南大西洋沉积物中预测和测量的有机碳的时空差异：对有机相模拟的限制

背景知识

文章指出，TOC含量是评估源岩潜力的重要指标，常用于石油系统建模。TOC由海洋浮游生物产生的有机分子和陆源有机碳组成，其含量受海洋原位生产力、陆源输入、水柱中的保存条件以及沉积物中稀释作用的影响。现有的TOC预测方程主要基于海洋净初级生产力（NPP）和沉积参数（如沉积速率和干容重）来估算TOC含量。

研究方法

研究方法包括：

1. 数据集编制 ：研究者编制了一个包含2041个TOC数据点、813个干容重（DBD）和350个沉积速率（SR）数据点的南大西洋现代数据集，以及一个包含143个TOC数据点、79个DBD和226个SR数据点的末次冰盛期（LGM）数据集。

2. NPP估算 ：现代NPP数据通过卫星数据估算，而LGM时期的NPP则通过浮游有孔虫相对丰度的转移函数估算。

3. TOC预测方程应用 ：研究者应用了多种TOC预测方程，包括Müller和Suess（1979）、Stein（1986）、Mann和Zweigel（2008）以及Felix（2014）提出的方程，对比了不同方程在南大西洋的应用效果。

4. 统计分析 ：通过泰勒图（Taylor diagram）评估方程预测的TOC与实测TOC的相关性，并分析了数据的空间变异性。

实验结果

1. 现代TOC分布 ：南大西洋的TOC平均值为0.5%，高值区域主要集中在东南海岸和本格拉上升流系统附近。

2. TOC预测效果 ：所有方程在现代条件下均高估了TOC含量，尤其是在大陆边缘和副热带环流的边缘。Müller和Suess（1979）的方程在西南海洋表现最佳，而东南海洋中，使用Antia等（2001）的碳通量方程和Betts和Holland（1991）的埋藏效率方程的“Definition”方程表现最佳。

3. LGM时期TOC分布 ：LGM时期，TOC含量普遍低于1%，高值区域主要集中在东南海洋。与现代条件相比，方程在LGM时期的预测效果更差，但Müller和Suess（1979）的方程仍然表现较好。

4. 环境条件对TOC的影响 ：研究表明，高生产力、浅水深度和理想的沉积条件是南大西洋有机碳富集的关键因素。这些条件有助于有机碳的快速传输和保存，同时低氧环境也促进了有机碳的保存。

关键结论

1. TOC预测方程的局限性 ：现有的TOC预测方程在南大西洋的应用中存在高估现象，尤其是在高生产力区域。这表明方程在处理区域环境差异时存在局限性。