湖泊沉积物纤维素氧同位素研究进展

纤维素作为湖泊沉积物有机质的重要组成部分,其氧同位素组成已逐渐应用在古气候、古环境重建中。本文综述了湖泊沉积物纤维素氧同位素在古气候研究中的进展,包括纤维素的实验提取方法、纤维素及其寄宿水体之间的氧同位素分馏系数,以及纤维素氧碳同位素在定量古气候参数方面的应用,并展望了未来的研究趋势。研究表明,纤维素结合碳酸盐氧同位素组成可能是一种潜在的定量古温度指示剂,可能在未来的湖泊沉积中发挥极大作用。因此,今后的有关研究可能集中在定量古气候参数上的应用。     

泸沽湖沉积物α纤维素的提取及其稳定碳同位素研究初探

湖泊沉积是环境的气候变化的敏感指示器,在沉积过程中有机大分子α纤维素发生降解,其碳链上的Ｃ、Ｈ、Ｏ原子也不会与外界发生交换,故沉积物α纤维素的碳同位素能真实直反映原始环境信息。湖泊沉积物中的α纤维素含量少,笔者经过反复条件试验,得出了从湖泊沉积物提取α纤维素的简便可行的方法,泸沽湖是云贵高原上一半封闭湖泊,湖区人为活动干扰较微弱,该湖对环境变化敏感。笔者提取了沪沽湖沉积物柱的α纤维素,并研究了其碳     

湖泊沉积物碳酸盐碳、氧同位素研究进展

湖泊沉积物自生碳酸盐碳、氧同位素已经大量地应用在古气候、古环境研究中。本文综述了碳酸盐碳、氧同位素指标的主要啦制因素、指标的环境指示意义,举例说明了碳氧同位素指标在古气候研究上的应用,指出了其存在的问题与不足,展望了在古气候应用上的前景,认为氧同位素是定量古气候参数的最有效指标之一。     

西藏色林错沉积物介壳同位素重建的2000年以来气候变化研究

青藏高原作为印度季风与西风交汇的特殊区域,对全球气候变化响应敏感,成为了古气候研究的热点地区。青藏高原湖泊众多,存在巨厚连续的湖泊沉积物,为古气候重建提供了优良载体。而介形类壳体在湖泊中沉积连续,生长过程记录了气候变化,同时有效屏蔽了湖泊水体中同位素的累积效应,能够反映介壳生长阶段短时间尺度的同位素水平,理论上是高精度气候重建的理想载体。基于此,本研究选取青藏高原中部地区湖泊色林错湖芯(SL16-1-1)顶部0～107 cm部分为对象,对其中的介形类壳体进行种属鉴定及碳氧同位素分析,以期建立高分辨率的古环境变化记录,结合沉积物Rb/Sr、 Ti/Si环境代用指标,重建色林错湖区近2000年来的气候变化记录,结果揭示了：1)介形类壳体碳氧稳定同位素变化对气候变化(尤其冷气候)尤为敏感,是重建高分辨率环境变化过程的优良载体;2)色林错地区对小冰期冷事件的响应较早于其他地区;3)色林错介形类壳体2000年来的气候重建结果与青藏高原研究成果大体一致,特别是与内地文献记录和物候史料记载高度一致,说明色林错湖泊记录具有广泛代表性,同时证实利用湖泊沉积物介形类壳体进行古气候高分辨率重建具有可靠性。     

树木年轮稳定同位素分析样品前处理方法探讨

树木年轮稳定碳氧氢同位素(δ13C、δ18O和δD)作为树轮气候学、树轮生态学研究的一种重要信息,随同位素分析技术的发展得到广泛应用.在利用树轮同位素指标进行古气候、古环境研究中,对原木样品进行纯化得到α-纤维素及硝化纤维是一项耗时、耗力且又必须进行的前处理步骤.总结了目前国内外多种纤维素和硝化纤维提取的实验流程,综述了树轮同位素样品分析制备的提取流程,并提出了本研究组的纤维提取试验流程,讨论了该方法的可行性及存在的问题.建议实验室在利用树轮同位素指标进行古气候和全球变化生态学研究时,应关注树木年轮同位素样品制备流程差异对最终获取的同位素比率的影响,以消除不同实验流程造成的实验结果上的差异,为树轮同位素指标大范围空间指标比较提供基础.     

柴达木盆地察尔汗古湖贝壳堤剖面碳酸盐和 瓣鳃化石碳氧稳定同位素*

通过对柴达木盆地察尔汗古湖贝壳堤剖面沉积物、生物壳体碳酸盐同位素及沉积物碳酸盐含量等多项指标的分析,探讨了贝壳堤剖面记录39.6~17.1kaB.P.(未校正¹⁴ C测年,下同)期间碳酸盐和贝壳化石碳氧稳定同位素的特征和相关关系,指出壳体化石及沉积物碳酸盐的碳氧同位素是湖泊水体温度和盐度的反映,其中δ¹⁸ O对温度的指示意义更敏感,是湖泊和古气候演化很好的代用指标。根据这些指标重建的古气候与环境变化显示,在39.6~35.5kaB.P.期间,柴达木盆地处于温暖湿润期,周围山地降水增加,盆地内湖泊发育;自35.5kaB.P.开始,气候较前期更加湿润,是湖泊发育的最佳期;22.1kaB.P.以后,气候逐步转入较温暖的干燥期,湖泊开始萎缩、退化;末期17.1kaB.P.气候环境急剧恶化,形成石盐结晶,湖泊高湖面演化史结束。     

鄂尔多斯盆地南部延安组巨厚煤层内古气候旋回分析

煤是一种气候敏感型沉积物,为了查明煤层中蕴含的古气候信息及其演化控制因素,选取鄂尔多斯盆地南部延安组一段4号巨厚煤层为研究对象,通过系统密集采样,并测试煤的有机显微组分含量、主量和微量元素及有机质稳定碳同位素含量。利用煤岩显微组分、特征元素和碳同位素等方法,分别在该巨厚煤层内部识别出4个温湿-干热交替的古气候旋回,且识别结果非常一致;该结果与前人在邻区4号煤层中使用古植物含量系数法的识别结果也非常吻合。在此基础上,与前人在该巨厚煤层中识别出的米兰科维奇旋回信息进行比较,综合分析认为该巨厚煤层中古气候旋回的发育与演化主要受到天体轨道参数中偏心率长周期的控制。研究成果证实了方法的可靠性,阐明了古气候旋回的成因机制。      

植物硅酸体研究在黄土古气候恢复中的应用

地表植被对环境变化的响应最为敏感，沉积物中保存的各种植物残余是古环境研究的良好材料，植物硅酸体因其特有的物理化学性质。成为古气候信息的绝佳载体。在大量现代植物研究基础上，科学家们通过对第三纪以来各种沉积物中硅酸体组合的研究。较好地恢复了当时的古植被，古气候及其演化特征，在缺乏其它化石依据的黄土地层研究中表现更为突出。由于C3，C4植物具有明显不同的环境适应性和同位素组成。地层中C3，C4植物硅酸体相对含量和稳定同位素的研究也被成功地应用于古气候恢复中，在现代气候一植被类型和土壤植物硅酸体同位素研究基础上，利用数理统计方法，建立同位素指标与各种气候因子之间的数学关系。将为高分辨率黄土古气候定量研究开辟新的途径。     

碳酸钙-水体系氧同位素分馏系数的低温实验研究

碳酸钙是古气候和沉积岩稳定同位素地球化学研究中最常用的矿物 ,因此对碳酸钙水体系氧同位素分馏系数的实验校准已成为稳定同位素地球化学诞生以来的热点和前沿课题。但由于碳酸钙在自然界存在 3种同质多象变体 (方解石、文石和六方方解石 ) ,使人们对碳酸钙矿物与水之间氧同位素分馏系数的实验测定结果存在较大差别 ,当应用到同位素地质测温时 ,会给出显著不同的温度值。正确选用合理的方解石水或文石水体系分馏曲线 ,对低温和环境地球化学研究和应用具有重要价值。文章系统总结和评述了碳酸钙水体系氧同位素分馏系数实验校准的历史、方法和结果 ,对前人在表达方式上的不一致进行了统一 ,对氧同位素分馏的盐效应、动力氧同位素分馏效应和同质多象转变过程中的氧同位素继承性进行了讨论。通过对前人大量实验数据的系统处理并与理论计算相比较 ,推荐了热力学上平衡的方解石水体系氧同位素分馏方程 ,而对于文石水体系 ,理论计算结果尚有待于实验证实。     

晚第四纪湖泊沉积物盐类与碎屑矿物反相关关系的沉积学解释

湖泊沉积物中矿物组合是古气候环境研究的敏感性指标之一, 充分认识湖泊沉积物中各类矿物组合类型、沉积过程, 对正确解释矿物学指标有重要意义. 我国晚第四纪湖泊沉积记录中, 盐类矿物与碎屑矿物含量普遍存在反相关关系, 影响了矿物组合作为气候指标的解释和应用. 从地球科学的角度正确理解这种关系, 可以为湖泊动力学以及古气候环境定量研究提供重要的科学依据. 选择甘肃民勤盆地石羊河下游终端湖猪野泽不同位置5个全新世剖面, 在明确湖泊沉积物来源、搬运方式和沉积动力机制的基础上, 研究了以碳酸盐矿物为主的盐类矿物含量与粒度指标之间的关系. 结果表明:猪野泽各剖面砂层富含的中砂、细砂沉积物主要是来自于巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠的风成砂; 水动力作用主导了湖相沉积层200 μm以下沉积物的沉积, 风力作用对20~70 μm粉砂组分沉积也有所贡献. 同时, 猪野泽湖相沉积层中高含量的碳酸盐主要来自于流水搬运, 湖相沉积层位200 μm以下的粉砂和极细砂是碳酸盐的主要富集区. 综上所述, 干旱区湖泊沉积物中盐类矿物含量与其沉积过程密切相关, 盐类矿物在全球变化研究中的应用要建立在充分研究其沉积动力机制的基础上.     

类脂化合物单体碳稳定同位素在古气候环境研究中的意义

类脂化合物极大地扩展了全球变化研究的深度，尤其是单体碳稳定同位素技术在古气候、古环境重建上有着重要作用。基于近些年来国内外的最新研究成果，就类脂化合物单体碳同位素在古气候环境方面的应用研究进行了较为全面的评述。已有研究表明利用类脂化合物单体碳同位素组成可以追溯到海洋和湖泊环境中陆源有机质的物源，其母源区历史时期 C3、C4植被的变迁以及区域性的古气候、古环境重建。     

现代巢湖生态系统演化规律的地球化学记录分析

<正>富营养化和生态退化是全球浅水湖泊面临的生态环境问题,深入研究湖泊生态系统演化规律及其关键驱动因素与作用机制等问题,对于湖泊富营养化控制、生态恢复和生态系统管理具有重要意义。笔者以中国典型富营养化浅水湖泊——巢湖为研究对象,在其东部与西部湖心分别采集了柱状沉积物样品,对沉积物磁化率、粒度、总有机碳、总氮、稳定碳同位素、正构烷烃、脂肪酸及其单体碳同位素等地球化学指标进行了分析测试和相关特征参数的计算,并利用多种数理统计和数学模型方法(包括方差分析、偏度分析、     

阿尔卑斯山南麓卢加诺湖沉积物的古气侯意义

阿尔卑斯山南麓卢加诺湖沉积物的古气侯意义ＦｒａｎｋＮｉｅｓｓｅｎＫｅｒｒｙｂｅｌｔｓ湖泊沉积物是研究大陆气候变化最好的媒体之一。在古气候研究中，湖泊的区域性古气候资料对比非常重要。本文利用沉积学、古地磁学、地球化学等多学科综合研究对比，对阿尔卑斯山南...     

湖泊硅藻氧同位素:一种前景广阔的陆相古气候指标

硅藻氧同位素已日益成为陆相古气候重建的一种重要手段。文章在简述这一领域已取得的基本认识基础上,着重介绍了近年来的重要进展。主要进展包括: 1)在硅藻的分离纯化方面,规范了重液分离法和新的重力差异流体分离法;2)完善了分步氟化法,创生了高温碳还原法的氧同位素制取技术;3)通过实验培养和天然湖泊监测实验,证实了硅藻氧同位素与温度的分馏平衡关系;4)湖泊硅藻氧同位素可以反映古温度、气候干旱事件和大气降水来源变化。同时,对目前硅藻氧同位素在湖泊沉积古气候研究中存在的主要问题作了讨论和展望。     

临夏盆地13～4.4 Ma湖相沉积物颜色记录的气候变化探讨

利用高分辨率的代用资料来恢复古气候环境变化是当前过去全球变化研究的重要内容.通过对临夏盆地13～4.4 Ma时段稳定湖泊沉积物以10 cm间隔连续采得的2 060块样品进行颜色测定与分析,获得该时段湖相沉积物高分辨率颜色指标变化序列.通过沉积物颜色与成分分析,并与氯离子、CaCO3、风成石英砂含量和孢粉组合以及北太平洋ODP885/886孔的风成粉沙通量变化曲线对比,认为稳定湖相沉积物颜色指标是研究古气候变化的辅助性代用指标,并揭示了该地区在8 Ma和6.2 Ma左右存在两次重大的气候变干转型事件.     

JYZ11A钻孔记录的居延泽演化历史

我国内陆干旱区在末次冰期(含深海氧同位素第3阶段)是否存在古大湖近年来持续存在争论.居延泽是黑河的尾闾湖之一,位于我国典型干旱区,是开展这项研究的理想区域.依据居延泽盆地最低处的JYZ11A钻孔(全孔长61.13m,本文侧重上部27m岩芯),使用石英光释光测年获得3个可靠释光年龄并据此建立年代框架.全孔10cm间距测量沉积物粒度,钻孔上部16.7m以2cm间距测量低频磁化率,本文侧重分析JYZ11A钻孔上部10m的指标记录.综合岩性地层、沉积物粒度分布特征和粒度、磁化率指标记录,并与前人已有研究进行对比,本研究发现末次冰期时居延泽盆地主要堆积棕色冲洪积物和风沙沉积物,早全新世为风沙沉积,中全新世出现浅灰色湖相沉积与风沙交替沉积,而稳定湖泊只在约3ka时才逐渐形成,可能存在多次湖面波动并留下古湖岸堤.因此,居延泽盆地在末次冰期包括深海氧同位素第3阶段晚期并不存在稳定大湖.居延泽早全新世干涸、中晚全新世湖泊较稳定发育的全新世成湖模式与季风区湖泊演化模式明显不同,而与许多中亚干旱区的湖泊、风成沉积等古环境记录相似,它们可能共同指示了一种有别于中国季风区的全新世区域湿度演化模式.     

湖泊沉积物粒度分析方法在古气候环境研究中的应用

沉积物的粒度是衡量沉积介质能量和沉积盆地能量的一种重要代用指标,与沉积环境的关系非常密切,在古气候古环境研究中,湖泊沉积物的粒度指标发挥着重要的作用。刘兴起等人利用全样粒度分析方法对青海湖QH-2000钻孔的沉积物粒度特征进行了详细研究,结果表明冷干和暖湿气候条件下沉积物的粗颗粒组分增多,介于二者之间的气候条件下,沉积物的粒径变化相对比较平缓。Xiao Jule等利用正态函数分布拟合法,将Dali湖沉积岩心的粒度组分划分为6种,通过对各组分峰值粒径等粒度参数的分析研究,得出各组分含量及其峰值粒径等的变化与湖泊水位关系密切。根据建立起的湖泊沉积物粒度参数与气候环境之间的耦合关系,最后将达里湖1.2kaBP以来的水位波动划分为不同的5个阶段。     

铁同位素测定化学前处理方法初步研究

样品纯化分离的效果对铁同位素比值的精确测定起着至关重要的作用.本文通过对GSB Fe试剂标准、重金属混和标准、水系沉积物标准、植物标准及自然样品(包括湖泊水、沉积物和颗粒物等)预处理实验研究,并在Bio-Rad AGMP-1 100～200目氯化物型阴离子交换柱上进行分离,回收率达104%,基质的去除较为彻底,初步建立了铁同位素测定的化学纯化分离方法.     

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.      

沉积物中磷的赋存形态及磷形态顺序提取分析方法

阐述了当前我国水体富营养化的现状,水体的富营养化与水体中磷、氮的浓度以及二者的浓度比值有着密切的关系。水体富营养化时氮和磷的浓度均很高,但没有一个固定的值,是在一个较宽泛的富营养范围内,氮和磷的浓度比值大多在10∶1～20∶1。湖泊沉积物作为湖泊水体中磷的重要蓄积库,是湖泊流域磷循环的重要归属,也是湖泊水体内源性磷的主要来源,沉积物中极少量的稳定磷转化为活性磷就会造成湖泊水体富营养化。文中介绍了沉积物中无机磷形态的分类,评述了欧盟标准局在研制湖泊沉积物磷形态标准物质时比对采用的4种提取方法(Willimas法、Hieltjes-Lijklema法、Ruttenberg法、Golterman法),总结了国内外学者所应用的沉积物中磷的各种形态提取方法和磷各形态的分析测定方法,国内学者应用的方法是在国外学者方法的基础上提出的,阐述了顺序提取方法及其地球化学意义。简要评述了湖泊沉积物中磷的生物释放、物理释放和化学释放三种释放机制,这三种释放机制相辅相成,在一特定的环境条件下某一过程可能占主导地位来控制沉积物磷的释放。最后提出应该加强对沉积物中磷的各种形态的专属提取剂及其提取有效性的分子表征和检测,更加细化对于沉积物中磷形态的分类和创新各种磷形态的分析方法,建立沉积物-水体磷的迁移、循环和转化模型,这对于从根本上解决富营养化问题具有重要意义。