日本西北太平洋深海沉积物中陆源植物萜类化合物的沉积与早期成岩作用研究

本研究聚焦西北太平洋深海沉积物中陆源植物萜类化合物（TPTs）的沉积与早期成岩过程，通过分析黑潮海流及日本海沟不同站位的沉积物样本，揭示了TPTs的分布规律及其对古植被和碳循环的指示意义。研究发现，橄榄烯（oleanene）和松香酸（DAA）等生物萜类（bioterpenoids）的降解行为差异显著，其中DAA易分解而friedelin表现稳定，提出friedelin/DAA比值可作为古植被重建的新指标。该研究为陆源有机质跨洋运输机制及深海碳汇过程提供了关键证据。

　　

深海沉积物如同地球的“时间胶囊”，封存着陆地与海洋相互作用的秘密。陆源植物萜类化合物（terrestrial plant-derived terpenoids, TPTs）作为生物标志物（biomarkers），其跨洋运输与沉积过程对理解全球碳循环和古环境变迁至关重要。然而，目前对TPTs在深海环境中的早期成岩（early diagenesis）行为及其对古植被的指示潜力仍缺乏系统研究。日本西北太平洋海域的黑潮海流与日本海沟是研究这一问题的天然实验室——强洋流可能加速陆源物质输送，但深海高压低温环境如何影响TPTs的稳定性仍是未解之谜。

为解决上述问题，日本北海道大学的研究团队在《Applied Geochemistry》发表论文，分析了黑潮海流区（LM3、LM5P站）和日本海沟（LM8站）的沉积物岩芯样本。通过气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）检测TPTs组成，结合总有机碳（TOC）和正构烷烃（n-alkanes）数据，首次系统揭示了TPTs的垂向分布规律及其环境指示意义。

样本采集与制备
研究选取西北太平洋三个站位（LM3、LM5P、LM8）的沉积物岩芯，覆盖表层至亚表层（最深50 cm）。样本经冷冻干燥后，采用二氯甲烷-甲醇混合溶剂萃取，硅胶柱分离饱和烃与芳香烃组分，最终通过GC-MS定性定量分析TPTs。

TOC与n-烷烃垂向分布
TOC含量呈现LM8（1.48-1.91%）>LM5P（0.78-1.09%）>LM3（0.21-0.30%）的梯度，反映陆源输入与海洋生产力的空间差异。正构烷烃碳优势指数（CPI）和平均链长（ACL）表明所有站位的n-烷烃主要源自陆生植物蜡质，且随深度增加显著降解。

TPTs组成与降解行为
研究检测到三类地质萜类（geoterpenoids）：卡达烯（cadalene）、橄榄烯和惹烯（retene），以及两类生物萜类：无羁萜（friedelin）和脱氢松香酸（DAA）。关键发现包括：

1. 稳定性差异：橄榄烯和惹烯随深度减少（易降解），而卡达烯在LM5P站含量上升（抗降解）；
2. DAA快速分解：所有站位DAA浓度随深度骤降，降解梯度相似；
3. friedelin异常稳定：在LM8站随深度微增，首次发现生物萜类在深海沉积物中的抗降解特性。

古植被指示潜力
表层沉积物中friedelin/DAA比值呈现LM3（2.53）>LM5P（1.12）>LM8（0.95）的规律，与各站位对应的陆地植被类型（阔叶林/针叶林比例）高度吻合，证实该比值可作为古植被重建的新指标。

这项研究开创性地揭示了TPTs在深海沉积环境中的差异化降解规律：生物萜类并非均易分解，friedelin的稳定性挑战了传统认知；而friedelin/DAA比值的提出为古植被重建提供了高分辨率工具。更重要的是，研究证实陆源TPTs主要通过生物萜类形式而非降解产物进行跨洋运输，这对修正全球碳循环模型具有深远意义。未来研究可结合同位素示踪技术，进一步解析TPTs在深海碳汇中的定量贡献。