万多册，中文期刊近10000万种，中文博硕士论文151万多篇。
截至2009年7月，研究所图书总藏量共计12017种13047册，其中外文图书2599种2730册；期刊552种12845册（合订本）；学位论文1280种2388册。 截至2013年底，广州地化所共有在职职工311人，其中科技人员198人、科技支撑人员75人，包括中国科学院院士2人、俄罗斯科学院外籍院士1人、研究员及正高级工程技术人员62人、副研究员及高级工程技术人员98人；共有中国科学院“百人计划”入选者27人，国家杰出青年科学基金获得者22人，国家优秀青年科学基金获得者4人，新世纪百千万人才国家级人选6人，中组部青年拔尖人才1人，科技部创新人才推进计划中青年科技创新领军人才2人。
中国科学院院士（2人）：傅家谟、彭平安
俄罗斯科学院外籍院士（1人）：谢先德 中国科学院“百人计划”入选者序号姓名入选年度序号姓名入选年度1彭平安19962宋之光20003陈繁荣20014陈鸣20025徐义刚20036曾永平20037孙卫东20048应光国20059孙亚莉200510宋茂双200611单业华200612任钟元200713王焰200814游静200915程和发200916许继峰200917夏小平200918麦碧娴201019罗春玲201020肖贤明201121朱润良201122陈多福201223何宏平201224陈华勇201225孙新蕾201226熊小林201327王岳军2013参考资料： 国家杰出青年科学基金获得者序号姓名入选年度序号姓名入选年度1彭平安19942陈鸣19983徐义刚19994赵建新20005许继峰20046陈衍景20047孙卫东20058麦碧娴20059曾永平200510肖贤明200611应光国200612陈多福200713何宏平200714王岳军200815熊小林200816王强201017王新明201018张干201119于志强201220韦刚健201321王焰201322安太成2014参考资料： 截至2009年7月，广州地化所共有2个国家重点实验室，2个中国科学院重点实验室，2个广东省重点实验室，以及国家大型科学仪器中心—广州质谱中心、与香港大学地球科学系联合建立的“化学地球动力学联合实验室”、与兰卡斯特大学环境中心和城市环境所联合组建的“国际环境研究与创新中心”、2007年中国科学院批准建立中国科学院珠江三角洲环境污染与控制研究中心、可持续发展研究中心，并建有“地学与资源科普教育基地”。
国家重点实验室（2个）：有机地球化学国家重点实验室、同位素地球化学国家重点实验室
中国科学院重点实验室（2个）：边缘海地质重点实验室、矿物学与成矿学重点实验室
广东省重点实验室（2个）：资源环境利用与保护重点实验室、矿物物理与矿物材料研究开发重点实验室
② 中国地质科学院岩溶地质研究所
中国地质科学院岩溶地质研究所主要承担国家和地方岩溶地质应用基础研究和中国地质调查局国土资源地质调查任务，同时，也承担地方国民经济建设中的技术开发和服务工作。在岩溶动力学与全球变化、岩溶资源评价与开发利用、岩溶生态系统与石漠化治理、岩溶地质灾害防治与环境保护、岩溶景观旅游评价等方面进行创新研究，形成优势学科领域。
中国地质科学院岩溶地质研究所设置有岩溶动力学重点实验室、岩溶资源与环境调查研究院、岩溶生态研究与石漠化治理中心、岩溶地质灾害研究中心、岩溶景观与洞穴研究中心、环境地球化学研究测试中心等二级科研机构。岩溶动力学重点实验室为国土资源部重点实验室，岩溶生态系统与石漠化治理重点实验室为中国地质科学院重点实验室。挂靠学术组织有：中国地质学会岩溶地质专业委员会、洞穴专业委员会。现有在职职工154人，其中科技人员121人，有研究员24人（1人为中国科学院院士），副研究员及高级工程师51人，中级职称43人。另外，还外聘流动高级科研人员25人。
所长、书记姜玉池研究员
副所长、副书记、纪委书记刘雯高级工程师
副所长黄庆达高级工程师
2008年全所实现货币工作总量4600万元，比2007年增长18%；固定资产增加728万元，达到3936万元。2008年全所在研项目72项，预算经费4079万元。其中纵向科研项目32项，经费1538万元；横向科研项目33项，经费1503万元；地质调查工作项目7项，经费1038万元。
2008年完成科技部、国家基金委、国土资源部和广西科技厅等下达的科研项目和地方技术服务项目72项，发表论文87篇，其中SCI检索期刊论文4篇，ISTP论文1篇，国内核心期刊论文43篇，国内一般期刊论文39篇，出版专著2部。
2008年12月15日联合国教科文组织国际岩溶研究中心在桂林挂牌成立。国土资源部、广西壮族自治区政府、科技部、教育部、国家自然科学基金委员会、中国国际地学计划全国委员会、中国常驻联合国教科文组织代表团代表、中国地质调查局、中国地质科学院、中心第一届理事会理事、中国地质调查局直属单位的有关领导和代表，以及来自有关省市地勘部门的代表共近300人参加了挂牌成立仪式。仪式取得了圆满成功。
国土资源部副部长、中国地质调查局局长、中心第一届理事会主席汪民，联合国教科文组织助理总干事埃德伦，广西壮族自治区人民政府副主席陈章良，桂林市人民政府市长李志刚共同为国际岩溶研究中心揭牌。
国际岩溶研究中心挂牌成立仪式
联合国教科文组织国际岩溶研究中心第一届理事会第一次会议
参加联合国教科文组织国际岩溶研究中心第一届理事会第一次会议的人员合影留念
联合国教科文组织埃德伦助理总干事与中国同事合影留念
2008年度重要科研成果
岩溶动力系统运行机制与岩溶生态系统研究：重点揭示了土下碳酸盐岩的溶蚀特征，在一个水文年中，雨季土下碳酸盐岩溶蚀量占全年的65%～71%，在雨季竹林下碳酸盐岩溶蚀速率明显高于其他土地利用类型，但在旱季竹林下的碳酸盐岩溶蚀速率则低于林地和草地。持续两年的观测数据显示，岩溶林地土壤呼吸速率的变化幅度为14.63～297.77mg C·m-2·h-1，平均为118.81mg C·m-2·h-1；非岩溶区林地土壤其呼吸速率的变化幅度为43.12～329.93 mg C·m-2·h-1，平均为156.99mg C·m-2·h-1。
土壤呼吸速率与水热因子图
土壤呼吸速率季节动态变化
碳酸盐岩缝洞系统模式及成因研究：属“973”项目研究课题，对典型露头区岩溶缝洞系统进行了地质—地球物理描述，分析了塔河油田试验区三大类型古岩溶作用条件，初步建立了塔河油田试验区多期次、多旋回裸露风化古岩溶作用机制与演化模式，分析了塔河油田试验区不同地貌单元缝洞系统垂向分带特征和不同地貌单元缝洞系统结构特征。
岩溶塌陷地质灾害监测预报：初步建立了一整套岩溶塌陷形成演化过程和发育判据的室内分析测试方法。针对当前岩溶区高速公路、高速铁路、输油管线等生命线工程建设面临的岩溶土洞的发育和稳定性问题，运用以光纤时域反射BOTDR和同轴电缆时域反射TDR为代表的分布式光电传感技术在临桂黄岔塘附近的桂阳高速公路建成了我国第一个岩溶土洞（塌陷）监测预报试验站，为线性工程岩溶塌陷的时空预报研究提供了平台。
岩溶景观与洞穴研究：开展了广西岩溶地质遗迹调查评价，完成了广西乐业凤山世界地质公园申报项目的系列技术材料的编写和国内评审，顺利被推荐接受UNESCO专家组评估。开展了我国不同气候地貌区代表性洞穴调查与空气环境监测工作，在广西桂林、河池，海南儋州、重庆武隆、河北兴隆建立了五个洞穴空气环境系统自动远程监测系统，对洞穴空气环境的温度、湿度、CO2、O2等因子进行高频度的远程自动监测，初步掌握洞穴空气环境的变化规律，基本查明洞穴钟乳石脱变原因，提出洞穴钟乳石景观保护和修复技术思路；利用宇生核素36Cl、10Be、26A1来确定天坑的形成年代，具有首创性，为进一步阐明天坑形成机制及发育演化规律，为完善我国区域岩溶研究提供科学依据。
在塔河油田恢复古岩溶地貌并为分析储集空间分布规律奠定了良好基础
传感器铺设
桂阳高速公路岩溶土洞监测
在贵州省六冲河流域探采结合，2008年10月31日和11月4日完成了大方县马场镇马场村和白泥村2处供水口的钻探抽水试验，计算可采水资源12003/d，解决周边5个村29903人的饮水安全，大方县和马场镇政府为此举办隆重的庆典大会
西南岩溶石山地区地下水与环境地质调查：属地质调查项目，完成了1:5万水文地质综合调查面积21665km2、水文地质钻探11132m，岩、土、水化学等测试分析样品3995件，完成了设计工作量。通过水文地质综合调查，查清了测区地下水的补给、径流、排泄条件和水资源特征，调查岩溶地下河180多条，其中新发现20条，调查岩溶大泉700多处。查明了石漠化、干旱缺水、岩溶内涝和煤矿开采产生的环境地质问题，掌握了岩溶地下水开发利用条件、现状及潜力。通过寻找有利富水带，实施水文地质钻探，共成井32口，涌水量近12000m3/d，解决10万多人和5万多亩旱地灌溉供水源问题，为西南岩溶区水资源有效开发利用积累了经验。
西南岩溶石山地区重大环境地质问题及对策研究：属地质调查项目，发现新一轮重大工程活动及矿山开采引发的水资源与水环境问题十分突出，矿山污染呈“由点向面状发展态势”，地下水质受污染的威胁和程度越来越严重，如柳州市鸡喇地下河受城市垃圾及废水影响，下游河段
柳州鸡喇地下河不同河段水化学分析结果
岩溶地下水监测与环境敏感性评价：属地质调查工作项目，完善了数据管理系统，获得各监测站降雨量、地下水主要水化学指标等大量数据。在官村，选择地下水水位埋深、土壤厚度、地形特征、包气带介质为评价因子，进行脆弱性评价和方法探索，评价结果显示，岩溶洼地区域脆弱性高，地表落水洞、天窗、明流交替且土层厚度大于1m区域脆弱性中等；根据官村流域内土壤空间分布特征，分析了土壤含水率，研究了包气带滴水的动态特征，认为基岩空隙度低造成包气带的吸附能力有限，且与水位埋深有关；洞穴滴水和古环境研究取得新进展，滴水水化学变化呈现明显的季节性波动。石笋记录揭示了8个阶段百年尺度的干湿、冷暖波。
岩溶地下水自动化监测站管理系统
③ 安徽省潜山野寨中学的校友风采
范苑声
范苑声（1901——1990），字抒棠，潜山槎水乡人。修业于北平大学，后留学日本早稻田大学，获经济学士学位，任明治大学研究员。早年追随孙中山多次参加反日反帝活动。回国后执教于北平师大及民国大学，历任国民党中央政治会议秘书、国防最高会议秘书兼经济委员、中央立法委员、立法院经济委员会召集人。大陆解放前夕去台，任终身立法委员。
1941年任安徽省第一行政区督察专员兼区保安司令，期间为表彰国民革命军176师抗日功绩，启迪后人，发扬爱国精神，倡议修建抗日阵亡将士公墓，并在公墓所在地创办安徽私立景忠中学，亲任学校董事长兼校长。
范苑声热爱天柱山，于1942年担任天柱山开发委员会主任委员，修成从野人寨到良药坪的环山马路。
范苑声学问渊博，著述甚丰。书法造诣殊深。
张恨水
张恨水（1895-1967），现代作家、著名报人。原名张心远，笔名愁花恨水生、恨水。祖籍安徽潜山，生于江西广信。
1916年起任《皖江报》总编辑。1919——1924年历任《益世报》、上海《申报》、《世界日报》记者、编辑，1925年后主要从事小说创作。著有一百多部小说，计3000多万字。抗战时期前往重庆，被推选为中华全国文艺界抗敌协会理事，1943年被聘为景忠中学名誉董事（25位名誉董事之一）。
其主要作品有小说《春明外史》、《金粉世家》、《啼笑姻缘》和以抗战为背景的《热血之花》、《巷战之夜》、《蜀道难》、《石头城外》以及抗战胜利后的《八十一梦》、《纸醉金迷》、《魍魉世界》、《五子登科》等。建国后曾任文化部顾问、全国文联及作协理事。改编了许多民间故事和古典名著。作品多采用章回体，情节曲折，描写生动，人物活灵鲜明，文字浅显通俗。
邹儒隆
邹儒隆（1929-1955），本县青楼乡人，革命烈士。1944年9月考入景忠中学初中部，1947年9月考入高中部，1949年4月，报考南京二野军政大学，被录取入伍，在学校加入了青年团。1949年10月随大部队远征，参加了解放大西南的战斗，途中被评为“行军模范”。1950年春，主动要求到边远山区工作，3月分配到平彝县（今云南省富源县）十八连山区，开展征粮工作。这里闭塞落后，匪情十分严重，邹因剿匪有功，被提拔为富村区副区长。1952年秋，带领区小队击毙顽匪龙正江、龙海灵。是年加入中国共产党，1953年初晋升为营上区区委书记，1955年8月20日晚，在戚村研究工作返回区时被歹徒杀害。组织上为其举行了有1千多人参加的追悼大会，县委书记亲临悼词，忠骨安葬在富源县花果山革命烈士陵园。
刘开晴
刘开晴（原名刘开景1922—1992）潜山割肚人。1942年应聘参加建筑“抗日阵亡将士墓”，景忠中学创办后留下当校工，一直到1981年退休，退休后又继续留用，1989年因年迈回乡。
刘开晴在野寨中学工作达46年，一贯忠于职守，勤勤恳恳。1948年景忠中学迁往安庆，刘奉命留守，校产完好无损；“文革”时，“红卫兵”要拆忠烈祠，刘苦苦哀求，才得以保存。在学校自来水安装工程中因水池倒塌致伤，属三级残废。刘开晴一生在野寨中学默默奉献，亲身经历学校诞生、成长的全过程，实属罕见，令人怀念。
汪金
汪金（1907—1952）潜山青楼乡人。青年时期就读于六邑中学，1932年毕业于安徽大学哲学教育系。大学毕业后即任教于东南大学，1944年受族人推举回乡创办私立光华中学，并亲任校长。抗日战争胜利后，复任教于东南大学，1947年任景忠中学教务主任，忠于职守，关心学生，在极其艰苦的情况下，仍然坚持教学。先生晚年任教安徽大学讲师。先生终身从教，为潜山的教育事业作出了一定的贡献。
姚奎甲
姚奎甲（1922—1983），安徽省桐城人。1939年加入中国共产党。1940年参加革命工作，历任中共乡农抗会支部书记、区委特派员、区委代理书记、皖西支委，桐潜县副县长，怀宁县县长，潜山县农会主席、县长，其间兼任潜山景华中学校长，桐城县县长，中共桐城县委书记、安庆地委农工部长、副书记、芜湖地委书记处书记兼无为县委书记、徽州地委后补书记等。
钱 杰
钱杰（1974—1999），潜山岭头人，1991——1994年就读于野寨中学，1994年荣获安徽省中学生化学竞赛二等奖。1998年大学毕业后分配到青岛海尔集团工作。1999年7月30日为抢救落水中学生英勇献身，被青岛市政府授予“青岛市舍己救人好公民”荣誉称号，同年12月被追认为“革命烈士”。
徐世全
徐世全（1942－），安徽潜山人。1959年毕业于野寨初中，大学毕业后，历任中国人民解放军总参谋部军训部参谋、副局长、局长、陆军参谋学院副院长、石家庄陆军指挥学院（原陆军参谋学院和装甲兵指挥学院合并组建）副院长。 1996年晋升少将军衔。 2011年12月任北京校友会名誉会长。
徐瑞松
徐瑞松（1950—），原名徐芮送，安徽潜山人。1966年毕业于野寨初中，1976年毕业于中国科技大学近代化学系地球化学专业，1977年至今在中国科学院广州地球化学研究所(原中国科学院广州地质新技术研究所)从事生物地球化学、遥感生物地球化学和纳米光电材料等研究工作。曾任遥感地质研究室主任和黄金科技编委，现为中国科学院边缘海地质重点实验室创新研究员，博士生导师。1991年获国务院科研津贴，1993年获广东省丁颖科学家奖，现为世界教科文卫组织专家。
卢满宏
卢满宏，男，1968年10月生，硕士学历，籍贯安徽潜山，1986年毕业于安徽省潜山野寨中学。1990年从西北工业大学毕业后，分配到航天科技集团704所工作至今，主要从事航天飞行器测控通信与卫星导航技术研究及装备研制，由于工作业绩突出，1992年被破格评为工程师，1995年破格评为高级工程师，2000年破格评为研究员，现任704研究所副总工程师、事业部部长。兼任中国宇航学会空间电子学专业委员会副主任委员、中国宇航学会飞行器测控专业委员会委员、全国军用测控标准化技术委员会委员、《宇航学报》和《遥测遥控》科技期刊编委会委员。
④ 水合物层下伏游离气渗漏过程的数值模拟及实例分析
苏正1,2，曹运诚1，吴能友1,22，Lawrence M.Cathles3，陈多福1,2
苏正，（1980—），博士，助理研究员，主要从事天然气水合物及盆地流体活动的数值模拟研究，E-mail:[email protected]。
注：本文曾发表于《地球物理学报》，2009,12:3124-3131，本次出版有修改。
1.中国科学院边缘海地质重点实验室/广州地球化学研究所，广州510640
2.中国科学院广州天然气水合物研究中心/可再生能源与天然气水合物重点实验室/广州能源研究所，广州510640
3.Department of Earth&Atmospheric Sciences,Cornell University,Ithaca,New York 14853-1504,USA
摘要：海洋环境中天然气水合物层是理想的毛细管封闭层，游离气被抑制在水合物层下，游离气层的气体压力随气体聚集和气层厚度的增加而升高，当气压超过封闭层的毛细管力时，游离气会克服毛细管进入压力、刺入上覆封闭层孔隙空间，毛细管封闭作用随之消失，从而形成水合物下伏游离气向海底的渗漏。通过对该过程进行的数值模拟计算表明：渗漏气体是以活塞式驱动上覆沉积层中的孔隙水向海底排出，水合物稳定带内流体渗漏速度随水流柱高度的减小而增加，当水流阻抗大于相应沉积层段的静岩压力时，沉积层将转变为流沙，流沙沉积被海流移除后便在海底留下凹陷麻坑。麻坑形成后流体运移通道演化为气体通道，气体快速排放。麻坑深度主要取决于游离气层的厚度和水合物封闭层（底界）的深度，而与沉积层的渗透率无关。麻坑深度一定程度上指示了渗漏前水合物层下伏游离气层的资源量。对布莱克海台海底麻坑的深度数值模拟计算表明，形成4 m深的海底麻坑需要至少22 m厚的游离气层。
关键词：天然气水合物；毛细管封闭；游离气渗漏；麻坑；布莱克海台
Numerical Computation and Case Analysis of the Venting Process of Free Gas Beneath Hydrate Layer
Su Zheng1,2,Cao Yuncheng1,2,Wu Nengyou1,2,Lawrence M.Cathles3,Chen Duofu1,2
1.CAS Key Laboratory of Marginal Sea Geology/Guangzhou Institute of Geochemistry,Chinese Academy of Sciences,Guangzhou 510640,China
2.CAS Guangzhou Centerfor Gas Hydrate Research/CAS Key Laboratory of Renewable Energy and Gas Hydrate/Guangzhou Institute of Energy Conversion,Chinese Academy of Sciences,Guangzhou 510640,China
3.Department of Earth&Atmospheric Sciences,Cornell University,Ithaca,New York 14853-1504,USA
Abstract:A hydrate layer is an ideal capillary seal,beneath which free gas is trapped.Gas overpressure increases as gas accumulates and gas column grows.Capillary seals have the property that they fail completely when gas pressure reaches the point that they are invaded by gas,and thereafter they offer little resistance to gas venting.After the seepage is triggered,the venting gas will push the overlying water upward at increasingly higher velocities as the gas “piston”approaches the seafloor.Numerical model shows that as the water velocity increases,the near surface sediments will become quick at a depth that the resistance of water flow exceeds the hydrostatic pressure of the sediment hosting the water flow.These quick sediments can then be removed by bottom ocean currents,leaving a hollow pockmark on the seafloor.Thereafter,afree gas pathway isformed below the pockmarks and the reservoir gas drains quickly.The pockmark depth is afunction of thickness of free gas column beneath the hydrate and depth of the hydrate seal (bottom of hydrate layer).Interestingly,pockmark depth does not depend on sediment permeability.Pockmark depth implies the resource amount offree gas beneath hydrate layer.The model shows that a 22-m-thick free gas layer at least is needed toform a 4-m-deep pockmark on the rise of Blake ridge.
Key words:gas hydrate;capillary seal;gas seepage;pockrnarks; Blake ridge
0 引言
在海洋环境水合物稳定带内孔隙水溶解甲烷浓度超过甲烷水合物形成的溶解度时，溶解甲烷会结晶形成水合物，随着水合物含量的增加，形成水合物层圈闭，并在其之下发育游离气层[1-4]。在特定的条件水合物层之下的游离气沿通道向上渗漏进入海底，并在海底形成麻坑、自生碳酸盐岩、生物群落、气泡羽状体，如俄勒冈外海水合物脊[5]、布莱克海台等[6]、北刚果陆坡[7-8]、挪威外海[9]以及中国南海[10]。虽然水合物层下伏游离气向上渗漏活动在水合物发育区比较普遍，但是水合物层下伏游离气向上渗漏的机制和泄漏过程中的流体动力学特征，及流体渗漏对海底沉积地层的破坏（形成麻坑）过程并不清楚。
水合物层下伏游离气受到水合物层毛细管作用的封闭，随气体聚集和气层厚度增长，水合物下伏游离气的压力持续增加，当气体超压克服毛细管封闭作用后气体渗漏被激发，超压气体推动孔隙水向上排出，在海底形成麻坑，麻坑深度反映了流体的破坏强度和游离气层的超压幅度。因此，本文将应用水合物层毛细管封闭机理和沉积孔隙流体渗漏动力学，研究水合物稳定带之下游离气如何向上突破的动力学过程，建立游离气层压力状态与麻坑深度之间的数值模型，通过海底麻坑特征揭示水合物系统游离气层的演化规律。
1 毛细管封闭及游离气渗漏机理
海底沉积层中存在2种毛细管力封闭作用。第一类毛细管力封闭作用是存在于小型的气藏顶部的毛细管封闭作用，属于低渗透率的气体捕集封闭。封闭层的孔隙度和渗透率较低，而水更倾向存在于较小的孔隙空间，因此封闭层的孔隙空间完全被水占有，而封闭层之下含气层的孔隙度和渗透率相对较高[11]。碎屑沉积物孔隙介质一般为水润湿相，气液界面处的毛细管力阻止天然气进一步向上运移，使气体处于孔隙较大的沉积层段，但当气体压力超过相应孔隙的气体的毛细管进入压力时，超压气体将刺入封闭层的小孔隙，气藏开始排气，并在上覆沉积层中产生气体的渗漏通道。侵入毛细管压力由拉普拉斯方程给出[12]：
南海天然气水合物富集规律与开采基础研究专集
其中：γ为界面张力，取值0.027 N/m[13],rf和rc分别代表小孔隙和大孔隙的有效孔隙半径。
第二类毛细管封闭作用存在于气－液二相共存的沉积孔隙中，气液二相均可流动[14-15]。由于整个沉积体是由沉积颗粒构成的孔隙介质，孔隙水优先占据并被吸附在孔隙的喉道位置，具有小孔径的孔喉部位产生的毛细管力抑制了孔隙腔中气体的流动。此类毛细管封闭条件是孔隙内2种流体共存，且二者均可流动。在渗漏活动初期这种情况出现在气流柱顶部和气柱周围的气－水混合的部位，沉积层中毛细管封闭线的位置随气柱的发育而变迁，这种毛细管封闭作用约束了气流柱的形状和发育，并使气流柱有一个相对平坦的顶部；同时也会形成一个相对稳定的通道直径，这意味着渗漏气柱顶部的气－水界面相对平坦，在理想均质介质中渗漏气体以“活塞”式向上推进。但是当渗漏气柱遇到渗透率在横向上不均匀或不连续（如断层）的沉积介质时会出现分支或扭曲的气体通道。
海洋环境扩散型水合物稳定带与下伏游离气之间属于第一类毛细管力的封闭，在水合物稳定带底部水合物含量最高[3,16]，水合物的形成降低了孔隙介质的有效孔隙度和渗透率，使水合物层的孔隙度低于下伏游离气层的孔隙度，水合物层的有效孔隙半径小于游离气层的有效孔隙半径。亲水性的水合物沉积层内除水合物外的其余孔隙空间被水占据，而下伏沉积体的孔隙空间完全被气体充填，水合物层与游离气层之间就存在一个上覆孔隙水与下伏游离气的界面。因此在水合物层与游离气层界面（大孔隙与小孔隙之间）上产生毛细管力，其方向指向孔隙半径较大的含气层，阻止下伏气体进入上覆含水层（水合物层），抑制气体向上运移。但是当下伏游离气层中的气体压力超过上覆水合物封闭层的毛细管力时，超压气体将刺入水合物封闭层，使水合物层的毛细管封闭作用完全失效或仅剩很小的封闭作用，气体泄漏开始。超压的气体渗漏进入水合物稳定带后，随着气柱的增长气体逐渐侵占原有孔隙水所占的孔隙空间，驱使孔隙水向上排出，并最终泄漏进入海底。水合物稳定带内气柱的增长过程受第二类毛细管封闭作用的控制，使气流柱以“活塞”式增长，而没有出现气流弯曲和分支，这与地球物理资料显示的近于垂直的流体渗漏通道（气囱）特征一致[8-9,17-19]。
图1给出了海洋水合物层下伏游离气渗漏过程。游离气在水合物层底界之下聚集，气层厚度和气体超压逐渐增加（A），当气体压力超过水合物封闭层的毛细管力时，高压气体会在封闭薄弱点或气层最顶端刺穿封闭，使水合物毛细管封闭失效（B）。气流柱在高压作用下向上推进，并驱使上覆沉积孔隙水向外排出。气流柱高度（hg）逐渐增长，而水流柱高度（hw）相应缩短（B到C过程）。如果气压驱动力保持相对恒定，由于岩层对水的黏滞力（或水流阻抗）远大于其对气的黏滞力（或气流阻抗），随水流柱高度hw减小，流体渗漏速度将越来越快，在单位长度水流柱上的压降（等于岩层对水流的黏滞力）随流体速度的增长而增加。在气流接近海底时流体速度明显增强，浅层水流阻抗（即水流对地层的作用力）超过相应沉积体的静岩压力，浅层含水沉积将被流沙化，当流沙化的沉积物被海底底流搬运后，便在海底形成“新鲜的”麻坑，此时麻坑下形成单一的气体运移通道（D）。由于气体黏度远小于水的黏度（约为1/60），气体排放异常迅速，游离气藏中气体会很快排干，流体渗漏通道中的气流逐渐退化（E），孔隙流体压力回归静水压力，孔隙水重新占据水合物封闭层和流体渗漏通道的孔隙空间，在气量通量减小体系温度降低的过程中伴随者水合物的生成（此文中不做详细论述），并因此减小了流体流动速度，少量气体仍可滞留在流体渗漏通道内，在地震记录上显示为气烟囱，水合物层底部的毛细管封闭作用恢复，水合物层之下游离气的聚集过程再次启动（F）。
图1 水合物下伏游离气渗漏概念模型示意图[11]
Z为海底以下深度，h为水合物稳定带厚度（或水合物封闭层深度）。黑色带表示毛细管封闭层，浅灰色表示气体所占据孔隙沉积层。A.气体被封闭在水合物层之下；B.气体刺穿封闭层开始泄漏C.气柱高度增加，推动水流向外排出，水流柱高度相应缩短，流体运移速度不断增加；D.含水流沉积中孔隙压力超过静岩压力，在海底出现麻坑，形成单一的气流通道；E.游离气藏中的天然气被逐渐排空，孔隙超压消失，流体通道中的气流柱逐渐退化；F.气流柱完全消失，在海底留下气烟囱，并有水合物生成，水合物封闭作用恢复，并开始新的气体聚集
2 游离气渗漏过程的数学模型
气体渗漏过程中（图1）气柱和水柱都是在游离气超压的驱动下流动，流体运移的总驱动力等于气体超压（ρw－ρg)gd。气流柱不断增大，并且以同一速度推动渗漏通道内的上覆孔隙水向上流动。假定水合物稳定带为一种均质孔隙介质，渗漏通道内流体（水和气）的渗漏速率相同，孔隙介质内流体渗漏模型可用达西定律描述为
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其中：Δp为流体运移总推动力，是施加在气流柱和水流柱上的压降之和（Δpg＋Δpw），或者是气流阻抗与水流阻抗之和，等于气层底部的超压（ρw－ρg)gd；ρ为流体密度；d为游离气层的厚度；μ为流体黏度；V为流体速度；k为沉积体的渗透率；krg和krw分别为沉积体孔隙气和水的相对渗透率；hg和hw分别为气流柱和水流柱的高度。
假定气流柱中气的饱和度和水流柱中水的饱和度均为1，气和水的相对渗透率为1。由方程（1），流体（气体和水）的运移速度表示为
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在方程（2）中，若
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利用方程（3）既可以计算渗漏气流柱增长到某一高度所需要的时间，也可以计算某一时间点水合物稳定带内气流柱的高度。
由方程（1）和方程（2）可知，孔隙介质中单位长度流体柱所受阻抗随气流柱高度的增加（或水流柱高度的减小）而增加，也就是说沉积物格架所受流体的反作用力（流体阻抗）逐渐增加，当流体阻抗超过相应沉积体的静岩压力时，相应沉积层将被流体化而成为流沙[20]，渗漏流体速度须满足
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方程（4）中，若μw≌60μg、krw≌krg≌1（假定水流柱中水的饱和度和气流柱中气的饱和度近似为1），方程（4）可简化为
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在一定的温压条件下流体密度和黏度为常数[12]。因此，方程（5）中麻坑深度可近似为水合物下伏的游离气层厚度（d）和水合物封闭层深度（h）的函数，与沉积体的渗透率无关。模型计算中所有参数取国际标准单位。
3 模型应用及讨论
美国卡罗莱纳外海的布莱克海台区是典型的水合物发育区，既有完美的BSR显示，又有游离气的渗漏活动及在海底形成的麻坑[6,21-22]。大洋钻探计划（ocean drilling program)1 64航次对布莱克海台进行了钻探取心研究，其中997站位钻至海底之下750 m，穿过了BSR（海底之下450 m），其中180～462 m 层段含水合物，水合物平均饱和度为6％，位于水合物稳定带底部（462 m）的水合物体积分数最高为24%[4]。996站位于布莱克底辟链的最南端，处于997站位西北98 km，最大钻孔深度为63 m，刚好位于麻坑之中，地震剖面显示该区BSR深度为440 m，深部底辟作用使上覆地层变形、形成小型断层，成为有利的流体渗漏通道，在海底发育有深4 m、直径50 m的麻坑，并且正在发生气体渗漏（图2），钻探获得的水合物体积分数高，最高达沉积孔隙的99%[6,21-23]。
驱动流体运移的气体超压取决于游离气层的厚度。如果下伏游离气层厚度达100 m（图1），其总的流体驱动力（等于气体超压）可达到0.8 MPa；如果游离气层厚度为22 m，流体超压驱动力为0.18 MPa（图3最左端A点）。渗漏开始时水流柱高度分数（等于hw/h）为1，总水流阻抗等于气体总超压，整个气流柱高度增加而降低。但是由于水流速度增加，施加在单位长度水流柱上的驱动力和相应的黏滞力增加，水流阻抗逐渐趋近海底相应深度沉积层静岩压力，且在水流柱高度分别小于40 m（对于游离气层厚度为100 m）和4 m（对于游离气层厚度为22 m）时水流阻抗超过沉积介质的质量（图3D点）。该位置以上的沉积物被流沙化[20]，转变成颗粒悬浮的液状混合体，这种流沙化沉积被海流搬运后在海底形成麻坑。利用方程（3）可以计算游离气从水合物稳定带底部渗漏到达海底所需的时间。假定渗漏率为10-12m2时， 100 m厚的游离气层泄漏到海底的时间大约为5 a。
图2 布莱克海台地震反射强度剖面揭示的BSR、底辟构造、海底麻坑及与ODP977站位揭示的BSR深度比较
a.地震反射强度显示布莱克海台水合物发育、气体聚集以及底辟构造顶端的流体渗漏[22];b.为ODP997站位BSR揭示的水合物封闭层深度[21]
图3 渗漏通道中的流体阻抗和含水沉积层的静岩压力曲线交点指示麻坑深度
水合物稳定带中气流柱高度增加（顶部坐标向右），水流柱高度减小（底部坐标向右），水流阻抗和静岩压力随之减小，水流阻抗大于静岩压力时发生流沙破坏，曲线交点位置指示麻坑深度（D点）。布莱克海台100 m的游离气层发生渗漏时在海底可形成40 m深的麻坑，而22 m厚的气层泄漏时可形成4 m深的海底麻坑（最右边灰色阴影）
方程（2）中流体渗漏速率与渗透率成正比，但方程（4）中麻坑深度不依赖于沉积体渗透率，只是水与气体相对渗透率比的函数，而相对渗透率决定于孔隙流体的饱和度[12]，因此沉积体渗透率控制流体渗漏速率，但不控制麻坑形成。实际上，渗透率越大，气体渗漏越快，麻坑形成越快；气体超压在水流柱和气流柱之间的分配不依赖于渗透率，而是决定于气体的超压幅度，以及流体黏度和气流柱高度（或水流柱高度）。
利用方程（5）可以简单计算海底麻坑深度，同时在已知水合物底界（封闭层）深度和麻坑深度，也可以通过方程（5）计算游离气层的厚度。图4显示麻坑深度与游离气层厚度和封闭层深度的关系。在给定封闭层深度，麻坑深度随游离气层厚度的增加而增大，相反较深的沉积层厚度削弱了渗漏流体对麻坑的挖掘作用，水合物封闭层越浅，形成一定深度的麻坑所需的游离气层厚度越小。
图4 水合物封闭层深度和麻坑深度与游离气层厚度的关系
麻坑深度主要决定于游离气层厚度和水合物封闭层埋深，与游离气层厚度呈正比，与水合物层埋深呈反比。如果水合物封闭层深700m，形成4m深的麻坑需要27m的游离气层，如果水合物封闭深度为440 m，则需要22 m的游离气层，如果水合物封闭层深100m，仅需要1l m厚的游离气层
地球物理显示布莱克海台ODP996站位周围的BSR深度为440 m，而在ODP996站位正下方游离气藏气体沿底辟构造上升至大约220 m（图2）处，在沿小断层渗漏至海底，由方程（5）可知麻坑深度与渗透率无关，取决于游离气藏的埋深和游离气层的厚度。对于海底4 m深的麻坑，计算表明在水合物层之下至少需要有22 m厚的游离气层。苏正和陈多福[4]计算了布莱克海台997站位的水合物和游离气体积分数分布，在水合物稳定带底界之下26 m处的气体饱和度为28％，底界之下74 m处气体饱和度为0.2％，其中水合物体积分数分布与同一区域的ODP995站位是相近的[24]。28％的气体饱和度大于气体流动所需20％的饱和度，而底界之下74 m处0.2％的气体饱和度不能流动，也不能传递孔隙气体压力。如果20％的饱和度指示可传递气层的底界，则气层的有效压力传递厚度约为30 m，这与笔者22 m厚的游离气层模型计算结果相近（图5）。实际上，该钻位水合物平均体积分数约为6%[4]，可封闭气层厚度为24 m（三角点所示），接近模型估计的22 m。此外，在水合物稳定带底部的水合物饱和度达24%[4]，其毛细管作用可封闭约33 m的游离气层（菱形点所示），与Flemings等[25]估计的极限破坏厚度29 m相似（虚线所示位置），接近但略小于30 m的参考厚度。然而，在996站位游离气发生泄漏后， 997站位扩散型水合物的体积分数仍在持续增加[26]，水合物层的封闭能力也相应增强，游离气层厚度不断增长，因此，997站位游离气厚度（30 m）大于996站位游离气发生泄漏时的22 m气层厚度是合理的。
图5 布莱克海台的水合物饱和度和所能封闭的游离气层厚度
气层厚度随水合物饱和度增加而增高，水平虚线与气层厚度曲线的交点（29 m）为Flemings等预测的997站位气层的临界水力压裂厚度[25]，圆形点标示约30 m的实际气层厚度，三角形点显示平均饱和度6％的水合物能封闭24m的气层，而饱和度24％的水合物可封闭33 m的游离气层（菱形点）
4 结语
本文构建了水合物层下伏游离气渗漏动力学过程的数学模型，游离气被水合物层的毛细管作用所圈闭，下伏游离气的超压随游离气层的增长而增加；当气体超压超过作用于水合物与游离气层界面的毛细管阻力时，游离气渗漏进入上覆水合物稳定带，并以“活塞式”驱动上覆孔隙水向外排出，渗漏速度随水流柱高度的减小而增加；当水流阻抗超过相应层段的静岩压力时沉积体变为流沙，流沙沉积被海流带走便在海底留下麻坑。模型显示麻坑深度为游离气层厚度和水合物封闭层埋深的函数，而与沉积介质的渗透率无关。游离气渗漏形成的海底麻坑对水合物下伏游离气层的厚度具有指示作用，在已知水合物封闭层深度和海底麻坑深度条件下，模型可以计算水合物层下伏游离气藏发生渗漏时的气层厚度，在布莱克海台海底发育有4 m深的麻坑，它的形成需要至少22 m厚的游离气层。
致谢：挪威国家石油公司Martin Hovland教授提供了全球麻坑基础资料和最新信息，表示感谢。
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⑤ 中科院有几所分别在哪几个城市
中科院全院共来拥有12个分院，分别源位于北京、沈阳、长春、上海、南京、武汉、广州、成都、昆明、西安、兰州和乌鲁木齐。
对应的分院名称分别是：中国科学院北京分院、中国科学院沈阳分院、中国科学院长春分院、中国科学院上海分院、中国科学院南京分院、中国科学院武汉分院、中国科学院广州分院、中国科学院成都分院、中国科学院昆明分院、中国科学院西安分院、中国科学院兰州分院、中国科学院新疆分院。
(5)中国科学院边缘海地质重点实验室扩展阅读：
关于中科院部分分院的重大调整：
1950年3月，经政务院批准，中国科学院华东办事处在上海成立；1955年2月更名为中国科学院上海办事处；1958年11月，正式成立中国科学院上海分院。
1952年8月28日，中国科学院东北分院（现中国科学院沈阳分院、长春分院）成立。
1978年4月，开始大规模收回和新建研究所，重建分院。
2005年3月1日，中国科学院北京分院成立。
⑥ 墨西哥湾北陆坡区冷泉碳酸盐岩脂肪酸及碳同位素特征
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:[email protected]。
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.Graate 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 185;Sample GC-F)at upper continental slope(water depth：～540 m),and Alaminos Canyon 645(GC 645;Sample 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 recing bacteria,which is common ring anaerobic oxidation of methane at seep sites.
Key words:fatty acids,carbon isotope of indivial lipid,sulfate recing 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
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。
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⑦ 中国地质科学院的重点实验室
国土资源部同位素地质重点实验室
学科（领域）：
实验室所从事的研究属专于基础研究领域。同位素地质学是地球化学属的重要组成部分，是跨地质学、化学和技术科学的一门新的边沿科学。它在太阳系与地球演化、资源、环境、生物等研究领域有着广泛的应用。
依托单位：
地质研究所矿产资源研究所
研究方向：
实验室主要从事同位素同位素地质学（包含同位素地质年代学与同位素地球化学）基础理论、测试技术和在解决重大地质问题和资源、环境、生态问题方面的应用研究。
国土资源部岩溶动力学重点实验室
学科（领域）：
岩溶动力学、土地资源、地质环境和地质灾害。
依托单位：
岩溶地质研究所
研究方向：
岩溶动力系统的运行机制和运行规律；岩溶动力系统的类型和区域分布规律；岩溶动力学与全球变化；岩溶动力学与岩溶土地资源的规划、管理、保护和可持续利用；岩溶动力学与全球水循环；岩溶动力学与生态环境；岩溶塌陷成因机制、预测预报及防治；岩溶动力学与矿床、油气形成；岩溶动力学与旅游资源的规划、管理、保护和可持续利用。
⑧ 中国地质科学院岩溶生态系统与石漠化治理重点开放实验室
中国地质科学院岩溶生态系统与石漠化治理重点开放实验室2008年组建，依托于中国地质科学院岩溶地质研究所，重点实验室主任为蒋忠诚研究员，学术委员会主任为袁道先院士。
重点实验室主要研究方向：揭示岩溶生态系统的结构、功及其运行规律，科学分析我国岩溶区石漠化、水土流失、植被退化等主要生态问题，探索脆弱岩溶生态系统石漠化综合治理、水土保持和植被恢复与重建的模式及技术。目前已经在广西建立了平果果化、马山弄拉、桂林会仙等野外研究与示范基地。
2008年实验室主要承担了包括国家科技支撑计划课题“喀斯特峰丛山地脆弱生态系统重建技术研究”，国家自然科学基金项目“西南峰丛岩溶山区生态环境调蓄表层岩溶水的功能典型研究”，水利部、中国科学院、中国工程院联合启动的项目“西南岩溶石漠化区水土流失与生态安全综合科学考察”，广西重点科技攻关项目“岩溶峰丛洼地生态重建技术与示范”等在内的纵横向科技项目14项，发表论文20余篇，获省科技进步二等奖一项。
实验室不但在岩溶生态基础研究、石漠化综合治理技术方面取得创新性研究成果，而且取得了石漠化地区生态重建的显著示范效果，指导了典型岩溶脆弱生态地区的贫困农民有效增加收入，走上了富裕的道路。
岩溶石山地区水土流失途径示意图
广西岩溶生态区脆弱性评价结果图
⑨ 中国科学院福建物质结构研究所在哪儿
1、截至2015年8月，中科院共有316所；
2、分别是沈阳材料科学国家（联合）实验室、北京凝聚态物理国家实验室（筹）、合肥微尺度物质科学国家实验室（筹）、北京分子科学国家实验室（筹）、催化基础国家重点实验室、分子反应动力学国家重点实验室、多相复杂系统国家重点实验室、稀土资源与利用国家重点实验室、生命有机化学国家重点实验室、煤转化国家重点实验室、羰基合成与选择氧化国家重点实验室、结构化学国家重点实验室、高分子物理与化学国家重点实验室、金属有机化学国家重点实验室、电分析化学国家重点实验室、波谱与原子分子物理国家重点实验室、声场声信息国家重点实验室、半导体超晶格国家重点实验室、强场激光物理国家重点实验室、科学与工程计算国家重点实验室、非线性力学国家重点实验室、资源与环境信息系统国家重点实验室、冻土工程国家重点实验室、矿床地球化学国家重点实验室、岩石圈演化国家重点实验室、有机地球化学国家重点实验室、大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室、湖泊与环境国家重点实验室、环境模拟与污染控制国家重点联合实验室、黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室、大气边界层物理和大气化学国家重点实验室、 环境地球化学国家重点实验室、黄土与第四纪地质国家重点实验室、 空间天气学重点实验室、 冰冻圈科学国家重点实验室、现代古生物学和地层学国家重点实验室、 土壤与农业可持续发展国家重点实验室、遥感科学国家重点实验室、 环境化学与生态毒理学国家重点实验室、 分子生物学国家重点实验室、植物分子遗传国家重点实验室、 淡水生态与生物技术国家重点实验室、城市与区域生态国家重点实验室、系统与进化植物学国家重点实验室、生物大分子国家重点实验室、 生物膜与膜生物工程国家重点实验室、神经科学国家重点实验室、植被与环境变化国家重点实验室、遗传资源与进化国家重点实验室、计划生育生殖生物学国家重点实验室、植物细胞与染色体工程国家重点实验室、农业虫害鼠害综合治理研究国家重点实验室、微生物资源前期开发国家重点实验室、生化工程国家重点实验室、植物化学与西部植物资源持续利用国家重点实验室、植物基因组学国家重点实验室、脑与认知科学国家重点实验室、病毒学国家重点实验室、模式识别国家重点实验室、应用光学国家重点实验室、集成光电子学国家重点实验室、传感技术联合国家重点实验室、信息安全国家重点实验室、机器人学国家重点实验室、 红外物理国家重点实验室、 微细加工光学技术国家重点实验室、 瞬态光学与光子技术国家重点实验室、 计算机科学国家重点实验室、高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室、 信息功能材料国家重点实验室、 金属腐蚀与防护国家重点实验室、固体润滑国家重点实验室、火灾科学国家重点实验室、岩土力学与工程国家重点实验室、同位素地球化学国家重点实验室、大地测量与地球动力学国家重点实验室、 荒漠与绿洲生态国家重点实验室、 热带海洋环境国家学重点实验室、计算机体系结构国家重点实验室、森林与土壤生态国家重点实验室、复杂系统智能控制与管理国家重点实验室、理论物理前沿国家重点实验室、发光学及应用国家重点实验室、高温气体动力学国家重点实验室、细胞生物学国家重点实验室、分子发育生物学国家重点实验室、真菌学国家重点实验室、新药研究国家重点实验室 、中国科学院选键化学重点实验室、中国科学院软物质化学重点实验室、中国科学院分离分析化学重点实验室、中国科学院纳米生物效应与安全性重点实验室、中国科学院纤维素化学重点实验室、中国科学院纳米标准与检测重点实验室、中国科学院光化学重点实验室、中国科学院有机固体重点实验室、中国科学院分子纳米结构和纳米科技重点实验室、中国科学院胶体与界面科学重点实验室、中国科学院活体分析化学重点实验室、中国科学院分子识别与功能重点实验室、中国科学院西北特色植物资源化学重点实验室、中国科学院光化学转换与功能材料重点实验室、中国科学院天然产物有机合成化学重点实验室、中国科学院有机氟化学重点实验室、中国科学院干旱区植物资源化学重点实验室、中国科学院结构分析重点实验室、中国科学院材料力学行为和设计重点实验室、中国科学院基础等离子体物理重点实验室、中国科学院吴文俊数学重点实验室、中国科学院粒子天体物理重点实验室、中国科学院核分析技术重点实验室、中国科学院时间频率基准重点实验室、中国科学院光学天文重点实验室、中国科学院太阳活动重点实验室、中国科学院天文光学技术重点实验室、中国科学院材料物理重点实验室、中国科学院重离子束辐射生物医学重点实验室、中国科学院微重力重点实验室、中国科学院量子光学重点实验室、中国科学院星系宇宙学重点实验室、中国科学院系统控制重点实验室、中国科学院随机复杂结构与数据科学重点实验室、中国科学院管理、决策与信息系统重点实验室、中国科学院数学机械化重点实验室、中国科学院华罗庚数学重点实验室、中国科学院极端条件物理重点实验室、中国科学院光学物理重点实验室、中国科学院软物质物理重点实验室、中国科学院清洁能源前沿研究重点实验室、中国科学院天体结构与演化重点实验室、中国科学院暗物质与空间天文重点实验室、中国科学院射电天文重点实验室、中国科学院壳幔物质与环境重点实验室、中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室、中国科学院城市环境与健康重点实验室、中国科学院中层大气和全球环境探测重点实验室、中国科学院东亚区域气候—环境重点实验室、中国科学院区域可持续发展分析与模拟重点实验室、中国科学院生态系统网络观测与模拟重点实验室、中国科学院陆地水循环及地表过程重点实验室、中国科学院工程地质力学重点实验室、中国科学院矿产资源研究重点实验室、中国科学院油气资源研究重点实验室、中国科学院地球深部重点实验室、中国科学院新生代地质与环境重点实验室、中国科学院湿地生态与环境重点实验室、中国科学院黑土区农业生态重点实验室、中国科学院脊椎动物进化系统学重点实验室、中国科学院矿物学与成矿学重点实验室、中国科学院边缘海地质重点实验室、中国科学院海洋生态与环境科学重点实验室、中国科学院海洋地质与环境重点实验室、中国科学院海洋环流与波动重点实验室、中国科学院沙漠与沙漠化重点实验室、中国科学院内陆河流域生态水文重点实验室、中国科学院寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室、中国科学院大气成分与光学重点实验室、中国科学院土壤环境与污染修复重点实验室、中国科学院大陆碰撞与高原隆升重点实验室、中国科学院青藏高原环境变化与地表过程重点实验室、中国科学院盐湖资源与化学重点实验室、中国科学院污染生态与环境工程重点实验室、中国科学院干旱区生物地理与生物资源重点实验室、中国科学院亚热带农业生态过程重点实验室、中国科学院海岸带环境过程重点实验室、中国科学院计算地球动力学重点实验室、中国科学院结构生物学重点实验室、中国科学院脑功能与脑疾病重点实验室、中国科学院基因组学与信息重点实验室、中国科学院环境与应用微生物重点实验室、中国科学院山地生态恢复与生物资源利用重点实验室、中国科学院动物进化与系统学重点实验室、中国科学院动物生态与保护生物学重点实验室、中国科学院再生生物学重点实验室、中国科学院实验海洋生物学重点实验室、中国科学院离子束生物工程学重点实验室、中国科学院植物资源保护与可持续利用重点实验室、中国科学院退化生态系统植被恢复与管理重点实验室、中国科学院动物模型与人类疾病机理重点实验室、中国科学院生物多样性与生物地理学重点实验室、中国科学院海洋生物资源可持续利用重点实验室、中国科学院分子病毒与免疫重点实验室、中国科学院干细胞生物学重点实验室、中国科学院系统生物学重点实验室、中国科学院昆虫发育与进化生物学重点实验室、中国科学院计算生物学重点实验室、中国科学院营养与代谢重点实验室、中国科学院合成生物学重点实验室、中国科学院热带森林生态学重点实验室、中国科学院感染与免疫重点实验室、中国科学院水生生物多样性与保护重点实验室、中科院系统微生物工程重点实验室、中国科学院病原微生物与免疫学实验室、中国科学院农业与环境微生物学重点实验室、中国科学院水生植物与流域生态重点实验室、中国科学院植物种质创新与特色农业重点实验室、中国科学院高原生物适应与进化重点实验室、中国科学院心理健康重点实验室、中国科学院农业水资源重点实验室、中国科学院光合作用与环境分子生理学重点实验室、中国科学院光生物学重点实验室、中国科学院量子信息重点实验室、中国科学院空间信息处理与应用系统重点实验室、中国科学院高功率微波与电磁辐射重点实验室、中国科学院数字地球重点实验室、中国科学院精密导航定位与定时技术重点实验室、中国科学院环境光学与技术重点实验室、中国科学院智能信息处理重点实验室、中国科学院微波遥感技术重点实验室、中国科学院红外探测与成像技术重点实验室、中国科学院无线传感网与通信重点实验室、中国科学院太赫兹固态技术重点实验室、中国科学院噪声与振动重点实验室、中国科学院语言声学与内容理解重点实验室、中国科学院微电子器件与集成技术重点实验室、中国科学院原子频标重点实验室、中国科学院电子显微镜重点实验室、中国科学院真空物理重点实验、中国科学院光谱成像技术重点实验室、中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室、中国科学院能量转换材料重点实验室、中国科学院半导体材料重点实验室、中国科学院光电材料化学与物理重点实验室、中国科学院新型薄膜太阳电池重点实验室、中国科学院工程塑料重点实验室、中国科学院功能晶体与激光技术重点实验室、中国科学院炭材料重点实验室、中国科学院强激光材料重点实验室、中国科学院透明光功能无机材料重点实验室、中国科学院无机功能材料与器件重点实验室、中国科学院特种无机涂层重点实验室、中国科学院生态环境高分子材料重点实验室、中国科学院应用超导重点实验室、中国科学院太阳能热利用及光伏系统重点实验室、中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室、中国科学院风能利用重点实验室、中国科学院煤制乙二醇及相关技术重点实验室、中国科学院先进能源动力重点实验室、中国科学院可再生能源与天然气水合物重点实验室、中国科学院绿色过程与工程重点实验室、中国科学院低温工程学重点实验室、机器人技术国家工程研究中心、高档数控国家工程研究中心、精细石油化工中间体国家工程研究中心、膜技术国家工程研究中心、工程塑料国家工程研究中心、基础软件国家工程研究中心、信息安全共性技术国家工程研究中心、光电子器件国家工程研究中心、光盘及其应用国家工程研究中心、高性能均质合金国家工程研究中心、手性药物国家工程研究中心、燃料电池及氢源技术国家工程研究中心 、国家网络新媒体工程技术研究中心、国家生化工程技术研究中心、国家遥感应用工程技术研究中心、国家并行机工程技术研究中心、国家高性能计算机工程技术研究中心国家专用集成电路设计工程技术研究中心、中国岩土工程研究中心、国家卫星定位系统工程技术研究中心、国家淡水渔业工程技术研究中心、国家金属腐蚀控制工程技术研究中心、国家真空仪器装置工程技术研究中心、国家催化工程技术研究中心、国家光栅制造与应用工程技术研究中心、国家节水灌溉工程技术研究中心、国家天然药物工程技术研究中心、国家光电子晶体材料工程研究中心、国家环境光学监测仪器中心、国家荒漠-绿洲生态建设工程技术研究中心、国家半导体泵浦激光工程技术研究中心、甲醇制烯烃国家工程实验室、中药标准化技术国家工程实验室、工业酶国家工程实验室、煤炭间接液化国家工程实验室、湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室、遥感卫星应用国家工程实验室、信息内容安全技术国家工程实验室、真空技术装备国家工程实验室、碳纤维制备技术国家工程实验室、土壤养分管理国家工程实验室 ；
3、中科院分布在全国20多个省份，如北京，长春，南京，云南，新疆，兰州，天津、山西，大连，青岛，沈阳，上海，烟台，宁波，苏州，合肥，武汉，长沙，广州，广西，江苏都是有的。
⑩ 中国科学院地球深部重点实验室的介绍
中国科学院地球深部重点实验室依托：中国科学院地质与地球物理研究所。实验室版以岩石圈之下的厚达权6200公里的地幔和地核作为研究对象，通过地震学、地磁学、高温高压实验、分子和量子力学模拟、数值时空模拟和比较行星学等多学科的交叉和互补，探索地球深部的化学性状（化学成分、矿物组合和它们的热力学性质）、物理状态（结构、温度、压力）、动力学机制及其地球深部过程在岩石圈的响应，为固体地球系统科学理论的建立及社会可持续发展做出创新性贡献。虽然研究内容属于探索地球深部的基础工作，但是对于研究人类相关的地震、火山、矿产和气候等重大问题非常重要。