南海北部5万年来的表层海水盐度及东亚季风降水

为了探讨末次冰期以来南海北部区域降水变化对东亚夏季风强度变化的响应,利用南海北部191PC柱状样有孔虫壳体氧同位素和镁钙比值.重建了过去5万以来的表层海水温度和海水氧同位素变化.通过分析南海北部淡水收支的主要影响因素,认为夏季风降水是本研究站位海水盐度的主要影响因素,而海平面变化导致的冲淡效应变化并非主导因素.基于此前...     

中国南海海水蒸发实验过程中地球化学行径

本文所介绍的是中国南海海水室内等温蒸发过程中析序列、常量及微量元素含量分布规律，着重研究了海水蒸发过程中液相和固相矿物中结晶水氢氧同位素组成变化规律，并与四川盆地深层海源同生卤水进行了对比，从而，对卤水形成机理、资源远景评价综合利用途径等提供了科学依据。     

海洋天然气水合物氢氧同位素分馏初探

天然气水合物的形成会造成氢、氧同位素的分馏.在实验室合成研究中,利用天然海水 [(含 0.03%十二烷基硫酸钠 (SDS)]与甲烷气体反应,通过对水合物生成前后溶液中的 Cl-的质量浓度和氢、氧同位素组成的测定,研究了天然气水合物生成过程中氢、氧同位素的分馏情况.实验证明氢、氧的重同位素易于富集在水合物中,其在天然海水-甲烷体系中的分馏系数分别为 1.018～ 1.036和 1.003 4～ 1.006 3,这一分馏系数稍大于前人在纯水和 NaCl溶液中所测得的分馏系数.     

四川成都盆地某深层富钾卤水的地球化学特征及成因

本文报道了四川成都盆地某深层富钾层卤水的化学组成，氧、氢、硫和硼同位素组成以及２５℃等温蒸发析盐过程中，从卤水中获得的固相物质组成。在此基础上讨论了卤水的成因，认为该卤水是蒸发浓缩的海相卤水、非海相卤水以及埋藏成岩过程中封存卤水对地层中海相蒸发盐溶滤作用形成的混合水。     

蒸发岩非传统稳定同位素研究综述

蒸发岩是海水/卤水蒸发浓缩的产物,不同的水化学环境下析出的蒸发岩类型不同,其在不同的地质历史时期都有分布,是重要的古海水和古环境记录载体。蒸发岩研究的主要问题包括:蒸发岩的物质来源、形成时代、蒸发盆地和卤水的演化历史、蒸发岩矿物所记录的环境变化。一些矿物、元素及同位素指标可用于解决这些问题,其中稳定同位素对于示踪蒸发岩的物质来源与形成过程具有不可替代的作用。近20年来,非传统稳定同位素地球化学获得快速发展,并在蒸发岩研究中获得成功应用,这些同位素体系包括阴离子元素B、Cl和Br,以及阳离子元素Mg、K和Ca。本文综述了多个非传统稳定同位素在蒸发岩领域的研究,主要包括:蒸发岩矿物与溶液之间的同位素分馏系数、蒸发岩的同位素信息重建古海水同位素组成及示踪蒸发岩成因和时代等。     

海水硝酸盐氮、氧同位素组成研究进展

海洋中氮的生物地球化学循环影响着海洋生态系统的结构和功能,并和全球气候变化有着密切的联系,一直是海洋科学研究的重点和热点。海水硝酸盐的15N/14N和18O/16O比值可以反映海洋中氮循环的主要过程,因而成为研究海洋氮循环的一个重要手段。综述海水硝酸盐氮、氧同位素组成的测定方法,同化吸收作用、硝化作用、反硝化作用、生物固氮作用等氮循环过程所导致的氮、氧同位素分馏及其在海洋学研究中的应用。海洋生态系中硝酸盐氮、氧同位素的分布可以提供支持生物生产力的氮来源信息,以及氮在不同储库迁移转化的路径与机制。未来的研究需要发展适用于低含量硝酸盐的同位素测量方法,构筑海洋氮的收支平衡,掌握影响上层海洋硝酸盐氮、氧同位素变化的过程,获取全球海域有关硝酸盐氮、氧同位素组成的更多数据。     

北羌塘盆地中侏罗统夏里组蒸发岩锶同位素地球化学特征及物质来源

北羌塘盆地位于青藏高原的中部,属东特提斯构造域,是一个具有成盐远景的蒸发岩盆地.前人对盆地的研究多局限于层序地层、构造运动、油气成藏等,对于盆地内蒸发岩的研究,特别是其成矿流体来源的研究报道较少.文章通过对北羌塘盆地龙尾湖QY-1钻孔中硬石膏岩层锶同位素进行测定,首次对盆地中侏罗统夏里组蒸发岩成矿流体的来源进行探讨.结果表明,笔者所分析的样品的锶同位素比值变化范围为0.707475～0.709048,均值0.708331,与同时期全球海水锶同位素比值(0.706860～0.707081)相比略高,表明成矿流体来源主要是海水.结合前人对羌塘盆地构造运动与盆地演化的认识,认为陆源锶的输入造成了本区的锶同位素比值高于同期海水.此外,钻孔中的同位素组成与前人公布的全球中侏罗世(164～160.2 Ma)海水锶同位素曲线具有较好的对比性,中晚侏罗世羌塘盆地海侵海退作用的强弱是控制盆地夏里组锶同位素演化的主要因素.     

塔里木盆地巴楚隆起地层水的硼、锶、氧、氢同位素组成

为研究塔里木盆地巴楚隆起古生代地层水的成因,进行了地层水化学、硼、锶、硫、氢和氧同位素分析,和粘土矿物X-衍射分析。分析结果显示,这些石炭系和奥陶系地层水相对于蒸发海水,富集Ca、B、Li和Sr而贫SO4,而部分奥陶系水样相对富K,表明受到了水-岩反应的改造。δD与δ18O关系表明,所有测试数据均倾向全球大气降水线,两者的交点接近目前的当地降水,表明现代淡水已经与地层水混合。87Sr/86Sr比值介于0.7090～0.7111之间,远高于沉积时期的海水。δ11B值为 19.7‰～ 32.3‰,并显示随埋深增大、B浓度增高而降低。这些结果表明,同位素组成…     

热液体系氢、氧同位素分馏机制及其地质意义

探讨了热液体系氢、氧同位素地球化学行为及其与水/岩交换同位素分馏的内在关系。有效W/R值是除温度条件外,另一控制蚀变岩石和热液水氢、氧同位素组成变化的因素。此外还根据数个矿区成矿热液水和蚀变岩石氢、氧同位素组成及变化特征对水/岩交换和W/R值的应用及地质意义展开讨论。最后提出热液体系中大气降水和岩浆热液水氢、氧同位素组成演化模式简图。     

应用氢氧同位素研究矿床成因的一些问题探讨

成矿热液的氢、氧同位素组成与其水的类型、水/岩交换的岩石成分和同位素组成、水/岩交换时的温度及水/岩交换程度(W/R比值大小)等诸多因素有关,微生物和有机质也对其有一定的影响。因此,仅通过简单投影的方法将成矿热液的氢、氧同位素值与一些所谓的标准值进行类比,由此就推断出热液中水的来源,这种方法是不可取的;尤其当成矿热液的氢、氧同位素值介于大气降水和岩浆水的值之间时,切忌滥用两种水混合成矿模式,因为实际情况往往并不是这样。本文以胶东乳山金矿床为例,展开了这方面的讨论。     

海水蒸发时的硼同位素分馏

采用立式亚沸石英蒸馏器，在非流动条件下进行了海水蒸发实验，以研究海水一空气界面硼同位素的行为。将具有不同pH值的天然海水在不同温度下平静地蒸发，采用冷水收集海水蒸汽，实现了无流动空气的真实的蒸发过程，共进行了3种类型的实验。 实验1 将不同pH值（(7.71-8.49)的海水在27℃，33℃和40℃下蒸发，蒸发时连续地补充高纯水以维持蒸发液体的体积恒定。收集海水蒸汽，进行蒸汽的硼同位素组成、硼和氯浓度的测定。 实验2将天然海水在33℃下蒸发，蒸发时不补加高纯水．搏派承药蒸干。分捌收集海水蒸汽和蒸干后的固体盐，进行蒸汽和固体盐的硼同位素组成测定。并同时测定不同蒸发阶段海水的pH值。 实验3 将加人不同硼量的天然海水在40℃下蒸发.蒸发时连续地补充高纯水以维持蒸发液体的体积恒定，收集海水蒸汽，进行硼同位素和硼浓度的测定。 硼浓度的结果表明：①在实验1中，蒸汽的硼浓度变化范围是1.51-10.7 μg/L，平均值为5.16 μg/L，随海水pH值升高而降低，但与蒸发温度无关；②在实验2和3中蒸汽硼的浓度要远远高于实验1，而且蒸汽硼浓度与海水硼浓度具有线性的正相关关系；③蒸汽相的Cl/B比（摩尔比值：平均23.4)远远低于海水的Cl/B比（摩尔比值：1485)，这表明蒸发时没有将海水喷雾的细珠引人蒸汽中。 硼同位素结果表明： (1)在实验1中，蒸汽的δ11B值除一个以外均低于海水B(OH)3的δ11B值，而高于海水B(OH)4-的δ11B值，而且都比海水的δ11B值高，蒸汽与海水间的平均硼同位素分馏系数为1.0019，这表明在海水蒸发时，11B富集在蒸汽相中。此结果与以前所进行的硼溶液蒸发实验结果一致，但与以前所进行的海水蒸发实验结果完全相反。以前的海水蒸发实验结果表明，10B在蒸汽相富集。这种截然相反的结果要归结于蒸发条件的差异，以前蒸发的海水蒸汽是由流动空气带出，此时非平衡的动力因素将起到重要作用，造成质量轻的10B优先进人蒸汽相。而本次实验在非空气流动条件下进行，B(OH)3和B(OH)-4间的同位素平衡将起主导作用。显然，燕汽的δ11B值与海水的pH值没有明显的关系。 (2)在实验2中，蒸汽与海水间的硼同位素分馏系数要远远高于实验1，特别当海水蒸干前的500 mL蒸汽，分馏系数高达1.0182。而蒸干后的固体盐的δ11B值明显低于原始海水，分馏系数为0.9973。这充分表明，在海水蒸发时，11B优先被蒸发而进人燕汽相。海水蒸发时蒸汽相的δ11B值随蒸发程度呈平方指数形式增加，这与蒸发时残留海水的δ11B值急剧升高有关。 (3）实验3中，蒸汽的δ11B值随海水硼浓度的增加而升高，当硼浓度为19.7 μg/mL和63.5 μg/mL时，硼同位素分馏系数分别为1.0072和1.0107。 海水蒸发时的硼同位素分馏可用于对大气降雨硼来源的研究。在不同时期采集的西宁雨水的δ11B值为12.1‰和9.0‰，受风向的影响甚微，表明西宁地区的大气环境受海洋影响较小，大气中的硼主要来源于陆地。但南海西江石油平台大气降雨的δ11B值明显受风向所控制，高δ11B值（33.2‰）表明其海洋来源，而低δ11B值（8.4‰）表明其陆地来源。以往文献所报道的陆地及其沿海大气降雨的δ11B值变化范围很宽(0.8‰~35‰)，但是它们都低于海水的δ11B值，这表明陆地及其沿海大气中的硼主要来源于陆地。 海水中的硼将因洋壳低温蚀变、沉积物吸附以及生物碳酸盐共沉淀从海洋中迁出，这些过程均造成海水10B的贫化。惟独海水蒸发时会造成海水10B的富集，但由于此时硼同位素分馏小，而且与其他因素相比，被海水蒸汽迁出的硼量低，根据计算，海水燕发对古海洋硼同位素组成的影响完全可以忽略不计。     

昂达尔错地区布曲组碳酸盐岩碳氧同位素特征及意义

碳酸盐岩碳、氧同位素对古气候、古环境及成岩流体示踪具重要的指示意义。通过对羌塘盆地南部昂达尔错地区QZ-11井、QZ-12井布曲组岩心观察、薄片鉴定及碳氧同位素分析,结果表明:研究区布曲组是在炎热、半干旱-半潮湿古气候条件下,在台地边缘礁滩环境发育的一套碳酸盐岩沉积;岩性包括灰岩,白云岩及过渡性岩类,白云岩主要发育在高位体系域晚期台缘浅滩微相中,白云岩包括保留先驱灰岩原始组构的颗粒白云岩、泥微晶白云岩及先驱灰岩原始组构不可见的晶粒白云岩;研究区内的碳酸盐岩δ~(13)C_(PDB)分布范围为1.5‰~4‰,δ18OPDB分布范围为-7.6‰~-12.1‰,其中灰岩的δ~(13)C_(PDB)分布范围为1.5‰~2.9‰,普遍高于同期全球海水碳同位素值,推测可能与高位体系域晚期强蒸发及生物繁盛有关,白云岩和过渡性岩类中δ~(13)C_(PDB)分布范围为1.4‰~4‰,说明为继承先驱灰岩中碳同位素组成,局部可能受到白云石化流体的改造;氧同位素组成虽然普遍低于同期海水值,但白云岩中保留先驱灰岩原始组构的颗粒白云岩氧同位素值仍高于灰岩,表明其形成与蒸发环境有关,而细晶白云岩、中粗晶白云岩氧同位素组成呈逐步降低趋势,表明可能受埋藏阶段温度升高的影响。     

新疆彩霞山铅锌矿床硫、碳、氢、氧同位素地球化学

文章通过对彩霞山铅锌矿床硫、碳、氢、氧同位素的研究,探讨了矿床成矿流体来源及演化,揭示了成矿作用过程中的某些重要信息.初步认为矿石中的硫主要来自同化了海水硫酸盐的岩浆硫,同时有少量生物还原硫参与;碳、氧同位素组成指示碳来源于壳幔混合.成矿流体以建造水为主,早期有岩浆水参与.     

中国南海沉积物中有孔虫的氧同位素研究

317-82-25和NS86-43孔岩芯分别取自南海北部和南海南部海底表层沉积物,V24-134孔岩芯取自菲律宾东苏禄海。通过对浮游有孔虫Pulleniatina obliquiloc(?)-late、Globorotalia menardii 和Neogloboquadrina dutertrei 的氧同位素分析,建立了氧同位素阶段,表明约60000年以来南海沉积物中有孔虫的氧同位素变化与世界各大洋相似,但有较大的变化幅度。这种差异可能是南海海水温度在冰期—间冰期较大幅度变化的结果。南海沉积速率明显大于远洋沉积速率,说明南海沉积物主要是陆源的。     

越南岸外晚第四纪上升流与东亚夏季风变迁

通过对南海西部越南岸外１７９５４—３柱状样中浮游和底栖有孔虫的定量分析,结合碳酸钙、有机碳和稳定同位素数据,获得南海西部上升流区近２０万年来的古海洋学记录,进而讨论了晚第四纪东亚夏季风的变迁。结果表明,在间冰期,尤其是末次间冰期,越南岸外出现表层海水古温度低、温跃层浅、生产力高,同时底层海水富营养的现象,说明上升流的存在,且该上升流有从氧同位素５期(ＭＩＳ５期)向１期逐渐减弱的趋势。结合南海现代海流及生产力分布的研究,推断该上升流由东亚夏季风驱动,其强弱的变化说明,东亚夏季风在近２０万年来有间冰期增强、冰期减弱,且从ＭＩＳ５期向ＭＩＳ１期递减的特征。     

二次离子质谱微区原位牙形石氧同位素分析及其在古海表水温记录中的应用

利用生物成因磷灰石的氧同位素信息能够重建古海水温度,尤其是牙形石,结合其在生物地层学上的研究,它的数据解释具有明确的古环境意义。牙形石微小的个体一直是其精确地球化学分析的限制因素。作为对牙形石微区原位氧同位素测试方法的探索研究,本文利用Cameca IMS--1280 型二次离子质谱仪对牙形石进行了微区原位氧同位素组成测试,通过分析得到可靠的古表层海水温度 ( SST) 记录,表明从晚二叠世到早三叠世SST 存在明显的上升过程。相比常规Ag3PO4 实验方法,牙形石微区原位氧同位素分析方法更加快速,而且能够有效避免牙形石易受到污染的部位,获得更为可靠的牙形石氧同位素组成的测定结果。     

四川盆地东北部晚二叠世-早三叠世白云岩与同期海水锶同位素组成的对比研究

在四川盆地东北部14条野外剖面和地下钻井的二叠系长兴组、三叠系飞仙关组和嘉陵江组石灰岩和白云岩岩石学研究的基础上,对其中189个不同类型的碳酸盐样品(包括代表海水的石灰岩样品和在不同成岩阶段形成的各种白云岩样品)进行了锶同位素组成和相应的MgO、CaO和Mn、Sr元素分析,获得了系统的晚二叠-早三叠世海水的锶同位素组成数据并建立了相应演化曲线.在此基础上,对不同地层组/段和不同类型白云岩的锶同位素组成与同期海水锶同位素组成进行了对照研究,取得了如下主要认识:(1)川东北晚二叠-早三叠世白云岩的锶同位素组成与同期海水具有类似的演化趋势,结合白云岩的低锰、高锶特征,说明白云化流体与海水存在显著的亲缘关系,与铝硅酸盐地层无关;(2)白云岩的锶同位素组成与同期海水存在差别,各地层组/段白云岩的87Sr/86Sr比值都不同程度地高于同期海水,但从下往上,即从长兴组、飞2+3段、嘉2段到嘉4段,这种差值逐渐缩小,嘉4段白云岩的锶同位素组成已和同期海水基本一致;(3)川东北长兴组、飞2+3段白云岩形成的时间显著晚于同层石灰岩,白云化流体为时间上更晚的海源流体,但嘉2、嘉4段白云岩的形成时间仅略晚于同层石灰岩,白云化流体来源于非常近同期的蒸发浓缩的高Mg/Ca比值海水,一些嘉4段的白云岩的白云化流体就是同期海水,因而这些白云岩是同生或准同生的;(4)如果把白云化的时间看作白云岩的形成时间,则违背地层叠置原理是川东北长兴组和飞仙关组结晶白云岩的主要特征之一,其形成机制可用非同期海源流体的隐伏回流-对流模式来解释,嘉陵江组白云岩形成机制可用活跃回流-萨布哈模式来解释.白云岩和代表同期海水的石灰岩锶同位素组成的对比为解决白云化流体与海水之间的时间关系提供一种新的研究途径.     

泥盆纪海水的碳、氧同位素变化——来自腕足化石的同位素记录

生物壳体中的碳、氧同位素一直被用来反演地质历史时期海水同位素组成。具有较强抵抗成岩后生作用(低镁方解石)的腕足化石,分布广泛,被认为是反演古生代海水同位素的理想样品之一。本文通过对四川龙门山泥盆纪保存完好的腕足化石碳、氧同位素的提取,建立该时期海水同位素变化曲线,并对其控制因素进行探讨。研究显示：碳同位素组成在~2‰~+2‰(PDB下同)之间变化。其间经历3个旋回,其相对高值分别对应龙门山地区其中3个成礁期。同时因海平面变化不同,碳同位素表现出正偏幅度的不同。表明生物生长以及海平面变化共同控制着海水碳同位素组成,且生物生长对其影响较大。氧同位素组成在4‰~ -10‰之间变化。在埃姆斯阶对应的甘溪组、谢家湾组以及二台子组时期,氧同位素从-10‰逐渐升高到-6‰。但相对于世界其他地区该时期氧同位素偏低-2‰~ -4‰。可能原因是早期处于封闭海洋环境的平驿铺群时期,淡水注入造成海水氧同位素严重偏负。埃姆斯阶全球海平面上升,广海海水同化作用,氧同位素不断上升。从养马坝至小岭坡组时段内,氧同位素在-4‰~ -6‰之间变化,同世界其他地区相当。其幅度变化表明：温度可能是其控制因素。     

腕足化石古温度研究

温度变化研究是理解地球气候系统变化的关键环节之一.通过对海水温度变化的了解,可以系统地了解全球气候演化规律及其驱动机制.由于腕足化石具有保存完好以及分布年限长等优势,提取腕足化石中氧同位素信息进行古生代海水温度变化研究,已成为常用手段,但利用其Mg/Ca比值进行古温度变化的探讨却很少报道.通过对四川龙门山泥盆纪腕足化石中氧同位素以及Fe、Mn、Sr、Mg、Ca等微量元素的提取,结合微体结构观察、阴极发光等实验,在判定腕足化石保存良好的前提下,发现根据腕足化石中Mg/Ca(mmol/mol,下同)比值计算的温度相比氧同位素推算的温度,同生物学、古地理学证据显示的温度更为接近.此结果可能是由于利用氧同位素计算温度时古海水氧同位素未知及其不稳定性造成的.尽管腕足化石Mg/Ca比值温度计同样受海水的盐度以及pH等因素的影响,但计算结果显示,其反演的古温度比较接近真实的温度变化.      

海洋沉积物的锌同位素地球化学及其应用

锌同位素体系是海洋地球化学研究的新示踪剂,应用于示踪海水中锌元素的来源及其运移过程.海洋沉积物作为锌元素重要的"源"与/或"汇",其锌同位素组成的研究有助于理解海洋锌元素的地球化学循环.海洋沉积物记录了海水组成的信息,可以反演古海水锌同位素组成的变化,前提是理解沉积物与海水之间的分馏.对海水及海洋不同储库锌同位素研究进行系统总结,包括河流输入、热液体系、不同类型海洋沉积物(如富碳酸盐的沉积物、陆源硅酸盐碎屑、硅质沉积物、铁锰结核、贫氧-缺氧沉积物)的锌同位素组成,阐述了海洋沉积物锌同位素组成变化在古气候、古环境重建以及古海洋学等领域的应用以及重要性.