The Origin of Abiotic Hydrocarbons in Seafloor Serpentinization Systems
海底蛇纹石化系统中非生物碳氢化合物的起源
基本信息
- 批准号:1634032
- 负责人:
- 金额:$ 39.87万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2016
- 资助国家:美国
- 起止时间:2016-09-01 至 2019-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The origin and synthesis of higher chain hydrocarbons on Earth that formed the first components of life have been a major topic of research for decades. Hydrothermal vents on the seafloor have been proposed as one of the most likely places where life could have formed, but up to now, mechanisms by which long-chain and complex hydrocarbons that would be required to build a cell or nurture incipient life forms have only been speculated upon. This research builds off intriguing preliminary data from ultra-mafic hydrothermal vents on the Cayman Rise in the Caribbean Sea that indicate a significant proportion of the hydrocarbons coming out of hydrothermal vents in this region is generated not by biological processes, but abiotically (i.e., via water-rock interaction and other physical processes that do not involve living organisms or their byproducts). The research premise is that abiotic methane and longer chain hydrocarbons found in vent fluids in hydrothermal systems, dominated by the alteration reactions of ultramafic rocks, are formed in olivine-hosted secondary fluid inclusions that are leached during subsequent alteration of the mineral host. This is a startling, unconventional, and novel hypothesis that, if validated, will transform how we understand organic carbon compound formation in the subsurface of hydrothermal vent systems. To test this hypothesis, the abundance and carbon isotopic composition of low molecular weight hydrocarbons in secondary fluid inclusion in natural samples of basement rocks from a variety of seafloor ultra-mafic hosted hydrothermal systems will be analyzed. The fluid and gas contents of the fluid inclusions will be analyzed using gas chromatography-isotope ratio mass spectrometry. Cutting-edge nanometer-scale characterization of minerals formed in the fluid inclusions using X-ray dispersive spectroscopy on a scanning electron microscope and Raman confocal spectroscopy will allow constraints to be placed on fluid-rock interactions that regulate the chemical environment during organic compound synthesis. Thermodynamic models and calculations will be used to aid in the interpretation of the fluid-mineral equilibria and organic synthesis in the fluid inclusions. Broader impacts of the work include significant student training at the graduate and undergraduate level, with undergraduate interns being invited from the University of Puerto Rico to come work at the Woods Hole hydrothermal laboratory of the principle investigators for three months during the summer. These students will experience the full-bodied research experience from the selection of a project through collecting analytical data using state-of-the-art instrumentation to data analysis and presentation of results. Additional educational outreach will be carried out in the local school system via visits to K-12 classrooms and the development of a one-day short course on hydrothermal vents to be given at a local independent high school.
地球上构成生命最初组成部分的高链碳氢化合物的起源和合成一直是几十年来研究的主要课题。海底热液喷口被认为是最有可能形成生命的地方之一,但到目前为止,构建细胞或培育初期生命形式所需的长链和复杂碳氢化合物的机制仅存在被猜测。 这项研究以加勒比海开曼隆起超镁铁质热液喷口的有趣初步数据为基础,这些数据表明,从该地区热液喷口流出的碳氢化合物的很大一部分不是由生物过程产生的,而是非生物产生的(即通过水-岩石相互作用和其他不涉及生物体或其副产品的物理过程)。 研究前提是,在热液系统喷口流体中发现的非生物甲烷和长链碳氢化合物(主要是超镁铁岩的蚀变反应)是在橄榄石次生流体包裹体中形成的,这些包裹体在随后的矿物主体蚀变过程中被浸出。 这是一个令人震惊的、非传统的、新颖的假设,如果得到验证,将改变我们对热液喷口系统地下有机碳化合物形成的理解。 为了检验这一假设,将对来自各种海底超镁铁质热液系统的基岩天然样品中次生流体包裹体中低分子量碳氢化合物的丰度和碳同位素组成进行分析。 将使用气相色谱-同位素比质谱法分析流体包裹体的流体和气体含量。使用扫描电子显微镜上的 X 射线色散光谱和拉曼共焦光谱对流体包裹体中形成的矿物进行尖端纳米级表征,将限制流体-岩石相互作用,从而调节有机化合物合成过程中的化学环境。 热力学模型和计算将用于帮助解释流体包裹体中的流体-矿物平衡和有机合成。 这项工作的更广泛影响包括对研究生和本科生的重要学生培训,波多黎各大学邀请本科生实习生在夏季到主要研究人员的伍兹霍尔热液实验室工作三个月。 这些学生将体验到从项目选择到使用最先进的仪器收集分析数据,再到数据分析和结果呈现的全面研究经验。将通过参观 K-12 教室以及在当地一所独立高中开设为期一天的热液喷口短期课程,在当地学校系统中开展额外的教育推广活动。
项目成果
期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Chemical and isotopic analyses of hydrocarbon-bearing fluid inclusions in olivine-rich rocks
- DOI:10.1098/rsta.2018.0431
- 发表时间:2020-02-21
- 期刊:
- 影响因子:5
- 作者:Grozeva, Niya G.;Klein, Frieder;Sylva, Sean P.
- 通讯作者:Sylva, Sean P.
Abiotic methane synthesis and serpentinization in olivine-hosted fluid inclusions
- DOI:10.1073/pnas.1907871116
- 发表时间:2019-09-03
- 期刊:
- 影响因子:11.1
- 作者:Klein, Frieder;Grozeva, Niya G.;Seewald, Jeffrey S.
- 通讯作者:Seewald, Jeffrey S.
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Frieder Klein其他文献
Mineral carbonation of peridotite fueled by magmatic degassing and melt impregnation in an oceanic transform fault.
大洋转换断层中岩浆脱气和熔体浸渍推动橄榄岩矿物碳化。
- DOI:
10.1073/pnas.2315662121 - 发表时间:
2024 - 期刊:
- 影响因子:11.1
- 作者:
Frieder Klein;Timothy Schroeder;Cédric M John;Simon Davis;S. Humphris;J. Seewald;Susanna Sichel;Wolfgang Bach;Daniele Brunelli - 通讯作者:
Daniele Brunelli
Uranium isotopes as tracers of serpentinite weathering
铀同位素作为蛇纹岩风化的示踪剂
- DOI:
10.1016/j.epsl.2023.118434 - 发表时间:
2023 - 期刊:
- 影响因子:5.3
- 作者:
Frank F Pavia;E. Cooperdock;Juan;Kenneth W.W. Sims;F. Tissot;Frieder Klein - 通讯作者:
Frieder Klein
Hydrothermal Alteration of the Crust-Mantle Transition and Upper Mantle in the Samail Ophiolite: Insights from the Oman Drilling Project
萨迈伊蛇绿岩中壳幔转变和上地幔的热液蚀变:来自阿曼钻探项目的见解
- DOI:
- 发表时间:
2019 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
Gretchen L. Fruh-Green;Marta Grabowska;Ryosuke Oyanagi;Kosuke Kimura;Atsushi Okamoto;Tomoaki Morishita;Akihiro Tamura;Frieder Klein;Damon A. H. Teagle;Eiichi Takazawa;Judith A. Coggon;Juerg M. Matter;Peter B. Kelemen;and OmanDP Phase 2 Scienc - 通讯作者:
and OmanDP Phase 2 Scienc
Microbiology of the lower ocean crust - Preliminary results from IODP Expedition 360, Atlantis Bank
下洋地壳微生物学 - 亚特兰蒂斯银行 IODP Expedition 360 的初步结果
- DOI:
- 发表时间:
2016 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
Jason B. Sylvan;Virginia P Edgcomb;Gaetan Burgaud;Frieder Klein;Florence Schubotz and IODP 360 Expedition Scientists - 通讯作者:
Florence Schubotz and IODP 360 Expedition Scientists
Frieder Klein的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Frieder Klein', 18)}}的其他基金
Collaborative Research: A Quantitative Study of Reaction Pathways in Oceanic Serpentinites
合作研究:大洋蛇纹岩反应途径的定量研究
- 批准号:
2214207 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 39.87万 - 项目类别:
Standard Grant
Quantifying the Volume Changes During Serpentinization of Peridotite using Hydrothermal Laboratory Experiments and X-ray Microtomography
使用热液实验室实验和 X 射线显微断层扫描量化橄榄岩蛇纹石化过程中的体积变化
- 批准号:
1551431 - 财政年份:2016
- 资助金额:
$ 39.87万 - 项目类别:
Continuing Grant
Experimental Investigations of Peridotite-H2O-CO2 Interactions under Hydrothermal Conditions: A Study of Carbon Sequestration and Abiotic Synthesis of Organic Compounds
水热条件下橄榄岩-H2O-CO2相互作用的实验研究:碳封存和有机化合物非生物合成的研究
- 批准号:
1427274 - 财政年份:2014
- 资助金额:
$ 39.87万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: Carbonation of Serpentinite in the San Andreas Fault: How Fluid-rock Interactions Impact Aseismic Creep
合作研究:圣安德烈亚斯断层中蛇纹岩的碳化:流体-岩石相互作用如何影响抗震蠕变
- 批准号:
1220280 - 财政年份:2012
- 资助金额:
$ 39.87万 - 项目类别:
Standard Grant
The Petrology of Abyssal Serpentinites: New Insights from Phase Petrology and Geochemical Reaction Path Modeling
深渊蛇纹岩的岩石学:相岩石学和地球化学反应路径建模的新见解
- 批准号:
1059534 - 财政年份:2011
- 资助金额:
$ 39.87万 - 项目类别:
Standard Grant
相似国自然基金
非生物多粒子系统通过瓶颈的相变机理研究
- 批准号:12364029
- 批准年份:2023
- 资助金额:31 万元
- 项目类别:地区科学基金项目
稻田上覆水光致活性组分非生物转化典型除草剂的过程机制与调控
- 批准号:42377017
- 批准年份:2023
- 资助金额:49 万元
- 项目类别:面上项目
土壤矿物介导非生物腐殖化的自由基聚合机理研究
- 批准号:42367004
- 批准年份:2023
- 资助金额:34 万元
- 项目类别:地区科学基金项目
红壤铁锰氧化物界面溶解性有机质的非生物转化特性与机制
- 批准号:42367044
- 批准年份:2023
- 资助金额:34 万元
- 项目类别:地区科学基金项目
庆深气田不同成因非生物烷烃气的鉴别及其资源评价初探
- 批准号:
- 批准年份:2022
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
相似海外基金
深海長谷内の非対称流は陸域ー深海間の物質輸送と生物分布にどの様な影響を及ぼすか?
深海谷内的不对称洋流如何影响陆地和深海之间的物质运输和生物分布?
- 批准号:
23K22571 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 39.87万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
メタン発酵嫌気性微生物へのマイクロ波非熱的作用の機構解明と循環照射システム
微波对甲烷发酵厌氧微生物的非热效应机理阐明及循环辐照系统
- 批准号:
24K01015 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 39.87万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
ゼニゴケ杯状体形成におけるmRNAの3’非翻訳領域が持つ生物学的意義に関する解析
mRNA 3非翻译区在苔杯形成中的生物学意义分析
- 批准号:
24K09499 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 39.87万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
左右非対称な斑紋が出現するトホソクビボソハムシのモデル生物化
具有不对称斑纹的棕色甲虫的模式生物
- 批准号:
24H02599 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 39.87万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
再生・移植医療用細胞・組織構築物の非侵襲的品質評価法の確立
再生/移植医学细胞/组织构建体非侵入性质量评价方法的建立
- 批准号:
23K28470 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 39.87万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)