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天然气水合物广泛分布于全球边缘海陆坡，海底沉积物中的天然气水合物缓慢地释放解离甲烷流体的现象被称作“冷泉”。我国南海海域有丰富的天然气水合物成藏，目前已在南海发现8个冷泉区，其中南海北部陆坡珠江口盆地西部海域的“海马冷泉”区因发现较晚，仅有研究区事件发现的报道、研究区海底甲烷浓度和古菌多样性分析方面的研究报道，而冷泉区孔隙水、冷泉碳酸盐、生物标记化合物等研究领域仍有许多空白。 本论文选取了“海马冷泉”研究区内的冷泉区ROV1、ROV2站位和背景区QDN22站位的沉积物柱状样品为研究对象。以三个站位的冷泉地质背景差异为基础，从沉积物有机质的有机地球化学特征出发，结合生物标志化合物指标，探讨了三个站位的有机质来源、输入强度变化和冷泉微生物的发育差异，揭示三个站位的有机质特征和冷泉微生物活动情况，填补了“海马冷泉”研究区生物标志物研究的空白。本论文主要得到以下几点认识: 1.研究区内三个站位的有机质输入存在差异。TOC/TN指标、δ13Corg指标和正烷烃分布特征均指示冷泉区ROV2站位有机质随深度增大表现为海陆混源-海源优势的输入特征，冷泉区ROV1站位和背景区QDN22站位有机质随深度增大表现为海源优势-陆源优势-海源优势的有机质物源特征。 2.冷泉区内发育大量与甲烷缺氧氧化作用(Anaerobic oxidation of methane，AOM)有关的生物标记化合物，如带1～3个环戊烷结构的类异戊二烯类甘油二烷基甘油四醚脂(iso-GDGTs-1～3)、一些特殊的类异戊二烯烷烃(如2，6，11，15-四甲基十六烷(Crocetane)、2，6，10，15，19-五甲基二十烷(PMI)和2，6，10，15，19，23-六甲基二十四烷（角鲨烷））、以及C15∶0和C17∶0异构/反异构脂肪酸等，并测得化合物PMI的13C强烈亏损，指示海底存在甲烷氧化古菌和硫酸盐还原菌发育，表明海底存在一定的甲烷渗漏。 3.在冷泉区ROV1站位中，指示甲烷缺氧氧化古菌(Anaerobic-methane-oxidizing archaea，ANME)和硫酸盐还原菌（Sulfate-reducing bacteria，SRB）的生物标志物含量均在0～150cm和362cm～462cm的深度范围内出现高值，与有机碳同位素值偏轻的区间相符;在冷泉区ROV2站位中，指示甲烷缺氧氧化过程的化合物含量均在0～300cm和462cm～560cm的深度范围内出现高值，也与有机碳同位素值偏轻的区间相符。表明冷泉区ROV1站位和ROV2站位在对应的两个深度区间内冷泉微生物明显发育，且冷泉微生物对冷泉区沉积物的有机质地球化学特征有明显改造作用。两个冷泉区站位都发现两个冷泉微生物旺盛的深度区间，指示沉积历史上可能存在多次甲烷渗漏事件。 4.Crocetane是ANME-2的生物标志物，ai-C15/i-C15脂肪酸比值是判定ANME优势类群的指标。本研究中Crocetane的检出和ai-C15/i-C15脂肪酸比值小于2均指示冷泉区内的甲烷缺氧氧化古菌可能以ANME-2为优势类群，结合ANME-2为优势类群的环境特征，指示冷泉区沉积物可能处于高甲烷通量，中等pH值和低温的环境中。 5.在研究区三个站位中，冷泉区ROV2站位沉积物的ANME和SRB生物标志化合物含量相比ROV1站位和QDN22站位沉积物有明显优势。微生物的甲烷缺氧氧化速率与甲烷通量呈正相关性，ROV2站位的高生物标志物含量指示ROV2站位存在更高的甲烷通量，为海马冷泉开发的区位优选提供参考意义。 综上，“海马冷泉”区沉积物中冷泉微生物活动旺盛，指示海底存在一定的甲烷渗漏，且海底沉积物处于高甲烷通量的环境中。冷泉区ROV2站位下方甲烷通量较高，是天然气水合物开发的优选区域。