党河流域敦煌盆地地下水补给与演化研究

综合应用水文地球化学指标和稳定同位素技术研究了党河流域敦煌盆地地下水补给和演化规律。岩盐、石膏及芒硝等矿物的溶解对Na⁺、Ca²⁺、Cl^-及SO₄^2-离子浓度影响较大。阳离子交换作用明显,地下水中Mg²⁺和Ca²⁺浓度增加,并与碳酸盐发生沉淀,导致HCO₃^-减少。地下水的δ¹⁸O值介于-12.1‰~-7.5‰,δ²H值变化范围为-84.3‰~-61.5‰,指示了盆地不同地带地下水补给来源不同。潜水δ¹⁸O和δ²H数值随着地下水径流路径方自西南到东北越来越富集,反映了蒸发浓缩效应,南湖、盆地南部潜水同位素与河水相近,体现了现代补给。相比之下,承压水稳定同位素相对贫乏,指示过去寒冷时期的补给。该研究可以为敦煌区域地下水资源规划和管理提供一定的借鉴意义。     

河北坝上地区湖泊沉积物记录的中全新世干旱气候

根据位于典型草原带的河北坝上地区白诺尔及毗邻的内蒙古乌兰诺尔湖泊沉积物的K、Na、Ca、Mg等化学元素组成、总有机碳(TOC)与氧同位素(δ¹⁸O)的分析,以(K+Na+Ca+Mg)/(Fe+Mn)值指示干旱度,1δ8O值指示夏季风的强弱,TOC值指示湖区植被状况,探讨了该地区¹⁴C测年9.8~5.3 ka B.P.以来的气候变化与环境变迁。结果表明:两个剖面所记录的气候变化趋势相近,¹⁴C测年7.0~5.7 ka B.P.为偏干期。反映夏季风强弱的氧同位素指标与干旱程度的变化没有明显的对应关系,说明夏季风引起的降水量变化不是气候干湿变化的主要影响因子,温度升高导致的蒸发加强可能对气候干旱化的影响更加明显。     

西江河口段溶解无机碳稳定同位素组成的时空变化

从2006 年9 月至2007 年6 月间对西江河口段溶解无机碳稳定同位素组成(δ¹³CDIC) 及 其相关的水体理化参数进行了一个水文年的季节性采样调查。夏、秋两季δ¹³CDIC 平均值(-13. 91‰、-13.09‰) 小于春、冬季节(-11.71‰、-12.26‰), 呈现出明显的季节性。δ¹³CDIC 与温度 呈负相关(p = 0.000; r = -0.646), 而与氧化还原电位正相关(p = 0.000; r = 0.569), 表明河段 表层水体δ¹³CDIC 受到季节性变化的水体理化性质等河道有机质氧化分解条件的控制; 夏季洪水期δ¹³CDIC 与航测距离呈正相关, 而春季枯水期的δ¹³CDIC 与航测距离负相关。δ¹³CDIC 的这种时空变异证明了研究河段河- 海作用过程影响了水体的理化性状进而控制了河道表层水体DIC 的性质。研究河段δ¹³CDIC 的上述时空分布规律与流域所处的地理环境关系密切, 汛期的夏季受陆源有机质的强烈分解作用的影响, DIC 的同位素组成向海洋方向变轻; 枯期的春季因海洋作用加强以及咸潮的入侵, 河道DIC 的同位素组成向海洋方向变重。     

雅鲁藏布大峡谷羚牛牙齿珐琅质碳、氧同位素组成及其环境意义

以雅鲁藏布大峡谷的羚牛为主要研究对象,讨论其牙齿珐琅质羟基磷灰石结构碳酸盐的碳、氧同位素组成与生活环境之间的关系。羚牛牙齿的碳同位素组成分布范围相当宽,且随着栖息地海拔高度的增加而变重,反映了食谱中C₄植物从无到有、由少到多的变化趋势。C₄植物含量最高可能达到70％。这一变化与当地自然带的划分相吻合。羚牛牙齿珐琅质结构碳酸盐的δ¹⁸O值分布范围较窄,与海拔高度之间没有明显的相关性。氧同位素分馏可能与水源和物种均有关。     

广西北部山地沼泽20 ka以来的 碳同位素组成与气候变化

根据广西北部山地泥炭沼泽沉积的有机碳同位素组成、TOC和C/N等古气候指标对末次盛冰期以来该区植被与气候演变过程进行研究,结果发现：末次盛冰期（21―14 cal. ka B.P.）偏正的δ13Corg数据反映了山地植被面貌曾发生显著变化,指示冰期气候的冷干变化,但并未导致山地森林向地带性草地退化,C3植物仍占优势。沉积物岩性和TOC等数据表明：在14―10 cal. ka B.P.期间沼泽湿地逐渐形成,指示了东亚夏季风降雨的增强,与石笋指示的季风增强起始年代基本一致。冰消期碳同位素曲线负偏的变化要早于TOC指示的泥炭沼泽堆积,即10―9 cal. ka B.P.前后富有机质的泥炭堆积进入旺盛期。碳同位素组成在9―8 cal. ka B.P.存在一个正偏的变化波动,可能与8.2 ka降温事件或局地物源输入变化有关。7.0―2.8 cal. ka B.P.期间古田湿地的有机质输入较高,碳同位素偏负,指示气候暖湿。从1.7 cal. ka B.P.至今,δ13Corg值的再次正偏可能指示夏季风强度减弱,但考虑到该阶段为人类农业活动快速发展期,因此不排除人为因素的影响。此外,末次盛冰期广西山地与雷州半岛沿海低地的碳同位素值对比发现：沿海平原区与华南山地的沉积记录存在明显差别,其主要原因是山区因山地降雨效应使山区的湿度即便在盛冰期也能保持较高水平;而低地平原冰期阶段的降雨则显著减少,加上平原区较高的蒸发量使干旱程度增加,C4草本也相应增多。实际上,影响亚热带山地沼泽δ13Corg值变化的原因比较复杂,在利用δ13Corg值推论古气候时需要同时考虑气候因素和湿地沉积体的物源及其地貌环境等背景。     

白令海北部陆坡全新世以来的生物标志物记录及其古环境意义

通过白令海北部陆坡区B2-9站位沉积物柱样高分辨率的生物标志物(菜子甾醇、甲藻甾醇、长链烯酮、n-C30-diol)提取和分析,获得了近1万年来浮游植物群落和初级生产力、高碳烷烃输入与陆源植被变化等相关记录,研究结果显示,全新世以来表层浮游植物和初级生产力都经历了"高-低-高"的变化过程,并具有明显的阶段性,可能受控于陆架坡折处海冰的分布、上层海洋营养盐供应和全新世气候与环境的变迁;浮游植物群落结构较为稳定,硅藻是初级生产力的主要贡献者,甲藻次之,颗石藻和黄绿藻比前两者低了1个数量级,硅藻与甲藻之间具有明显的竞争关系,前者明显占据优势,是白令海有机碳汇的主要贡献者;正构烷烃总量分别在7.8 ka BP,6.7 ka BP和5.4 ka BP,经历了3次阶梯状的下降过程,并呈现出4个相对稳定的阶段,其主要受控于早全新世海平面上升以及周边陆地植被源区的气候与环境变化;正构烷烃分子组合特征显示其来自陆地高等植物、且陆源植被结构较为稳定,木本植物占据优势;单体碳同位素研究表明正构烷烃的主碳峰为n-C27,对烷烃总量的贡献最大,可能与当时陆源繁盛的木本植物及输入有关,含量较高的n-C23则可能主要来源于北半球沿海广泛分布的一类沉水植物。     

赣江上游河流水化学的影响因素及DIC 来源

对赣江上游38 处水体采样点的水化学特征和溶解无机碳稳定同位素的分析, 发现其总溶解质浓度较低, 其中, 阳离子以Na⁺、Ca²⁺ 为主, 阴离子以Cl^- 和HCO₃ ^- 为主, Si 的浓度较高, 表征了典型硅酸盐地区河流的水化学组成特征。通过海盐校正分析得出, 研究区大气降水对河水溶解质的贡献率为11.5%, 扣除降水的贡献部分, 利用主成分分析的方法, 计算得出赣南流域受硅酸盐岩风化作用强烈, 同时由于受附近盐矿的影响, 蒸发盐岩的风化作用显著。另外, 根据δ¹³C 溶解无机碳DIC 的测量值约为-8.35‰~-13.74‰, 平均为-11.65‰, 利用质量平衡计算得出, 研究区DIC 的主要来源, 约68.5%来自于土壤CO₂, 31.5%来自于碳酸盐矿物的溶解, 进而得出流域岩石化学风化过程消耗的土壤CO₂ 为2.11×105 mol/yr·km², 来自碳酸盐本身的HCO₃ ^-含量为9.6×104 mol/yr·km²。由于地理位置和流域环境以及人为因素的差异, 各支流DIC 来源的比例亦有所差异。     

岷江上游河谷土壤发生的空间分异及环境意义

分析了岷江上游河谷沿岸及九顶山西北坡表层土壤粒度、氧化铁、有机质、碳酸盐、pH、有机碳同位素、阳离子交换性、粘土矿物等理化性质。结果表明,三江至映秀段土壤具有较高的粘粉比、铁游离度及粘粒和有机质含量,而碳酸盐含量、pH和有机质δ¹³C值相对偏低,说明土壤发育较好、淋溶作用较强,反映了气候湿润和植被以乔木为主的环境特征;草坡至凤仪段土壤颗粒较粗、碳酸盐含量和pH较高,而铁游度和有机质含量较低,有机质δ¹³C值偏重,反映出干旱的气候和以C₄植被为主的环境特征。九顶山西北坡土壤随海拔的增加粘粉比、有机质含量增大,出现纤铁矿而方解石缺失,反映干旱河谷区高海拔气候湿润;而海拔低于2 000 m的土壤粘粉比和粘粒、有机质含量较低,方解石含量和pH值较高,指示了干旱的气候特征。     

腾格里沙漠南缘土门剖面末次间冰期5e的主量元素特征及其记录的古气候

腾格里沙漠南缘地处中国西北沙漠与黄土交错带,也是东亚冬季风与夏季风交替控制的过渡地带,其对全球气候变化十分敏感,是研究古气候与古生态的理想地点。选择该区域一典型剖面即"土门剖面"(TMS)为代表,通过野外考察、采样和室内采用X-射线荧光光谱仪进行主量元素测试,探讨了以该剖面主元素氧化物为气候代用指标指示的腾格里沙漠沙漠南缘末次间冰期5e(MIS5e)的古气候变化。年代相当于MIS5e的土门剖面末次间冰期5e层段(TMS5e)由16层风成砂、11层湖积黄土和5层湖相构成,记录了14.5个风成砂与湖相或和湖积黄土构成的沉积旋回与元素旋回。分析结果显示,该层段8种主量元素的含量高低依次为:SiO₂ >Al₂O₃ >CaO >TOFE(FeO+Fe₂O₃) >K₂O >MgO >Na₂O >TiO₂,平均值依次为64.11%、11.31%、5.15%、4.08%、2.37%、2.26%、2.01%、0.41%。这些主量元素在TMS5e层段的垂直方向上呈两组镜像对称变化:一组为SiO₂,其含量在风成砂层位显峰态,而在湖相和湖积黄土层位显谷态;另一组为Al₂O₃、TOFE、CaO、MgO、Na₂O、K₂O、TiO₂,它们在风成砂层位呈谷态,在湖相和湖积黄土层位显谷态。土门剖面TMS5e层段的主元素氧化物指示的MIS5e腾格里沙漠南缘的气候是不稳定的,经历了14.5次暖湿与冷干交替的气候波动,且可划分为TMS5e5(139~129.30 ka BP)、TMS5e4(129.30~124 ka BP)、TMS5e3(124~119.50 ka BP)、TMS5e2(119.5~116.5 ka BP)和TMS5e1(116.5~113.70 ka BP)等5个亚段,其在时代上与末次间冰期5eGRIP冰芯δ¹⁸O记录的5个阶段具有遥相关关系。该研究深化了对我国西北季风边缘区MIS5e古气候状况的了解,也为国际上仍有争议的"MIS5e气候是不稳定"的理论观点提供了有力的地质证据。     

黄土碳酸盐碳同位素环境意义讨论

黄土碳酸盐碳同位素广泛应用于第四纪气候环境变化的研究中,以往的大多数研究中无论是利用钙结核、次生碳酸盐还是成壤碳酸盐,认为其反映了C4植物的丰度。黄土高原碳酸盐碳同位素表现为黄土层高,古土壤层中低,即黄土层中C4植物丰度高于古土壤层。然而,这样的结果和黄土有机碳同位素得到的结果矛盾,有机碳同位素的结果表明温度对C4植物的分布起到了决定性作用。由于有机碳同位素对植物类型的反映更为直接而可靠,因此碳酸盐碳同位素反映C4植物丰度存在疑问。对黄土高原黄土碳酸盐碳同位素的系统概括后认为,第四纪期间黄土碳酸盐碳同位素与C4植物有直接联系,但C4植物丰度不是唯一决定性的因素,碳酸盐碳同位素的指示意义存在复杂性。在黄土高原地区,植被发育程度、与大气CO2交换程度、植被本身的碳同位素值的变化以及原生碳酸盐的影响等因素都会对碳酸盐碳同位素产生影响。由黄土碳酸盐碳同位素的讨论可延伸到不同土壤碳酸盐碳同位素揭示的环境指示意义,不同的土壤环境,其气候条件、植被类型及发育程度、大气CO2的交换情况、微生物的活动及土壤次生碳酸盐受原生碳酸盐溶解的影响等因素都会对碳同位素产生不同程度影响,哪种或哪几种因素产生主要作用,在不同区域土壤环境中是不一样的。具体研究中需确定影响的核心因素,才能确定碳同位素的环境指示意义。     

西南极菲尔德斯半岛海豹粪土沉积物有机地球化学特征

本文研究了位于西南极菲尔德斯半岛海豹粪土的沉积泥芯HN1的分子地球化学组成特征.HN1沉积物的正烷烃以短链及n-C23为主,主要来源可能为湖相沉积的藻类、细菌和苔藓的输入.醇类组分以高浓度的植物甾醇和粪便甾醇为主,分别代表了植被和海豹粪土沉积的输入,指示了研究区域历史时期的生态变化.脂肪酸组分偶奇优势明显,以C16,C...     

西沙群岛琛航岛全新世珊瑚礁的起始发育时间及其海平面指示意义

以西沙群岛琛航岛珊瑚礁钻孔为材料，通过高精度铀系测年技术测定了全新世底界的年代；同时利用MAT-253同位素质谱仪和电感耦合等离子体质谱仪测定了0~20 m层段δ¹³C、δ¹⁸O和锶元素的质量分数，以U-Th年龄为基础，结合δ¹³C、δ¹⁸O和锶元素的质量分数均在16~17 m之间明显降低这一特点，得到琛航岛全新世珊瑚礁的起始发育时间为距今7 900 a前，不整合于晚更新世的珊瑚礁体（年代老于110 ka）之上，全新世礁体的厚度为16.7 m。考虑研究区域新构造活动相对稳定，以及南海现代珊瑚礁的礁坪面与大潮低潮面基本一致，琛科2井的钻孔井位高于现代礁坪约2.9 m，推测其起始发育时的位置在现代海平面大潮低潮面之下约13.8 m，即西沙群岛海域7 900 a前的海平面在现代海平面以下约13.8 m，近7 900 a以来海平面上升了至少13.8 m。这一结果为理解全新世南海珊瑚礁的发育历史及海平面变化提供了新的信息。     

南京江北地区晚更新世末期以来泥炭层δ13 C记录的古气候变化

对南京江北地区林峰桥剖面晚更新世末期以来的两个泥炭层有机碳同位素测定结果表明,上部泥炭层和下部泥炭层δ¹³C值皆较低(≤-23.79‰),部泥炭层的δ¹³C值明显高于下部泥炭层。结合其它研究可知,该区全新世大暖期稳定暖湿鼎盛阶段的校正年代约在8.2~7.0 ka B.P.,在此阶段前后,表现为持续时间相对较短的低温气候环境。12.8~12.1 cal.ka B.P. 该区气温高低波动频繁期。12.8~12.7 cal.ka B.P.和12.6~12.2 ka B.P.两时段气温较低;2.7~12.6 cal.ka B.P. 阶段气温较高。12.2~12.1 cal.ka B.P. 表现为Younger Dryas之后气候的迅速增暖,可视为该区全新世开始的标志。     

北极新奥尔松(Ny-lesund)地区环境中有机碳组成来源的初步分析

对2010年8月从北极新奥尔松地区(Ny-lesund)中国黄河站附近所采集的土壤、沉积物和苔藓进行整体指标[OC%,TN%,δ13C(‰)]和木质素(lignin-derived phenols)分析;并对土壤和沉积物进行粒度分析。结果显示OC%与TN%具有相同的来源;但是粒度并不是控制有机物分布的主要因素。数据显示当地木质素主要来自当地的维管植物和苔藓,但是可能会受到当地动物或者微生物的影响。木质素的降解参数(Ad/Al)v值的大小顺序为沉积物土壤苔藓,可能是由于苔藓的表面吸附了细颗粒的煤炭,但是缺少14C数据,无法定量计算煤炭对环境中有机碳的贡献;另外一个降解参数肉桂基酚类两种单体(CAD/FAD)比值由苔藓、土壤、沉积物依次降低,反映出成岩作用增强,木质素降解程度增加。综合OC%、TN%、δ13C(‰)和木质素数据,中国北极黄河站周围环境中的有机碳来源主要为当地的苔藓和维管植物,也有可能吸附了一些煤颗粒,但是由于技术手段的限制,煤炭的贡献在当前的数据解析下无法定量评估。     

黄土高原黄土稳定同位素与古季风研究进展

黄土高原黄土-古土壤完好地记录了过去环境信息,进入90年代以来,在利用碳、氧同位素作为气候替代指标研究古植被、降雨量、古环境温度及古季风演化方面取得了长足的进展,文章就这方面的主要研究成果作了综合分析与评述。     

基于水化学和稳定同位素定量评价巴音河流域地表水与地下水转化关系

以分析青海巴音河流域地表水与地下水转化关系为目标,2016年8月,沿巴音河采集了23组地表水样、13组地下水样和9组泉水样,室内分析得到了其对应的主要水化学离子和氘氧稳定同位素数据,运用统计分析、Piper三线图、Gibbs图分析了流域水化学特征;以溶解性总固体（TDS）、氯离子（Cl^-）和氧同位素（δ¹⁸O）作为示踪剂,定性分析了巴音河沿程地表水与地下水的转化关系;基于质量平衡法,运用δ¹⁸O定量计算了巴音河沿程地表水和地下水之间的转化量。研究结果表明：TDS、Cl^-、δ¹⁸O可用于定性分析巴音河流域不同河段地表水与地下水之间的转化关系,定量评估其转换强度;巴音河流域地表水和地下水的水化学类型主要为HCO₃·Cl-Ca·Mg,地下水水化学类型更为多样,地表水受控于岩石风化作用,地下水与泉水受到岩石风化与蒸发作用的影响;地表水与地下水水力联系密切,沿巴音河流向,二者相互转化频繁,上游河段,地下水主要接受地表水渗漏和沿途侧向径流补给,补给比例分别为65.33%、34.67%,至黑石山水库上游,地表水接受上游地下水和溢出泉水的补给,补给比例分别为49.54%、50.46%;中游河段,地下水接受地表水和北部山区侧向径流补给,补给比例分别为65%、35%;下游河段,地表水接受地下水和泉水补给,补给比例分别为53.12%、46.88%。研究结果有助于建立流域水循环模式、揭示水资源形成机制,可以为巴音河流域水资源可持续开发利用和生态环境保护提供理论和技术支持。     

福建仙山泥炭距今1400 a以来的α-纤维素δ13C记录及其气候意义

基于对福建屏南仙山泥炭沉积物中物理化学性质十分稳定的α-纤维素的提取及其碳同位素分析,重建了研究区距今1 400 a以来的气候演化历史。研究结果显示：仙山泥炭钻孔中α-纤维素δ¹³C值的变化范围为-26.6‰~-11.3‰,其大幅度的波动特征主要与区域降水控制的盆地沉积环境变化有关,当降水偏多时盆地积水形成类似湖泊的水下沉积环境,沉积物中有机质主要来源于δ¹³C值偏重的沉水植物;反之则以δ¹³C值偏轻的沼泽植物为主。依据AMS¹⁴C测年的结果,距今1 400 a以来研究区经历了气候偏湿（AD 600~910年）-偏干（AD 910~1640年）-偏湿（AD 1640年至今）3个变化阶段。在数十年至百年时间尺度上,纤维素δ¹³C记录中出现的降水减少时期与太阳活动极小期（中世纪极小期、欧特极小期、沃夫极小期、史波勒极小期、蒙德极小期和道尔顿极小期）一一对应,两者呈现正相关关系,揭示太阳活动的减弱是控制研究区降水减少的主要因素,为预测区域降水变化趋势提供了依据。