南海表层沉积物与沉降颗粒物中有机碳的δ13C对比研究及其古环境再造意义

对南海表层沉积物与沉降颗粒物有机碳的δ13C进行了对比研究,从古环境再造方面探讨了陆源和海源对南海表层沉积物的贡献。南海表层沉积物有机碳的δ13C比沉降颗粒物中有机碳的δ13C偏重表明,Suess效应对南海现代过程的影响不可忽视,两者的δ13C差值反映了Suess效应对南海现代过程的影响程度。利用两者的δ13C差值,对现代陆源和海源有机碳的δ13C进行修正后,计算得到,在南海陆架周围表层沉积物的有机碳中,陆源的比例为48%,海源的比例为52%;在远离陆架的表层沉积物的有机碳中,陆源的比例为14%,海源的比例为86%。     

长江口沉积物碳氮元素地球化学特征及有机质来源分析

根据对长江口水下三角洲上部(CJ16)和口门浅滩(CJ19)柱状样的粒度、总有机碳(TOC)、总氮(TN)和有机碳同位素(δ13C)以及长江口表层样TOC的测定,得出其粒度及碳氮元素特征,利用C/N和δ13C分析有机质来源及不同来源的贡献率。研究结果表明:(1)沉积物中有机碳含量在0.19%～1.17%之间,CJ16柱中有机碳含量比CJ19柱略高;总氮含量均比较少,且变化幅度小;C/N比值在5～17间变化;CJ16柱的δ13C值在24.70‰～22.86‰间变化,CJ19柱为24.88‰～22.37‰,且CJ19柱δ13C值在36 cm以上段较下段明显增大,推测可能与南汇边滩互花米草(C4植物)的引种有关;(2)长江口表层沉积物TOC的含量范围为0.17%～1.16%,平均值为0.52%;(3)粒度特征显示长江口主要以粉砂和粘土为主,砂含量较少,粒度与长江口TN、TOC含量有较好的相关性;(4)C/N和δ13C值的特征均显示该区有机质为陆源和海洋混合,利用C/N比值估算出来自陆源的有机碳比例在CJ16柱约为40%,而在CJ19柱中约为60%;根据δ13C值估算出CJ16柱陆源和海源两种有机质来源几乎是各占一半的比例,CJ19柱来自陆源的有机碳占总有机碳的60%,与用C/N比值法测得的结果较一致。上述结果显示长江口的不同空间位置碳氮元素分布特征不同,沉积记录受到粒度、河口区物源的影响,还受到陆源和海源不同有机质来源输入的影响。     

北极楚科奇海-北白令海表层沉积物陆源有机质示踪与埋藏效应

大陆边缘贮存了全球海洋约80%以上的沉积有机碳,在海洋埋藏的有机质中占有至关重要的地位,同时,其也是陆源有机质的一个重要汇区。北极陆架是全球最大的陆架,因而,弄清楚北极沉积物中有机质的分布与来源,对增进全球碳循环的认识具有重大意义。目前北极在有机质来源方面的研究还较少,且所使用的指示参数较为单一[1]。由于大陆边缘沉积有机质的复杂性以及各个指示参数(包括整体性参数和生物标志物)本身的限制,多参数估算有机质来源的工作变得越来越重要。本文旨在应用多参数指标(有机C/N值,有机碳稳定同位素δ13C和BIT指数)示踪陆源沉积有机质,从而进一步了解楚科奇海和白令海北部陆源有机质的埋藏过程。表层沉积物样品来自西北冰洋楚科奇海与北白令海的20个站位的箱式表层样品。样品采集后置于-20℃冰柜中保存,带回实验室进行上述参数的分析。有机碳氮以及有机碳稳定同位素δ13C的测定分别使用Elementar元素分析仪(德国)以及Thermo的同位素比质谱仪(美国)。BIT指数是甘油二烷基甘油四醚酯(GDGT)中土壤来源的支链GDGT与海洋来源奇古菌醇Crenarchaeol的比例,可以指示土壤有机质在沉积有机质中的含量[2]。GDGT萃取液通过高效液相色谱质谱仪进行测定。研究区有机C/N值高值出现在白令海东南和楚科奇海南部;有机碳稳定同位素δ13C值分布情况与C/N值相似,偏轻的同位素值分布在研究区域东侧。根据支链GDGT的含量与奇古菌醇含量计算得到的BIT指数平均值约为0.150,分布为在东部较高,且在北部靠近海盆方向逐渐降低。这个结果也与王寿刚等(2013)[3]和Park等(2014)[4]的结果相近。结合上面的结果,通过二端源混合模型可以计算沉积有机碳中陆源有机碳的相对含量。δ13C值的计算结果与Naidu等(2000)[1]的相近,他们得到的海源比例约为50%。有机C/N比值计算的陆源有机质含量较低,这可能与矿物吸附的无机氮或者沉积物中微生物的降解有关。而BIT指数计算的值是最低的,这与Hopmans等(2004)[2]所述的相一致,即BIT指数指示的是一个土壤来源。以上陆源有机质的分布与研究区分布在东西侧的阿纳德尔流和阿拉斯加沿岸流密切相关。     

云南抚仙湖沉积物有机质来源与时空变化特征

为揭示抚仙湖沉积物总有机碳(TOC)和总氮(TN)的时空分布特征及其主要来源,对抚仙湖表层沉积物和沉积物柱芯的TOC、TN和有机碳同位素组成(δ13Corg)进行了分析。结果表明,表层沉积物的TOC和TN含量分别为2.02%~3.40%和0.16%~0.36%;沉积物柱芯的TOC和TN含量分别为0.41%~6.63%和0.08%~0.77%,呈现出北湖高南湖低、表层高底部低的分布特征。内源有机质是抚仙湖沉积物中有机质的主要来源,不同湖区外源有机质的输入差异明显,其中南湖沉积物有机质中陆源比例较高。沉积物柱芯C/N值从底部到表层逐步增大,表明抚仙湖沉积物有机质中陆源有机质所占比例持续增加。与内源有机质相比,外源有机质输入增加更快,指示流域内人为活动增强导致流域侵蚀和水土流失加剧。     

东海内陆架有机碳的源—汇过程及其沉积记录

大陆边缘海是不同来源、不同性质有机碳沉积和埋藏的主要场所,在全球碳的生物地球化学循环过程中具有重要地位。东海内陆架接收大量陆源有机碳,并且具有较高的海洋生产力,是研究沉积有机碳来源、输运和埋藏的理想场所,已取得大量研究成果。在对相关文献进行系统整理的基础上,以沉积学的视角对前人研究成果进行了梳理,旨在为后续相关研究提供参考。全样分析（如TOC/TN、δ13C等）和生物标志化合物（如正构烷烃、甾醇类、木质素等）方法揭示东海内陆架有机碳的来源受沉积环境影响,由海向陆方向陆源组分整体显著增加,并具有季节性特征。东海内陆架沉积物在沿岸方向具有“夏储冬输”的宏观输运格局,该动力过程影响着陆源有机碳沿岸的输运路径和最终归宿;在东海29° N附近存在一个“舌形”的跨陆架输运通道,可能会存在陆源有机碳的跨陆架输运,影响深海有机碳的源—汇过程;另外,人类活动和极端气候事件也显著影响东海内陆架沉积物和有机碳的沉积过程和沉积记录,需要进一步研究。东海内陆架泥质区是陆源有机碳的重要埋藏区域,其埋藏效率受区域沉积有机碳含量和沉积速率控制,并与早期成岩过程中有机质矿化路径有关。沉积物中埋藏有机碳的地球化学特征可以用来重建长时间尺度的海平面变化、初级生产力、古海洋和古气候演化等,相关研究为理清东海内陆架地质历史时期的环境演化提供了依据。     

中国西部、东北地区湖泊沉积物中碳酸盐碳、氧和有机碳同位素组成及与环境的响应

湖泊沉积物中碳酸盐碳、氧和有机质碳同位素组成受湖泊环境介质的控制,可以有效地指示环境演化过程。通过对中国东北和西部青藏高原、新疆现代湖泊表层沉积物的碳酸盐的碳、氧同位素组成(δ13C、δ18O)、有机碳同位素组成(δ13Corg),以及有机质含量(TOC)、C/N分析研究,发现当湖泊中以浮游植物来源有机母质为主时,其δ13Corg为-30‰~-23‰;以硅藻为主的藻类来源时,δ13Corg为-30‰~-16‰;以挺水植物来源,δ13Corg为-30‰~-24‰;沉水植物来源,δ13Corg为-24‰~-16‰;以水生植物和陆生植物来源为主时,δ13Corg为-30‰~-20‰;当以陆生植物来源为主时,其δ13Corg为-26‰~-24‰。当西北地区半封闭湖泊表层沉积物中碳酸盐含量大于30%时,湖泊表现出δ13C、δ18O之间较好的正相关性,TOC主要以内源有机质来源为主。     

末次冰期以来南海北部沉积有机碳记录及其古植被环境信息

末次冰期以来南海北部深海沉积物中陆源植被碎屑来源及其指示的植被类型变化等一直存在争议.正构烷烃比值、正构烷烃碳同位素(δ<'13>C<,alk>)及总有机碳同位素(δ<'13><,TOC>)等有机碳指标的应用可能为之提供新的证据.南海北部MD05-2905岩芯中正构烷烃比值C31/C27,C31/(C31+C27+C2...     

黑潮与毗邻陆架海域的碳交换

作为沟通陆架边缘海与开放大洋的北太平洋西边界流,黑潮对毗邻中国陆架海域碳循环有着不可忽视的影响。分析总结了黑潮与毗邻陆架海域海水中溶解有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)、溶解无机碳(DIC)和颗粒无机碳(PIC)分布与交换的现有研究成果。分析表明,黑潮通过表层水涡旋、入侵以及次表层以下水体上涌等形式携碳进入毗邻陆架海域。在黑潮与毗邻陆架海域,DOC和POC的分布受生物活动、水团混合以及沉积物—水界面相互作用的共同影响,表层与陆架水中含量较高,DIC受海水碳酸盐体系平衡影响,表层含量低于底层,在陆架海域与上升流区有高值,PIC含量较低。在台湾东北海域,DOC,POC和DIC由东海陆架海域向黑潮有净输出,输出量分别为2 431×109,1 051×109和21 733×109mol C/a,PIC通过陆架源悬浮颗粒物向黑潮主流输送,通量为1 852×109mol C/a。DOC,POC和PIC由南海经吕宋海峡向黑潮有净输出,输出量分别为2 652×109,1 009×109和230×109mol C/a,但DIC由黑潮向南海有净输出,通量为13 005×109mol C/a。台湾海峡碳循环受黑潮输运的影响,但影响机制及过程至今并不清楚。因此,黑潮与毗邻陆架海域的碳交换过程研究还有若干重大科学问题亟待解决,尚需深入系统的研究。     

辽东半岛东岸泥区有机碳来源及其对流域和海岸环境变化的响应

通过对北黄海中北部31个表层样和LD柱样中的沉积物总有机碳、总氮、碳稳定同位素、氮稳定同位素和木质素的测定,分析了该区域有机物的来源、分布特征及其对人类活动和流域变化的响应.结果表明,辽东半岛东岸泥质区表层沉积物中的有机物整体上以海源为主,陆源有机物则主要来自近岸中小河流的输入.C/N比值、沉积物干样中的木质素含量∑8值和有机碳中的木质素含量Λ8值均呈现出随离岸距离增加而逐渐减小的趋势,表明陆源有机物含量由陆向海逐渐减少;受C4植物的影响,δ13C值在辽东半岛东岸泥质区的近岸地区更加正偏.木质素参数S/V比值、C/V比值和木质素酚类单体植被指数(ILPV)进一步表明,陆源有机物主要来自被子植物的草本组织和木本组织.LD柱样的参数变化显示,1780年以前,辽东半岛东岸泥质区沉积环境稳定,人类活动干扰较少,且沉积物中的有机物主要来自海源有机物的贡献;1780–1865年,受人类活动的影响,径流输入的陆源碎屑含量先增加后减少,导致有机物含量呈现出相同的变化;1865年以后,由于养殖和港口建设等经济活动导致水体富营养化,来自海源有机物的贡献增加,进而造成有机物含量上升.此外,木质素降解参数(Ad/Al)S和P/(V+S)显示研究区木质素经历了较高程度的氧化降解和去甲基或去甲氧基降解.     

长江口区有机碳同位素地球化学

本文将有机碳稳定同位素方法用于研究长江口和东海中的颗粒有机碳的来源和运移。洪水期中采集的颗粒有机碳的δ~(13)C范围为—25.4——19.7×10~(-3),这说明在河口区中河流有机碳与海洋有机碳的混合作用。枯水期样品δ~(13)C值的范围是—26.6——23.7×10~(-3),表明陆源有机碳占优势。东海陆架区沉积有机碳的δ~(13)C值呈现出一个较窄的数值范围(—22.9——20.8×10~(-3)),说明它们主要是海洋性来源。     

绿素对西北冰洋海源有机碳埋藏的指示意义

依托于2003年第2次北极科学考察航次,对西北冰洋25个表层沉积物样品用高效液相色谱仪(HPLC)进行绿素(chlorin)分析。结果显示,绿素含量值为0.04~125.29μg/g,平均18.92μg/g,远高于世界其他海域。楚科奇海陆架区绿素含量高,表明整体具有高的生产力。高营养盐的阿纳德尔流和白令海陆架流的输入促进了浮游植物的生长,加大了海源有机碳在楚科奇海陆架区的沉积,也加大了沉积绿素的输入。加拿大海盆区绿素含量低,主要因为海盆区营养盐含量低,加上海冰覆盖(光限制),藻类生产力低;另一个因素是,海盆区水深较大,绿素在沉降过程中更容易降解,不易保存在沉积物中。通过上层水柱中叶绿素积分与表层沉积绿素的对比也可以看出,陆架区的生物量普遍高于海盆区。由于时间尺度的不同,楚科奇海上层海洋叶绿素分布(代表瞬时)和表层沉积绿绿素分布(代表几年至十几年平均)存在空间差异。而总有机碳归一化处理后的绿素与有机碳的比值,则与海源有机碳的百分含量有较好的相关性。经过归一化以后的沉积绿素与有机碳比值可以为长时间尺度下北冰洋上层海洋生态环境变化提供重要的信息。     

沉积过程中有机碳及Globigerinoides ruber氧、碳同位素变化特征--以南海南部为例

由水体到沉积物,不同沉积阶段的沉积过程也有所不同。通过对比南海南部（SCS-S）水体沉降颗粒物、海底表层沉积物和岩芯柱状沉积物（上部3 m）中Globigerinoides ruber氧、碳同位素（δ18O、δ13C）值和有机碳（TOC）含量及堆积速率的变化,系统分析了TOC、δ18O、δ13C等环境演变指标参数在沉积过程中的变化特征。结果显示:1）整个沉积过程中,TOC及同位素等环境演变指标参数的变化情况并不一致。不过,由下层水体沉降到海底表层的过程中,TOC及堆积速率（分别由4.20%、0.38 g/（cm2·ka）下降到1.182%、0.039 g/（cm2·ka）、δ18O、δ13C值（分别偏重0.196 ‰、0.855 ‰） 均出现了明显变化。而一旦形成表层沉积物并被埋藏覆盖形成海底沉积物层（以岩芯柱状沉积物代表）以后,在不考虑冰期-间冰期气候旋回的影响下,除TOC外,δ18O、δ13C值等则基本保持不变;2）不同沉积阶段,TOC含量变化与δ18O、δ13C值的相关性分析表明,岩芯柱状沉积物中TOC含量变化与δ18O、δ13C变化之间的相关性最为明显,特别是TOC含量与δ18O 变化间呈显著正相关（r=0.74）,即由下层水体到表层沉积物这一沉降过程中,TOC含量与堆积速率的突变及其对应的底层水中溶解氧（O₂）、二氧化碳（CO₂）含量变化可能是诱导δ18O、δ13C大幅偏重的主要因素。因此,利用TOC等指标参数进行古环境变化分析时有必要考虑不同沉积过程的影响。     

南海ODP1143站底栖有孔虫Cibicidoides与Uvigerina稳定氧碳同位素值的均衡试验

从南海南部ODP184航次1143站上部合成深度190.77m共1992个样品中, 由老到新挑选了64个样品, 测试了同一样品中底栖有孔虫Uvigerina peregerina与Cibicidoides wuellerstorfi的δ18O和δ13C值, 结果表明1143站U.peregerina与C.wuellerstorfi的δ18O差值的平均值约为(0.614±0.07)×10-3, 而δ13C差值的平均值约为(0.692±0.04)×10-3.1143站U.peregerina与C.wuellerstorfi的δ18O差值与大西洋和东太平洋的标准差值0.64×10-3比较接近, 而δ13C的差值却比大西洋和东太平洋的标准差值0.9×10-3轻0.2 08×10-3, 可能是由于南沙珊瑚礁区较低的生产力缩小了沉积物与海水之间的δ13C的差异而引起的.该均衡试验为南海甚至西太平洋的古海洋学研究提供了上述2种底栖有孔虫氧碳同位素值转换的标准.      

以Al/Ti比值为地球化学示踪剂反演海洋古生产力的研究进展

地球化学家通常用Al对其它重金属进行归一化以校正沉积物来源、粒度、矿物组成等方面的影响,因此现代海洋沉积物样品中Al、Ti含量的结果主要用于定量描述陆源输送的贡献。近期研究结果发现,在受陆源物质输送影响较小,沉降颗粒主要以生源颗粒物为主的赤道大洋区,沉积物中出现明显的“过剩铝”信号,“过剩铝”约占沉积物中总铝含量的50％。因此,用沉积物中Al的含量来估算陆源碎屑的比例会导致过高的结果,建议用Ti、Sc作为参比元素校正陆源物质的影响。沉积物中的Al/Ti比值可用来示踪水体中颗粒物的沉降通量和初级生产的改变。综述了近期以Al/Ti比值这种新的地球化学示踪剂反演古生产力的最新研究进展,提出了在我国陆架边缘海开展此项工作可能存在的问题与挑战。     

南海北部油气缓释环境沉积物脂类化合物组成特征

认识沉积环境有机碳留存状况是阐述油气形成过程中有机碳早期成岩的关键内容。以南海珠江口盆地及其邻近海域为背景,通过研究表层沉积物中脂类化合物的形态组成,认识脂类有机碳的来源和留存状态,阐述特征脂类分子的早期成岩特征。结果表明,研究区域表层沉积物有机碳含量为0.22%～0.66%,有机碳稳定同位素分布在-20.88‰～-22.93‰之间,表现为显著的海源特征。沉积物中共检测出21种脂肪酸、6种脂肪醇、8种甾醇和植醇;总脂肪酸、脂肪醇、甾醇和植醇含量分别为12.57～40.27μg/g、5.35～8.98μg/g、0.15～3.75μg/g和0.01～3.99μg/g干重,总体表现为靠近珠江口和台湾海峡略高。脂类化合物的存在形态以游离态(FR)和碱性水解态(BH)为主,酸性水解态(AH)贡献较低;其中植醇和甾醇呈现显著的BH优势,植醇中未检出AH组分的贡献。脂类化合物主要来自于海洋现场生产,海洋微藻和细菌的相对贡献率分别为21.18%～33.78%和11.02%～15.64%,陆源高等植物贡献低于5%。来源于硫酸盐还原菌的支链脂肪酸在靠近珠江口海域高达1.79～2.62μg/g,占总脂肪酸的5.14%～6.50%,并与硫酸盐还原过程相关的古菌分布相一致。     

台湾海峡北部夏季沉降颗粒物特征

<正>海洋中的悬浮颗粒物具有重要的生态系统功能,其水平与垂向通量是全球海洋通量研究的重要内容,在区域生物地球化学循及全球环碳循环中占有非常重要的位置。台湾海峡作为沟通南海与东海的重要通道,在物质与能量交换过程中扮演着非常重要的角色。台湾海峡不仅东、西两侧均有许多中小型山溪性河流携带大量水沙注入,南、北侧海域也有陆源物质和海源物质输入,从而使台湾海峡成为研究沉积物源-汇过程的理想场所。本文通过在台湾海峡北部上升流发育期间投放沉积物捕获器锚系,收集沉降颗粒物,     

珠江中下游颗粒有机质的碳氮℃稳定同位素、氨基酸和木质素组成及其地球化学意义

从东江到珠江口采集了悬浮颗粒物,通过测定总有机质的元素（TOC、TN）、同位素（δ13C、δ15N）组成以及生物标志物（氨基酸、木质素）等地球化学性质,来揭示颗粒有机质的来源和组成。结果表明,浮游生物（13%-52%）和土壤（45%-77%）是珠江颗粒有机质的主要来源,植物（0%-11%）对颗粒物的贡献较小。颗粒有机质含有高比例的氨基酸碳（TAAC）,说明浮游生物对颗粒物的重要性。氨基酸的降解指数（DI）在-0.51到0.79之间,说明这些水生来源有机质的降解程度比较小。木质素的降解参数（Ad/Al、3,5-BD/V）较大,表明珠江颗粒有机碳的陆源来源主要是土壤。在颗粒物中检测到了少量的二氨基庚二酸（Dapa）,说明细菌对颗粒有机碳也有所贡献。不同环境中颗粒物的木质素组成主要与颗粒物丰度和粒径有关：（1）相对于河流,水库颗粒物中的木质素含量显著偏低,降解程度更高;（2）相对于中游,下游颗粒物丰度较高,木质素含量较高。     

三万年来南沙海区古环境重建:生物标志物定量与单体碳同位素研究

17962钻孔沉积物提供了南沙海区3万年来古气候、古环境变化的高分辨沉积记录。通过对314个柱状样沉积物进行有机分析，提取了相关的古环境信息，揭示出南沙海区末次冰期的古海洋环境及古气候是不稳定的，水生生物来源的生物标志物沉积通量在冰期出现了较大的波动，H3时出现了海洋生产力增大事件；陆源指标如高碳类脂物的沉积通量，既反映了陆源物对南沙海区海洋沉积的贡献，又揭示了造成末次冰期南沙海区陆源物质增高的古气候事件。高碳正烷烃、长链脂肪醇、长链脂肪酸的单体化合物碳同位素δ^13C值:—34．2‰-—28．6‰、—35．8‰-—26．6‰、—31．8‰-—27．1‰都显示其陆源C3植物输入的特征，末次冰期的普遍的干旱化在这一地区并不存在。这些化合物的堆积速率在H3都出现了极大值，反映出在南海海平面降低，巽它陆架出露背景下这一时期丰富的季风降雨导致河流洪水泛滥，从而引起南沙海区输入的陆源营养元素增多，海洋表层生产力增高。     

江汉平原江陵剖面有机碳含量、碳同位素和磁化率的古气候意义

湖泊中的有机碳及其同位素与磁化率指标广泛应用于古气候的重建,但由于各地自然条件的差异,其气候意义具有一定的区域性.对江汉平原江陵剖面沉积物中磁化率参数、总有机碳(TOC)、总氮(TN)及其碳同位素δ(13C)值影响因素与环境气候关系的研究结果表明:沉积物总有机碳(TOC)的变化与总氮(TN)呈正相关关系,而总有机碳(TOC)与同位素δ(13C)、磁化率值则呈负相关关系,其组合可以很好地反映江汉平原地区的环境演变.在暖湿期,沉积物中总有机碳、总氮较高,有机质的δ(13C)值偏负,磁化率偏低;反之,在凉干期,沉积物中总有机碳、总氮较低,有机质的δ(13C)值偏正,磁化率偏高.江汉平原地区6 000 a PB以来的古气候演化经历了3个阶段:即冷干-暖湿-凉干的变化过程.     

全球碳循环研究中的δ13C方法及其进展

随着分析技术的进步,δ13C观测在全球碳循环研究中越来越受到重视。在讨论关于碳循环中δ13C的Suess效应、分布特征和同位素分馏等基本概念的基础上,结合现有的观测事实,介绍应用δ13C辨别碳的源汇问题的方法,通过比较不同KeelingPlot方法分析该方法在研究大气CO2背景特征中的意义。着重讨论δ13C在研究大气C...