本项目拟通过对东北热带太平洋-中国多金属结核合同区高分辨率的近表层沉积物样品进行210Pb测试,定量计算生物扰动的混合强度和混合深度,结合底栖生物群落、粒度组成、有机质含量对生物扰动影响的探讨,深入研究生物扰动的特征和扰动机制,建立研究区生物扰动模式;引入生物扰动因子,分析沉积物矿物、沉积物/间隙水有机和无机化学组分早期成岩过程的变化规律,通过比较不同深海组分对生物扰动作用的响应,提取辨别不同生物扰动过程的生物标志物,阐明生物扰动作用对沉积物早期成岩的影响,并探索定量估算生物扰动对早期成岩的贡献;结合研究区铁锰结核分布规律,探讨生物扰动作用对结核生长的影响。本研究将为从深海沉积物中精确提取古环境信息,为未来采矿等人类活动引起的地球化学过程的数值模拟提供依据。
海底生物扰动作用主要指底栖生物的摄食、掘穴和栖所建造等活动。生物扰动作用可以充分改变沉积物的物理、化学和生物特性,扭曲或模糊地层学信号和沉积记录,影响沉积物的稳定性和早期成岩过程以及海底生物群落的结构和演化,其研究对于正确理解海底的各种生物活动、地质过程和记录是极其关键的。利用稳定态生物扩散模型对沉积物的过剩210Pb剖面进行分析表明,东北热带太平洋中国多金属结核合同区存在明显的生物扰动作用,早期成岩过程以生物扰动作用影响为主。东区沉积物生物扰动的混合深度为16cm,扩散系数为2.75cm2/a;西区的混合深度为6cm,扩散系数为0.26 cm2/a。沉积物中大型底栖动物和有机碳(TOC)的分析结果进一步揭示,合同区沉积物的生物扰动作用受到多毛类等底栖动物类群和丰度的直接控制,生物扰动作用的增强与有机质含量的增高密切相关。在中国多金属结核合同区存在明显的生物扰动作用的发现,有助于从深海沉积物中精确提取古环境信息,不仅可为未来采矿等人类活动引起的地球化学过程的数值模拟提供依据,还可为解释多金属结核长期赋存于海底表面的生物学机制提供了有力的新证据,促进对多金属结核形成和赋存机制的深入认识。