深海沉積物有研究價值嗎？能夠反映哪些信息？

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深海沉積物幾乎是唯一可以被用來研究深海發展史的東西。無論是對於海洋化學，海洋生物，還是海洋地質，一句話，請先採樣。采什麼？深海沉積物。其對於海洋的意義，說個不太恰當的比喻，有點像樹木的年輪對樹的記錄，但影響的範圍和廣度遠比年輪對樹大。因為深海沉積物也相對應的在改變著海底和海洋。從深海沉積物里，我們可以知道大概在某個地質時期，某片海域也許曾經有過強烈風暴，或是曾經歷過滄海變桑田。我們也可以知道地下有可能有石油和礦藏。而沉積物中微生物的種類數量變化，也會對海水中的營養物有或大或小的影響，也許會讓這片海域的魚類滅絕，也許會幫助清理石油泄漏。總而言之，深海沉積物對海洋科學研究非常重要。

我是做海洋生物的，講個我參與的沉積物研究課題。

大多數時候某個海域水底的具體生態環境我們是不了解的，有時候我們會知道某地也許有熱液口，也許有天然氣，也許有某種特殊的有研究價值的海洋生物或生態。但是我們目前掌握的信息可能只有坐標，水深，甚至連底下是石頭，沙子，還是泥巴都不知道，怎麼辦？

我們的做法就是，用各種設備，像鑽頭，潛艇，水不深的時候甚至用大鏟子，先挖一些沉積物，帶回實驗室做分析。

我們前幾年用的分析方法是宏基因組測序。利用二代測序速度快通量大的優勢，對沉積物中的微生物的總基因組不分種類進行打包測序，獲得大量基因組序列信息，再統一進行數據分析。

舉個簡單的例子，如果測序結果顯示存在大量硫代謝相關基因，那麼說明當地很可能存在某種熱液口，如果有很多硝化相關基因，則存在腐生生境的可能性比較大。這種研究方法的優點是可以快速高效地通過微生物去推測當地環境的一些信息，而不需要研究者本身具有深厚的微生物學背景。從這個意義上來講，這樣的研究方式更像把沉積物中的總微生物作為一個整體來測「表達譜」。

個人認為，通過沉積物中的微生物情況來尋找或確認海底能源的信息，是對現有勘探手段的有效補充。當年在科考船上採樣的時候，首席說這次出海如果能確認天然氣分布，總理都會很高興。

沉積物研究對於海底礦產的勘探與開發來說相當重要。但是這裡僅談談本行。

對於我們這類研究大洋及極地底棲生物的人來說，沉積物的分析是很重要的，在研究特定海域的底棲生物時，一定要考慮到當前的底棲環境。不同的沉積物環境所棲居的底棲動物是有差異的。
底棲生物的生活方式多樣，有管棲、埋居、穴居、鑽孔、表面爬行等等，而沉積物的類型一般根據沉積物顆粒性質可以視作軟泥、黏土、砂礫、石子等等。石子多的底層環境，自然不適合埋居、穴居的底棲動物，這是可以直觀理解的。

我們現有的底棲生物研究一般都是先把所採得的沉積物樣品與底棲生物分離，在分析底棲生物的類群、種類、群落結構、多樣性等等數據的同時，對沉積物進行一定的分析，比如沉積物的顆粒粒徑、顆粒成分，然後以底棲生物數據為主，結合沉積物數據來分析研究海區的底層環境情況。

來舉個具體的多金屬結核區小型底棲動物的研究例子。
多金屬結核區，也就是常說的深海錳結核區。我國在東太平洋的多金屬合同區，簡稱東、西小區。這兩塊合同區的小型底棲動物的丰度和垂直分布上是有區別的，而造成這樣的區別的原因在於東小區表層沉積物較軟，主要為硅質軟泥和硅質黏土，而西小區表層沉積物主要多為硅質黏土，較東小區的表層沉積物顆粒粗、硬，不適宜小型底棲動物棲息和上下移動。而且多金屬結核區結核覆蓋率高的地方，會擠佔小型底棲動物的活動空間。
從沉積物的成分中，我們還可以測得葉綠素的含量，從中知道這塊區域底層環境的有機質營養豐富不豐富。一般有機質含量高的區域，小型底棲動物丰度就大，因為有食物嘛~

對於底棲生物研究來說，沉積物分析是必須的，與生物研究是相輔相成的。生物與環境是相互作用相互影響的。沉積物環境的擾動會影響底棲生物的生活，反過來底棲生物的活動也能影響表層沉積物的構造。

多金屬結核區一例參考文獻為：
高愛根, 王春生, 楊俊毅, 等. 中國多金屬結核開闢區東, 西兩小區小型底棲動物的空間分布[J]. 東海海洋, 2002, 20(1): 28-35.

深海沉積物非常非常非常有研究價值，光在古氣候上的研究價值說上3天3夜也說不完，它包含了相當豐富的古氣候信息，和一些重要的古氣候指示物（paleoclimate proxy),相對於冰芯和黃土，它的沉積時間更長，例如青藏高原古里雅冰芯的精確定年時間是0.6Ma（百萬年），而深海沉積物的目前可確定的精確沉積記錄可達200Ma，由於海洋一直接受河流輸送的陸源物質、大氣搬運的重金屬、海洋生物的遺骸以及海水與大氣的同位素分餾，所包含信息異常豐富。
1、深海氧同位素信息，由於平衡分餾的差異，深海沉積物 $O^{16}$ / $O^{18}$ 記錄能夠有效地反映古氣候事件和氣溫的波動，記錄長度。但是因為擾動和各個採樣孔記錄的差別，記錄需要複雜的建模矯正，2004年布朗大學Lisiecki和波士頓大學的Raymo兩位博士（大神請收下我的膝蓋）根據全球的57個採樣點信息，校正出一條優秀的 $O^{18}$ 記錄曲線稱之為LR04。

這個是他們選取的包含上新時到更新世沉積記錄的全球57個深海鑽孔點位置。

LR04曲線，數字為第四紀MIS編號，奇數為間冰期（暖期），偶數為冰期（冷期），下面方框是地球磁場分期黑色為正向，白色為反向。LR04深海沉積曲線顯著反映了米蘭科維奇的冰期-間冰期旋迴理論，和氣溫的周期性變化。
2、C、N同位素的變化，由於生物的化學成分，生物體死亡後分解，依然保留了C、N元素，而海洋接受了從河流輸送的陸源物質（包括植物殘體）、海洋內藻類（如硅藻殼）與植物殘體，其碳同位素能夠反映深海表層的碳循環，而其中的 $N^{15}$ 與氣溫成比例關係，反映出氣候變化。
3、包含的碎石和冰磧物，在第四紀由於冰期和間冰期的變化，冰川範圍不斷變化，在冰期，冰蓋由大陸向海洋大陸架延伸，海水由於大量結冰，海平面下降。向海洋延伸的海冰攜帶了一些碎石和冰磧物，在進入間冰期消退中，這些碎石和冰磧物在洋流搬運下沉積在海底沉積物中，這種海冰搬運碎石的作用稱之為冰笩作用（類似於冰做的筏子）。所以海底沉積物的碎石、冰磧物層反映了冰期，通過同位素定年，可以確定冰期和間冰期時間。
4、耳石，想必大家對這個名字很陌生，它是脊椎動物的內耳和無脊椎動物的耳泡中的石灰質結石（Ca $CO_{3}$ ),在許多真骨魚類中尤為顯著。也就是魚類和海洋無脊椎動物（章魚、烏賊之類）死後身體腐爛，但是耳石卻很容易保存下來。這種聽力平衡器官對於研究古氣候有啥作用呢？作用大了！在魚類和海洋無脊椎動物存活期間（短到幾年十幾年，長到幾百年），它的耳石中的起到了類似於石筍的作用，其中的鍶和氧同位素值的變化反映了氣溫變化，記錄了其生活期間的氣候，由於魚類生命周期不長，其耳石的時間精度非常高，成為古氣候指示物研究的潛力方向。深海沉積物包含了大量的魚類耳石，利用同位素定年確定耳石的起始和終結年代，就可以得到期間的同位素反映的氣溫紀錄。

魚類耳石結構

耳石

各種耳石。
參考文獻：Lorraine E. Lisiecki,Maureen E. Raymo.A Pliocene-Pleistocene stack of 57 globally distributed benthic D18O records.Paleoceanography vol 20,PA1003.2005
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感謝評論區真正專業人士對於我一些細節錯誤的指出，我是做湖泊沉積物的，對於海洋沉積物確實了解的不夠深，一些地方為了便於大家直觀理解指標作用說的並不夠精確嚴謹，從科研嚴謹治學的角度看是不妥的。

這兩年也一直在做不同海區的深海沉積物，最近也剛發了一篇馬里亞納海溝沉積物的論文。不過，人類在深海的探索才剛剛開始，說一點想法吧。
目前來說，深海沉積物的研究類型主要是碎屑沉積、多金屬結核、熱-冷泉碳酸鹽-黑煙囪-白煙囪什麼的以及一些固態的氣液體。
碎屑沉積物算是傳統的東西，陸地上也能找到好些，不過年代都久遠的很。所謂碎屑，多是海底火山噴發、大氣的粉塵靜水沉降和洋流攜帶的細小顆粒。這部分，是深海沉積的主體，可以用來追蹤洋流的路徑（畢竟這東西很多都是猜測，是計算出來的，底層洋流的路徑一直都是謎，很難觀測），可以用來探討氣候變化（為現代的global warming提供背景與機制探索），還可以用來反演深海災害，比如滑坡呀，地震啊，什麼的。總的說來，就是讓我們更好的認識地球。
多金屬結核，大家都說了不少，是很好的資源，據說現在每年大洋自身合成的錳礦，就是現有工業需求的好多倍（數字記不住啦）。
深海碳酸鹽，包括冷泉也好，熱泉也好，是我們觀察未知生物生存、進化模式的一個窗口。這些地方是深部熱液的一個出口，有大量硫化物的堆積，好些未知生物就靠它活著嘞。此外，與多金屬結核一起，這兩類沉積物都很可能與生物過程有關，那麼就有可能探索地球生物圈、生物循環過程對地球表層系統的相互作用。這個東西，說起意義來，可不就是人類與其他生物的關係、人類對生態系統的干預等等了。
至於可燃冰什麼的，就更火了，現在可以拿上來一些，做研究行，開採嘛，成本還是嚇人。不過，它的形成、富集機制大家都很關心，畢竟與能源掛鉤了。

師兄是蛟龍號的下潛科學家之一，前幾天回學校做蛟龍號的報告，裡面有各種海底沉積物的畫面，非常有意思。
後來有個本科生問師兄：這些深海沉積物有什麼用嗎？
師兄答道：那麼首先，深海沉積物影響聲傳播嘛。
我們教研室師兄弟們會心的笑了，笑完了發現只有我們教研室的人在笑(尷尬臉)

海底沉積物的密度，孔隙大小，聲速大小等參數能嚴重影響深海聲傳播，對聲吶的作用效果影響極大，所以海洋聲學調查里必有一項沉積物採樣分析，但大多數都是利用設備採集到船上或者實驗室分析，只有高端的儀器才能在位測量，比如說蛟龍號。。。。

有啊，能產生好多托福聽力和閱讀呢…

非常有價值。個人相關：海洋地質
理論價值，研究全球氣候變化等。由於陸地板塊沉積環境變化劇烈，各種亂七八糟的活動，有時候還會有風化侵蝕高山流水啥的，叫做沉積間斷。而海里尤其是深海，比較少這種構造活動，沉積物的連續性非常好，是一個非常理想的研究對象。
應用價值，主要是礦物。比如可燃冰，要求水深就在數百到數千米的水深範圍，要探測其存在需要XXX；比如金屬結核，以前上課時候老師提過中國弄了一塊地方搞這個，不知道現在什麼樣了；比如石油，現在中東那裡的石油據說也是當年大西洋缺氧黑色頁岩形成的…

深海沉積序列的氧同位素記錄是揭示和確立第四紀時期多旋迴冰期—間冰期氣候變化的最核心證據之一

重要，有些藥品的葯源微生物就是海底沉積物

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個人認為目前對深海沉積物的研究還不夠發達，但是未來應該是熱門。畢竟，海洋面積佔到地球面積的79%，深海沉積物在需找海洋礦產、古環境古氣候演化方面都有重要作用。

詳細內容請看《沉積學報》

非常重要！

就像一本厚書，每一頁都是非常有用的信息。記錄著地球的歷史。通過研究可以知道地球歷史的氣候、環境變化。

這類題很難答得很全，只能講一講自己的研究和相關領域。