湖泊碳酸盐在过去环境变化研究中的应用

国内外的研究成果表明,湖泊沉积碳酸盐矿物及其微量元素、同位素分布特征记录了全球或区域古气候环境演变历史,可以从中提取大量定量化的古气候参数。因此,可以根据湖泊碳酸盐矿物的含量和碳、氧同位素变化等信息推知其形成时期的气候环境,重建古环境,揭示气候环境演变的规律。湖泊碳酸盐是一种研究古环境演化重要的代用指标,在过去气候环境变化研究中有广阔的应用前景。     

新疆伊犁地区黄土的沉积特征与古气候研究

为查明黄土分布、沉积特征、古气候变化特点及其与全球变化的关系,作者选择伊犁地区黄土作为研究重点,通过野外调查和室内典型剖面样品的粒度、矿物、石英表面形态、磁化率、碳酸钙含量及绝对年代等分析,得出如下结论     

山东长岛黄土沉积物的磁性与碳酸盐特征及其环境意义初探

通过对长岛沉积物采样和磁性测试,分析和讨论了长岛黄土沉积物的磁性特征:该剖面磁性矿物的含量并不是很高,且以亚铁磁性矿物为主,磁性矿物的粒度主要以细粒为主,亚铁磁性矿物的变化在沉积物磁性变化中占主导地位.通过对沉积物磁性特征和碳酸盐特征的对比发现:该剖面沉积物磁化率和碳酸盐具有很好的对应关系,并且明显表现出4个阶段的主要变化,对应了暖湿和冷干的气候旋回.根据沉积物的磁化率与古气候环境的内在联系,结合碳酸盐含量变化情况,对该地区风成沉积物的物源变迁及环境演变也进行了初步探讨和分析.     

末次冰盛期时吉兰泰盐湖的湖泊状态与古气候特征

通过现代季风边缘区的吉兰泰盐湖钻孔JLT11-A孔沉积岩芯的矿物分析,结合地层盘星藻的含量探讨末次冰盛期(LGM)时湖泊的状态和古气候特征。结果显示:在LGM时吉兰泰湖泊沉积矿物主要是石英、长石为主的碎屑岩沉积,含量在85%左右,显示出陆源碎屑矿物的高输入状态,可能指示区域寒冷干旱的环境;其次是以方解石为主的碳酸盐的沉积,含量约为10%;氯化物为主的石盐类矿物一般不足5%,但持续存在,指示湖泊仍然有较高的盐度,因此地层中的淡水藻类盘星藻可能是由河流输入。由于陆源碎屑矿物输入强烈,矿物组合可能难以直接指示吉兰泰盐湖湖水状态。区域的干冷的气候与大多数的古气候记录一致,而与新疆西部的冷湿的环境不同。对比邻近区域的古气候研究结果发现,本区域在LGM时段夏季降水相对于冰消期偏多,而相对于MIS3阶段晚期偏少,整体夏季风减弱。吉兰泰盐湖末次冰盛期到末次冰消期以来矿物组合的变化表明,湖泊环境可能受到夏季太阳辐射、全球与区域温度变化以及夏季风强弱变化的影响。     

沉积地球化学在古气候研究中的应用

古气候和古环境研究的目的是找出规律,预测气候和环境的变化趋势。利用地球化学方法,通过对沉积岩或沉积物的各种元素和同位素特征的研究,达到追溯古代沉积环境,了解沉积特征的目的。气候和环境的差异会影响光合作用的类型和强度,植物种属和碳同位素的组成也就不同,可以据此进行古生态特征和气候环境的反演。水沉积物中元素的组成与地区乃至全球的气候条件相关,碳酸盐含量等代表不同的环境特征。作为古火灾的产物,炭屑是古环境信息的良好载体,是理解古气候、古环境和古地理的重要途径。Rb、Sr等元素具有独特的地球化学特征,为古环境演化研究提供了新的工具和方法。     

黄土碳酸盐古气候意义及其研究展望

碳酸盐是黄土中的主要矿物,是黄土—古土壤序列中含量变化最显著的矿物之一,其在表生环境下极易移动,并且它的迁移变化受大气降水、温度等古气候因素制约,在黄土高原风尘堆积序列的古气候研究中具有极其重要的意义,其变化能够较好地反映古季风的演变规律。黄土—古土壤中碳酸盐的含量变化和东亚夏季风降水的强度密切相关,碳酸盐矿物中白云石和方解石的存在与否及淋失深度对夏季风演变同样有很好的指示意义。稳定同位素δ¹⁸O可以作为夏季风的代用指标,指示成壤时期环境中的古温度;δ¹³C值表现出在黄土层中高,而在古土壤层中低,因此碳酸盐δ¹³C值可能更多反映了植被发育程度。碳酸盐中Sr同位素能够反映风化作用的强弱,而去除碳酸盐后的Sr同位素则能更好地反映成壤作用的强度和判别风尘物质的来源。与其它季风气候替代性指标相比,酸溶相中的δ¹¹B值变化与降水有直接关系,可以很好地作为夏季风降水指标。非传统稳定同位素Li、Ba和Fe有应用于黄土研究中,但目前的研究表明它们对气候环境暂无较好的指示意义。     

粘土矿物在古环境研究中的指示作用

粘土矿物普遍存在于各种类型的沉积物和沉积岩中。作为次生矿物,粘土对环境的变化极为敏感,因而粘土矿物的沉积分异、组合特征、矿物成分及其含量和矿物结晶度都从不同的角度记录了粘土矿物形成过程中各种环境因素的变化。这些对恢复古环境,研究全球变化具有重要的指示意义。     

克里雅河流域黄土的矿物组合特征及环境意义

克里雅河流域黄土分布于昆仑山北坡的干燥剥蚀低山带至半燥剥蚀作用的高山带，该流域不同海拔高度７个典型黄土地层冲面样品的矿物组合特征，地球化学成份，强粉等古气候相关指标，反映本区黄土形成时期晚，是干旱寒冷气候环境的产物。     

湖泊自生碳酸盐氧同位素环境记录研究：（二）问题

对前人提出的湖泊自生碳酸盐氧同位素组成（δ18Oc）多种环境解释模型作了评述,指出了各种模型存在的局限性。提出在利用δ18Oc变化进行气候和环境变化研究时,需注意气温对湖泊δ18Oc的影响机制,湖水不同深度层的水温差异对化学沉积和介壳碳酸盐δ18Oc的影响δ18Oc和湖泊水位、降水δ18Oc、湖水盐度的关系,碎屑和自生碳酸盐矿物的分离,湖泊不同碳酸盐矿物间δ18Oc差值的确定,单矿物同位素组成的测试,不同前处理方法对δ18Oc测定的影响,以及碳酸盐沉积时的不平衡效应等问题。     

高原湖泊中萝卜螺属壳体研究现状及展望

湖泊的古水文及古水化学重建是湖泊研究领域最具挑战性的工作之一。在湖泊、河湖相及高湖面沉积物中,萝卜螺属壳体化石广泛分布;而且现生萝卜螺属亦广泛地分布于全球的湖泊及河流。这些生物碳酸盐(文石)壳体成为一种潜在的和高分辨率的环境信息记录载体。近年来,萝卜螺属的生境及其壳体的稳定碳氧同位素和元素已经逐步被用于了解青藏高原及其他地区的古水文、古水化学和古气候的信息。然而,在萝卜螺属壳体如何记录其宿生水体的古水文、古水化学等信息,以及如何基于萝卜螺属壳体化石重建古环境等方面,仍有许多科学问题有待探索。本文在前人研究的基础上,侧重在作为环境信息载体的萝卜螺属的分类体系、生境研究及其应用和壳体指标(δ¹³C_shell,δ¹⁸O_shell,⁸⁷Sr/⁸⁶Sr,Sr/Ca和Mg/Ca)特征及其在环境重建中的应用等方面进行总结和展望。     

Paleoenvironmental evolution of the Pliocene Villarroya Lake, northern Spain, from stable isotopes and trace-element geochemistry of ostracods and molluscs

Stable isotopes and trace-element content of calcite ostracod valves and aragonite mollusc shells from the Pliocene lacustrine succession of Villarroya allow depicting the geochemical record of environmental changes and to compare our data to the paleoenvironmental reconstruction obtained from other proxies. The lower sequences (A and B) are characterized by relatively high isotopic and Me/Ca values in the biogenic carbonates. The recorded large variations of δ¹⁸O in these carbonates mainly reflect variations in the δ¹⁸O_w due to precipitation–evaporation processes and, to a lesser extent, variations in temperature of calcification. The δ¹³C data inform about changes in DIC although they are probably biased by the vital effects of the studied taxa. Minor and trace element contents in ostracod (Mg/Ca, Sr/Ca) and mollusc shells (Sr/Ca) are mainly linked to the Me/Ca of the lake water (Me/Ca_w), and to a lesser extent to temperature and to uptake kinetic effects. Several possible mechanisms may make the Me/Ca_w to vary: long periods of Ca-carbonate (calcite, aragonite) deposition after charophyte development, and different inputs for Ca and Mg to the lake due to changes in drainage area configurations through time, including the changes in saline inputs (Na-Cl type) to the lake. The stable isotopes and the calculated Sr/Ca_w and Mg/Ca_w from sequence C display lower values than those from sequences A and B. The isotopic values from biogenic carbonates of unit C indicate isotopically diluted waters in a hydrologically open lacustrine environment. Distinct δ¹³C and δ¹⁸O plots for molluscs from unit C reflect the different biotopes and metabolism type. For several intervals of the Villarroya succession there is no direct relationships among: (i) salinity changes inferred from invertebrate paleoecology, (ii) paleoenvironmental slices based on isotopic signatures and Me/Ca_w calculations (from biogenic carbonate geochemistry) and (iii) climate in the hinterland deduced from pollen data. Lakes where geochemical behaviour is constrained by sporadic saline inputs and/or relative depletion in Ca due to long periods of Ca-carbonate precipitation or biomineralization, like the Pliocene Villarroya lake was, do not show clear correlation patterns between geochemical signals and climate proxies. In these lakes only major environmental trends display unambiguous geochemical signatures, and only some main shifts in the geochemical signature profiles may be correlated with significant global and/or regional environmental changes that have been reported from other paleoenvironmental records. Electronic supplementary material The online version of this article (doi:) contains supplementary material, which is available to authorized users.     

柴达木盆地灌丛沙丘稀土元素地球化学特征与物源

分析了柴达木盆地灌丛沙丘剖面风沙沉积物中稀土元素及其相关特征参数、分布模式和（La/Yb）_N-REE（稀土元素）物源特征。结果表明：灌丛沙丘剖面风沙沉积物中REE值100.52~163.47 μg·g^-1,接近于新疆灰钙土,而略低于中国黄土;LREE（轻稀土元素）值87.80~144.65 μg·g^-1,占总量86.62%~90.53%,决定了稀土总量的变化。总体表现为LREE相对富集,而HREE（重稀土元素）丰度相对较低,分馏特征基本相似,呈斜"L"型缓右倾斜,Eu大致呈现中度负异常的分配模式,而Ce未表现出明显异常,且更多地反映了其物源特性。其物源主要由东昆仑北麓冲积扇碎屑沉积物质经过风化、搬运、沉积而成,而并非来自于干旱期的湖底剥蚀物。总体而言,灌丛沙丘沉积过程稀土元素分异特征反映了灌丛沙丘发育时期柴达木盆地总体处于干燥的气候环境,化学风化作用弱,植被发育相对较差,成壤作用不明显。     

哈拉湖岩芯XRF扫描元素统计分析及其环境意义

青藏高原东北缘高山湖泊哈拉湖是位于季风与西风影响的交汇带的封闭深水湖泊,是区域环境和气候变化的良好记录载体。目前对该湖的研究还较少,缺乏对沉积物中元素环境意义的系统认识。通过高分辨率XRF岩芯扫描,用相关、聚类和因子分析的方法对哈拉湖沉积岩芯地球化学元素进行分析。结果显示Ti、K、Si、Al、Fe、Mn等元素变化一致,相关性高,归为同一类,即径流输入的陆源碎屑组分,反映了流域水文状况如径流量的变化。Sr、Zr元素相关性高,为赋存在粗颗粒沉积物中的元素,根据哈拉湖实际,应为冬季湖泊冰面风力搬运,反映了湖区冬季风力强度的变化。Ca元素既与径流输入元素总体变化一致,也与Sr、Zr元素显著相关,且在第一和第二主成分(径流和风力)上的载荷相当,表明哈拉湖沉积物中的碳酸盐既有粗颗粒的外源碎屑,也有湖泊自生的组分,这在利用碳酸盐进行地球化学研究时应重视,注意去除外源碎屑碳酸盐的影响。可溶元素S和Cl可能反映了入湖水量与蒸发对比情况,与湖泊盐度有关。     

植物稳定同位素研究进展与展望

植物稳定同位素是近年来在地理学、生态学研究中逐步广泛应用的研究手段, 具有综合长 期生物地球化学过程和联系不同系统成分的特点, 国际上已经展开了较为广泛的应用, 国内也有 相关研究。本文对国内外植物C、H、O 稳定同位素研究的回顾, 显示植物稳定同位素与环境因子, 如气温、湿度、降水、环境稳定同位素组成等密切相关。目前植物稳定同位素技术主要应用于历史 时期环境气候的重建, 恢复大气CO₂ 同位素组成以及CO₂ 浓度的变化趋势。本文根据植物稳定同 位素的特点和研究基础, 认为植物稳定同位素方法不仅可以用来重建历史时期气候, 而且在区域 环境差异及其生态效应研究上有着重要应用前景。     

新疆第四纪环境演变研究近期的几点重要进展

本文评述了近年来新疆地区第四纪环境演变研究在晚更新世晚期以来内陆西风型环境演变主末次冰盛期以来地冰川进退序列的建立，晚冰期气候突变事件及小冰期环境特征和西域砾岩下限磁性地层学年代的获得及第四纪沉积年代学进展等方面的进展，同时还指出了目前仍存在的一些问题和不足，并对此地区第四纪研究的未来进行了展望。     

Sedimentary trace-element records of natural and human-induced environmental changes in the East China Sea

Total and chemical fractions of nine potential harmful elements (V, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Pb and Bi) and five lithogenic elements (Li, Sc, Rb, Cs and Th) in two ²¹⁰Pb-dated cores from the East China Sea were analyzed to investigate their applications in paleoenvironment studies, and to reconstruct the histories of environmental changes. The residual fraction was the largest pool of trace elements in sediments. Potential harmful elements exhibited distributions that were similar to residual fractions and the lithogenic elements, indicating their terrestrial origin mainly derived from the Changjiang River and the old Huanghe delta. In the coastal core, the distributions of total and residual trace elements recorded the dry/wet variations of the Changjiang runoff since the 1850s. Total potential harmful elements and lithogenic elements in the offshore core reflected fluctuations in the strength of the Jiangsu coastal current and the East Asia Winter Monsoon over the last century. The response mechanisms of sedimentary trace elements to the runoff and monsoon variations involved direct terrestrial input of elements and the impacts of TOC and sediment grain size on trace elements in sediments. Enrichment factors (EFs), chemical fractions and principal component analysis (PCA) were used to evaluate the anthropogenic disturbance on potential harmful elements. PCA identified the lithogenic fraction of trace elements in both cores and the anthropogenic/authigenic input in the coastal core. Increases of the EFs and labile fractions of Zn, Pb and Bi in upper sediments of the coastal core indicated increased anthropogenic input of Zn and Pb since the 1980s, and increased Bi input since the 1940s. Increases in oxidizable Co, Ni, Cu, Zn, Pb and Bi above 16 cm were related to eutrophication and elevated marine organic matter in inshore East China Sea after the 1990s. Sediment records in offshore did not show any evidence of anthropogenic influence on the potential harmful elements. This study revealed that trace elements in sediments were good proxies for natural and human-induced environmental changes in waters.     

黄土碳酸盐的研究

黄土是过去气候变化研究的重要对象之一。黄土中的碳酸盐则是黄土研究的一个重要内容。黄土碳酸盐的研究涉及了对次生碳酸盐的辨识、碳酸盐的含量、碳酸盐中的碳氧同位素以及碳酸盐的Sr同位素及其它微量元素等内容。对前人在这几个方面的研究作一初步的归纳总结,包括次生碳酸盐的辨识和提取对解释古气候环境有重要意义;碳酸盐的含量可反映出黄土和古土壤之间的不同气候状况;根据碳酸盐中的碳氧同位素则能大体定量得到古温度以及古植被状况进而反映古降水情况;而Sr同位素及其它微量元素则能反映出当时的化学风化程度,指示季风的强弱变化。     

Dust source of the Holocene loess-soil and pedogenic environmental changes in the upper Huaihe River

Based on field surveys, soil samples were collected at the YPC site, Yuzhou City, Henan Province for analysis of contents of major and trace elements and their variations with XRF and comparison with the curves of magnetic susceptibility, pH value distribution, loss on ignition and particle-size distribution. It was concluded that the dust source of loess in the upper reaches of the Huaihe River Basin was different from that in the Loess Plateau. And the Holocene pedogenic environmental changes in the upper reaches of the Huaihe River Basin were revealed.     

20世纪下半叶中国地理环境的巨大变化--关于全球环境变化区域研究的思考

全球环境变化研究越来越重视全球问题与区域问题的结合,强调全球环境变化的问题应主要通过区域研究来解决。资源环境问题已经成为全球环境变化研究的一个重要内容。20世纪下半叶,强烈的人类活动与全球变化背景叠加,使我国地理环境发生了巨大变化。主要自然过程与环境要素的变化包括:全球变暖背景下气候带的明显摆动,降水南增北减使南方洪涝增加、北方干旱日趋严重,巨大的物质和能源需求与日趋严重的环境污染,天然水文过程的重大改变。在地理格局变化方面,工业化过程带来的产业与经济格局变化,改变了人口格局和城市格局以及自然资源供需格局,地表景观格局因此而发生显著的改变。资源环境已经从发展的条件演变为制约我国国家安全的一个关键因素。对中国地理环境特征与资源环境问题认识上的不确定性是未来社会发展的潜在威胁。对此,需要从全球的视角开展深入的研究。