中国部分盆地原油氮同位素地球化学特征

测定了中国部分盆地不同性质原油的氮同位素组成, 结合分子有机地球化学的部分方法, 对中国不同盆地原油的氮同位素地球化学进行了初步研究. 所测定中国不同性质原油氮同位素组成分布在−6‰~20‰之间. 不同类型盆地原油的氮同位素组成有不同分布, 淡水沉积环境原油的δ¹⁵N较低, 大致在1‰~5‰左右; 咸水和半咸水沉积环境形成的干酪根和原油δ¹⁵N较高, 通常在10‰以上, 有些甚至超过17‰. 塔里木塔中地区奥陶系原油δ¹⁵N最低, 大多在0以下, 反映出可能以海相碳酸盐岩有机质为主要来源的特点. 分馏作用影响氮同位素的分布范围. 微生物的降解作用往往会引起δ¹⁵N明显增加. 油气运移过程导致同位素比值下降, 但近距离的运移对同位素组成分布影响不大.     

鄱阳湖候鸟栖息地湖泊悬浮有机质的碳氮分布及来源分析——以大湖池和沙湖为例

以江西鄱阳湖国家级自然保护区的2个湖泊——大湖池和沙湖为研究对象,分析不同季节和水位悬浮有机质的碳氮稳定同位素（δ¹³C和δ¹⁵N）及碳氮比值（C/N）的变化特征,甄别悬浮有机质的来源.结果表明：在不同水位条件下,悬浮有机质的δ¹³C和δ¹⁵N均存在差异显著性.沙湖5月水位上涨时,悬浮有机质δ¹³C最正,均值为-26.4‰±0.9‰,10月退水后,δ¹³C最负,均值为-31.2‰±1.1‰.悬浮有机质δ¹⁵N值在5月和8月较低（范围为3.5‰~5.5‰）,10月也相对较低,均值为6.1‰±0.6‰,而12月相对较高（7.3‰~10.8‰）.悬浮有机质C/N值在10月最低,均值为6.5±0.6,小于7,与其他各月的C/N有显著差异,而其他各月C/N在7.8~8.7之间,不存在显著差异.大湖池悬浮有机质δ¹³C、δ¹⁵N各月的变化趋势与沙湖类似,并且两个湖泊在相同月份的δ¹³C、δ¹⁵N或C/N均不存在显著差异,但大湖池的δ¹³C和δ¹⁵N比沙湖的δ¹³C和δ¹⁵N均值略偏正0.1‰~0.5‰,C/N比沙湖的C/N略偏低0~0.4.有机δ¹³C、δ¹⁵N结合C/N示踪表明,大湖池和沙湖的悬浮有机质在5月水位上涨和8月丰水期主要来源于河流运输的土壤有机质,表层沉积物对5月悬浮有机质也有一定贡献（16%）,水生浮叶植物对8月悬浮有机质有一定贡献（25%）;10月秋季退水后悬浮有机质主要来源于藻类（77%）,表层沉积物有一定贡献（23%）;12、3和4月冬、春季枯水期悬浮有机质主要来源于表层沉积物,候鸟粪便对12月悬浮有机质有较大贡献（40%）,湿地植物碎屑对3和4月有较大贡献（47%和51%）.     

洱海悬浮颗粒物和表层沉积物有机碳氮同位素来源特征及水质指示意义

为探究湖泊水体悬浮颗粒物和沉积物有机碳、氮来源及水质指示意义,分析了2013-2014年洱海悬浮颗粒物和表层沉积物有机碳同位素(δ13C)、氮同位素(δ15N)和C/N比值时空变化特征及与水质的关系.结果 表明:①洱海悬浮颗粒物δ13C、C/N、δ15N在旱、雨季差异显著(P＜0.05),旱季变化范围分别为-31.75...     

藏北措勤盆地早白垩世Aptian-Albian浅水碳酸盐岩碳同位素组成及其意义

藏北措勤盆地早白垩世Aptian-Albian台地型浅水碳酸盐岩的δ ¹³C值分布于2.48‰~5.46‰之间, 平均值为3.93‰. 不仅具有正偏移特征, 而且比具有较高δ ¹³C值的同期深水碳酸盐岩的δ ¹³C值还平均偏高1.17‰. 研究表明其成因为, 首先在全球大洋缺氧事件背景下, 有机质的高速埋藏使海洋总溶解碳库中δ ¹³C值升高, 致使所有海相碳酸盐岩的δ ¹³C值普遍升高; 然后在具有分层结构的古海洋中因经历不同的碳同位素分馏作用而造成浅水碳酸盐岩的δ ¹³C值明显高于深水碳酸盐岩的该值.     

南沙海区生物单体脂类碳同位素研究

应用GC-IRMS碳同位素分析技术, 对南沙海区典型生物的单体脂类碳同位素进行了测定. 饱和脂肪酸碳同位素δ ¹³C值分布在-25.6‰~-29.7‰之间, 其平均值在不同类型生物中为-26.4‰~-28.2‰, 差值仅为1.8‰. 不饱和脂肪酸具有较重的碳同位素组成, 与同碳数饱和脂肪酸的δ ¹³C值平均相差2.9‰~6.8‰. 正构烷烃碳同位素组成为-27.5‰~-29.7‰, 不同生物之间平均值极为接近, 为-28.6‰~-28.9‰. 饱和脂肪酸和正构烷烃平均δ ¹³C值只相差1.5‰, 表明它们具有相似的生物合成途径. 不同碳数脂类碳同位素δ ¹³C值差异大都在±2.0‰之间, 反映了它们经过碳链拉长的生物合成特征. 同时, 将这些生物单体脂类碳同位素与该海区沉积脂类的进行对比研究, 建立了生物与沉积脂类的碳同位素成因关系, 为脂类碳同位素应用研究提供了科学依据.     

湖泊沉积物不同粒级组分有机碳同位素差异及其对实验结果的影响

湖泊沉积物有机质碳同位素因常被用于识别沉积物中有机质来源或流域植被信息而逐渐成为一个常规代用指标,但当沉积物中有机质含量变化显著、赋存状态不同时,采用统一分析方法(全样或某一粒级组分)测试的结果在不同含量或赋存状态时是否会产生偏差,目前没有详细的研究进行评价.利用嘎顺诺尔湖泊沉积物,采用全样品、细颗粒组分(过120目筛和360目筛),分别进行有机质含量和同位素分析,评价选择不同粒级样品因有机质赋存状态不同对有机碳同位素分析结果的影响.结果显示,不同组分的烧失量或元素分析仪方法测得的有机质含量变化趋势相同,但不同组分的有机碳同位素结果出现差异:全样的有机碳同位素值存在较大波动,随着过筛孔径变小,δ¹³C_org值波动减小,且过360目筛的细颗粒组分的碳同位素值较全样或过120目筛后组分的δ¹³C_org值偏负.这一差异与有机质组分赋存的颗粒范围有关.对比认为过360目筛的细颗粒组分更有利于充分反应,且可获得较为准确的同位素值.因此,在进行不同湖泊沉积物δ¹³C_org值对比时,应注意研究使用样品的前处理方式,相同处理方式下的结果更具有可比性.该研究结果对于湖泊沉积物有机质碳同位素分析具有参考意义.     

沼泽沉积环境中植物和沉积脂类单体碳同位素组成特征及其成因关系研究

为了认识沼泽典型沉积环境中沉积脂类与生物脂类碳同位素的内在联系, 应用GC-IRMS碳同位素分析新技术, 对若尔盖沼泽草本植物、木本植物叶和沉积物中单体脂类碳同位素进行了测定. 结果表明, 不同类型植物之间的正构烷烃碳同位素组成存在着明显的差别, 草本植物的δ¹³C值(−32.2‰~−36.9‰)要比木本植物叶类的(−27.2‰~−35.0‰)平均低3.3‰. 植物中脂肪酸碳同位素组成(−30.3‰~−36.2‰)与正构烷烃的类似, 并且不饱和脂肪酸的δ¹³C值分布在饱和脂肪酸δ¹³C值范围之内. 植物脂类之间的碳同位素组成变化较大, 范围为2.4‰~7.8‰. 沼泽沉积脂类碳同位素组成与生物脂类的密切相关, 沉积物中正构烷烃、≥C₁₆脂肪酸、正构脂肪醇、甾醇和α-正构脂肪酮碳同位素组成(−27.0‰~−36.9‰)类似于植物脂类, 并且短链和长链沉积脂类碳同位素组成较为相似, 说明它们都来自高等植物; 只有沉积C_14:0和C_15:0脂肪酸碳同位素组成比植物中同碳数的轻, 反映了它们部分细菌成因的特征.     

δ13C和δ15N指示不同生态类型湖泊无机氮及有机质来源

为了探讨不同生态类型湖泊(天然湖泊、城市湖泊)中无机氮和有机质来源,分别采集湖泊中水体、表层沉积物、水生植物、底栖动物进行碳、氮同位素特征分析.结果表明:蚌湖水体δ15N-NH4均值为-1.8‰±1.0‰,δ15N-NO3-均值为-0.5‰±1.7‰,说明蚌湖水体氮表现为雨水和农业肥料氮污染;象湖δ15 N-NH4+均值为6.8‰±8.6‰,其中养殖废水和管道排污口δ15N-NH4+值分别为13.5‰和25.4‰,表现出污水氮同位素特征,象湖δ15 N-NO3-均值为-2.9‰±4.2‰,是氨的硝化作用引起的氮同位素分馏所致.蚌湖表层沉积物、水生植物δ15N差别不大,分别为6.6‰±0.3‰、7.1‰±0.7‰,水生植物δ13C均值为-27.5‰±0.3‰,比沉积物δ13C偏负3‰.有机C/N为9.4±0.5,比沉积物C/N明显偏高6,反映水生植物是蚌湖有机质的主要来源.象湖表层沉积物δ15N、δ13C及有机C/N分布范围大,δ15N在3.6‰～8.3‰之间,均值为5.9‰±1.6‰,δ13C在-27.1‰～-24.7‰之间,均值为-26.0‰±1.0‰,有机C/N在2.6 ～10.8之间,均值为6.2±2.7,表明城市湖泊沉积有机质来源复杂.2个湖泊蚌类δ15N组成与各自湖泊表层沉积物δ15N组成相对应.     

乌梁素海悬浮颗粒物和沉积物有机碳同位素特征及来源

悬浮颗粒物和沉积物是湖泊有机污染物的主要承载物质,其稳定同位素研究对有效识别有机质污染导致的湖泊富营养化具有重要意义.本研究选取乌梁素海为研究区,于2019年4月（融冰期）、7月（夏灌期）和10月（秋灌期）对湖区及入湖渠道的表层沉积物和悬浮颗粒物中有机碳的δ¹³C、C/N比及总有机碳（TOC、POC）和总氮（TON、PON）含量进行测定分析,联合采用δ¹³C、C/N及同位素多元混合模型研究湖泊有机碳来源及其贡献率.结果表明,乌梁素海悬浮颗粒物有机碳δ¹³C_POC的变化范围为-23.29‰~-29.75‰,呈现10月>4月>7月、入湖渠道>湖区的趋势,悬浮颗粒物POC/PON比变化范围为4.10~21.35,呈现出4月<7月<10月的时间变化,悬浮颗粒有机质主要来源于浮游植物（51.59%）、入湖渠道泥沙（34.60%）和大型水生植物（13.76%）.沉积物有机碳δ¹³C_TOC变化范围为-27.58‰~-22.68‰,呈现4月<10月<7月的变化,沉积物TOC/TON比变化范围为3.06~23.77,时空变化明显,沉积物有机质则主要源于入湖渠道挟带的泥沙,贡献达72.79%以上,而浮游植物与大型水生植物的贡献率相差较小,分别为11.85%和15.36%.本研究可以初步判定受入湖渠道影响的富营养化湖泊中悬浮颗粒物和沉积物有机碳来源,为改善湖泊有机污染和研究有机碳来源提供更多理解.     

太湖梅梁湾富营养化过程的同位素地球化学证据

以浅水湖泊太湖为研究对象,通过湖泊水体、水生生物同位素以及相应湖泊水体营养指标的比较分析,并根据梅梁湾钻孔沉积物TN,TP,TOC,C/N,δ15N,δ13C等多项指标记录,恢复了湖泊富营养化过程.研究结果表明,不同湖区植物碳、氮同位素值和水体NH4+的δ15N值变化反映了植物组成和营养水平的差异.梅梁湾水体NH4+的δ15N和水环境参数不同月份的变化反映了外部营养载荷的输入对湖泊环境有明显的影响.1950～1990年湖泊沉积物有机质碳、氮同位素同步变化的趋势说明湖泊初级生产力的增长和湖泊逐渐富营养化的过程,而1990年之后二者之间反相关关系的出现表明在富营养条件下,大量浮游植物生长对富15N的无机氮的吸收及表层沉积物有机质分解和反硝化作用,代表湖泊富营养化加剧.以同位素示踪,并结合元素地球化学指标变化,将太湖梅梁湾富营养化过程分为三阶段,以20世纪50年代和20世纪90年代为营养状态的转换时段,揭示了人类活动不断加强的影响,与近50年来的湖泊环境监测结果一致.     

湖泊现代沉积物碳环境记录研究

通过对云南程海现代沉积物的精细采样和分析, 研究了湖泊沉积物中有机碳与无机碳含量阶段性的正相关和负相关变化. 结果表明, 温度及其引起的相关变化是控制沉积物无机碳含量、碳酸盐δ ¹³C和有机碳含量变化关系的主要因素. 当温度及其引起的光合作用强度变化对湖泊自生碳酸钙沉淀起主导作用时, 沉积物有机碳含量与无机碳含量及碳酸盐δ ¹³C呈正相关变化; 当温度及其引起的蒸发速率等其他物理化学因素变化对湖泊自生碳酸钙沉淀起主导作用时, 沉积物有机碳含量与无机碳含量及碳酸盐δ ¹³C呈负相关变化. 程海沉积物无机碳含量和碳酸盐δ ¹³C是湖区气候冷暖变化的良好代用指标.     

基于多指标分析的博斯腾湖表层沉积物有机碳来源

通过有机碳稳定同位素(δ13Corg)、有机碳、氮含量及其比值(C∶N)的测定,结合已有的正构烷烃空间分布特征数据,对新疆博斯腾湖表层沉积物的有机碳来源进行综合研究.结果表明:博斯腾湖表层沉积物δ13Corg值在-26.7‰~-24.1‰之间波动,变幅较小;C∶N的波动范围为4.8~8.5,平均值约为7.4;正构烷烃的碳数分布范围为n C13~n C35,所有采样点样品的主峰碳以n C17和n C23为主.参考博斯腾湖文献调查资料,基于δ13Corg值、C∶N及正构烷烃等指标的空间分布状况,发现博斯腾湖表层沉积物中的有机碳主要来自湖泊内部浮游生物的残体;而不同湖区沉积物有机碳的内、外源贡献比例不同,其中陆源碎屑、挺水植物、沉水植物的贡献空间差异较大.博斯腾湖有机碳来源的空间差异主要表现在湖泊东部近岸水域表层沉积物有机碳主要为外源贡献,中心湖泊东部和西部浅水区表层沉积物有机碳由外源和内源共同贡献,而其余大部分水域表层沉积物有机碳则主要为内源贡献.     

贾湖遗址人骨的稳定同位素分析

古代人类食谱研究是生物考古的重要组成部分, 也是当前国际科技考古领域的研究前沿. 利用稳定同位素分析方法, 尝试揭示贾湖遗址先民的食物结构以及生活方式的变化. 人骨的骨胶原含量、C含量以及N含量, 尤其是骨胶原C/N摩尔比的分析表明, 28个样品中13个已经受到埋藏环境的污染, 不能用作食谱分析. 其余样品骨胶原的δ ¹³C((-20.37±0.53)‰), 表明先民主要以C₃类作为食物来源. 根据骨胶原中δ¹³C和δ ¹⁵N的不同，先民的食谱可划分为4类. 两者相关性的缺乏, 当与该遗址以农耕经济为主有关. 骨胶原δ¹⁵N和羟磷灰石δ¹³C纵贯整个文化段的变化, 反映了先民从狩猎转向采集、捕捞直至发展稻作农业和家畜饲养的改变. 而羟磷灰石中δ ¹⁸O则无明显变化, 揭示了该遗址气候较为稳定.     

流域数据模型研究—以太湖流域西苕溪流域为例

对江汉平原江陵剖面沉积物中的总有机碳（TOC）、总氮（TN）、有机碳同位素δ13C值和粒度参数的分布特征与环境气候的关系进行了研究.结果表明：沉积物中有机碳、总氮较高,有机质的δ13C值偏负,沉积物的平均粒径较粗时,气候温暖湿润;反之,沉积物中有机碳、总氮较低,有机质的δ13C值偏正,沉积物的平均粒径较细时,气候温凉偏干.结合14C测年,判别江汉平原江陵地区的古气候演化过程：8900-6070 aBP,为温湿时期;6000-4600 aBP为相对冷干时期;4600-2500 aBP为温暖湿润时期;2500 aBP以来为温凉偏干时期.     

梵净山九龙池沉积物氮同位素组成与全新世气候演变过程

湖泊沉积物氮同位素(δ¹⁵N)在古环境、古气候变化方面有着指示气候干湿变化的重要作用,但目前学界对于δ¹⁵N记录作为气候代用指标所指示的气候干湿变化特征仍缺乏深入探索。本文以贵州省梵净山九龙池湖泊沉积物为研究对象,分析并探讨δ¹⁵N所记录的梵净山地区气候干湿变化过程与特征,并结合总有机碳(TOC)、总氮(TN)和碳氮比值(C/N)数据进行对比研究,结果表明:(1)由于九龙池湖泊沉积物有机质受流域输入影响,气候湿润时,陆生植物增多,土壤湿度增大,外源输入对湖泊沉积物有机质影响增大,沉积物δ¹⁵N值偏负;气候干旱时,陆生植物减少,土壤湿度降低,外源输入对湖泊沉积物有机质影响减小,沉积物δ¹⁵N值偏正;(2)九龙池湖泊沉积物δ¹⁵N记录很好地揭示了梵净山地区全新世的气候干湿变化过程,即早期(11.5—9.2 ka B.P.)亚洲夏季风增强,气候从干旱期向湿润期转变,中期(9.2—3.0 ka B.P.)亚洲夏季风强盛,气候整体处于湿润期,晚期(3.0—2.2 k...     

中国北方黄土区C-3草本植物碳同位素组成研究

对生长在我国北方黄土区的367个C-3草本植物样品进行了碳同位素分析, 结果表明我国北方黄土区C-3草本植物δ ¹³C值分布区间为-21.7‰ ~ -30.0‰, 平均值为-26.7‰; 黄土高原中部半湿润区的C-3草本植物δ ¹³C值分布集中, 在-24.4‰ ~ -28.5‰之间, 平均值为-27.5‰; 而黄土高原西部边缘的半干旱-干旱气候区的C-3植物δ ¹³C值变化范围在-21.7‰ ~ -30.0‰, 平均值为-26.2‰; C-3植物的δ ¹³C值在黄土高原中部的半湿润气候区比黄土高原西部边缘半干旱-干旱气候区显著偏轻. 年降雨量是造成这种显著偏轻的主要原因, C-3植物的碳同位素组成随着年降雨量的减少而变重, 在我国北方黄土区年降雨量每增加100 mm, C-3植被 δ ¹³C平均值将偏负约0.49‰左右.     

中国北方黄土区C4植物稳定碳同位素组成的研究

通过对中国北方黄土区C₄植物稳定碳同位素(δ ¹³C)的系统分析, 发现C₄植物δ ¹³C值分布区间为-10.5‰ ~ -14.6‰, 其平均值为-12.6‰ ± 0.82‰; C₄植物δ ¹³C组成有随年降雨量减少, 即从半湿润区到半干旱区, 再到干旱区微微变轻的趋势; C₄植物的稳定碳同位素组成雨季比旱季偏重. 以上变化趋势都与C₃植物稳定碳同位素变化趋势相反.     

鄱阳湖网箱养殖区沉积物有机质来源分析

通过对鱼苗时期鄱阳湖网箱养殖区沉积物、饵料及鱼粪等样品总有机碳(TOC)含量、总氮(TN)含量、碳氮比(C/N)、δ^13 C及δ^15 N的测定,分析探讨了鄱阳湖网箱养殖区沉积物有机质来源,量化了网箱养殖废物对养殖区沉积物有机质的贡献.结果表明,网箱养殖区沉积物的δ^13 C和δ^15 N值分别为-27.67‰~-25.65‰和5.19‰~7.27‰,饵料的δ^13 C和δ^15 N值分别为-24.73‰和10.28‰,鱼粪的δ^13 C和δ^15 N值分别为-26.30‰和15.54‰.网箱养殖区沉积物有机质来源主要有残饵、浮游生物及其他来源,其贡献率分别为48.3%±11.4%、25.6%±11.3%及26.0%±5.8%,而鱼粪的贡献几乎可以忽略不计.在水动力平流引起的扩散及沉积物的再悬浮的影响下,网箱养殖源有机质的扩散距离达1500 m.在鱼苗时期,鱼类网箱养殖的残饵是鄱阳湖网箱养殖区沉积物有机质的主要来源.     

高演化海相碳酸盐烃源岩地球化学综合判识

针对中国海相碳酸盐岩烃源岩的成熟度高、有机质丰度低等特殊性, 以鄂尔多斯盆地下古生界为例, 通过微量元素富集系数计算、稀土元素的配分模式、元素和碳同位素等的数理统计分析及三维图解等多元综合分析, 结合必要的有机参数, 反演了盆地烃源岩发育环境, 评价碳酸盐岩烃源岩及其分布. 就鄂尔多斯盆地而言, TOC为0.2%是个重要的界限值, 研究表明: 在TOC>0.2%的层段中, Ba富集, δ¹³C_carb正偏移, δ¹³C_org<&#8722;28‰, 反映出古生产力、有机质埋藏量较高, 具较好生烃潜力, 稀土元素分异强, 指示沉降速率低, 有机质保存条件好, 利于烃源岩发育. 克里摩里组、乌拉力克组具一定规模, 可视为潜在有效烃源岩. 而TOC＜0.2%的层段, Ba含量低, δ¹³C_carb多为负值, δ¹³C_org为&#8722;24‰~&#8722;28‰, 指示有机质埋藏量低, 生烃潜力差, 稀土元素分异弱, 沉降速率较快, 多属浅水高能氧化环境, 不利于烃源岩发育. 利用无机与有机地球化学方法综合评价高演化海相有潜力的碳酸盐岩烃源岩及分布是可行的.     

紫阳黄柏树湾和竹山文峪河毒重石矿床碳、氧及硼同位素研究

紫阳黄柏树湾毒重石矿床和竹山文峪河毒重石-重晶石矿床呈层状或似层状产于下寒武统下部的硅质岩中, 矿体受岩性和岩相控制明显. 矿床中毒重石、钡解石和方解石的硼同位素及碳、氧同位素研究结果表明, 形成这些矿物的碳主要来自沉积物中的生物有机质在早期成岩阶段经降解、缩合及脱羧基作用所形成的烃类物质或生物气; 而硼主要为孔隙水中硼与有机质降解过程中所释放的硼的混合, 少部分硼来自盆地深部循环热卤水. 硼同位素及碳、氧同位素研究结果一致表明, 毒重石沉淀于早期成岩阶段富含有机碳的孔隙水介质中. 毒重石矿石中广泛发育的生屑及粒屑结构说明生物作用通过生物成因重晶石(Bio-barite)的形式将海水中的Ba²⁺浓集并沉降于海底, 形成钡矿床的初始富集体. 海水中生物作用和沉积物的早期成岩作用是形成本区毒重石矿床的主要成矿机制.