介形虫碳氧同位素测定样品处理方法对比研究

介形虫化石壳体被认为是反映古湖泊沉积环境的理想对象。在过去的30年,介形虫壳体的δ13C和δ18O测定已经被广泛应用到湖泊沉积古气候及古环境的重建。由于湖泊生物碳酸盐样品不同的前处理方法可能会影响到稳定同位素测试结果的重现性和辨析率以及实验室之间数据的可比性,采用有效的方法对介形虫壳体进行预处理是保证介壳稳定同位素测试的一个关键环节。在总结目前常用的湖泊生物碳酸盐稳定同位素测试样品处理方法的基础上,通过对青海湖现代和古代沉积物中介形虫的测定,讨论各种处理方法对介形虫壳体稳定同位素测试结果(δ13C和δ18O)的影响。实验表明:不同处理方法对所测介壳样品的δ13C值和δ18O值不会产生大的影响,在介壳样品的稳定同位素测试之前不需要对介壳样品进行处理。     

表土分粒级碳酸盐与碳同位素分布特征及其凤尘源区示踪意义

对科尔沁沙地、松嫩沙地及哈尔滨道路松散裸土等不同区域表土样品进行粒度分级,分别测定碳酸盐含量和碳同位素组成,发现大部分沙地样品和全部道路表土样品的碳酸盐含量随粒度变细而增大.松嫩沙地的部分样品和科尔沁沙地的大部分样品碳酸盐含量随粒度变化还表现出其它复杂关系,风成砂和经历过强烈成壤作用改造的沙地样品中的碳酸盐含量与粒度的关系皆表现为随粒度变细而减小;大部分沙地样品和道路表土样品不同粒级组分的碳酸盐δ13C组成表现出随粒度变细而趋于偏正的特征,但变化范围较小.松嫩沙地和科尔沁沙地碳酸盐含量的地区差异性极不明显,且各粒级组分碳酸盐含量的变化幅度大大超过了其碳酸盐区域差异值,故不能作为区分松嫩沙地和科尔沁沙地风尘源区的示踪指标;而科尔沁沙地和松嫩沙地碳酸盐δ13C组成存在明显差异,且不同粒级组分碳酸盐δ13C值差别较小,是一个比碳酸盐含量更好的风尘源区示踪指标.     

湖泊化学碳酸盐与生物碳酸盐氧同位素组成差异的环境意义

湖泊生物碳酸盐形成于湖水底层,化学碳酸盐形成于湖水表层;处于湖积物同一层位的两种成因类型的碳酸盐氧同位素组成(δ18O)差异可能反映了二者形成时的环境差异,如湖泊不同深度的水温差异、碳酸盐质生物如介形类小生境水体δ18O值、两种成因碳酸盐形成的时间先后、湖泊表层水体蒸发情况等。在进行碳酸盐δ18O环境意义分析时,应分开测试生物碳酸盐和化学碳酸盐δ18O。     

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。     

青海湖介壳与无机碳酸盐氧同位素组成差异的环境意义

青海湖Q14B沉积物柱芯560~415 cm(约14.0~10.5 ka B.P.)段,介壳1δ8O高于无机碳酸盐1δ8O可能反映了此时青海湖表层水温高于底层水温;介壳1δ8O与无机碳酸盐1δ8O之间的较小差值可能揭示了此时青海湖水位很浅,气候干冷;介壳1δ8O变幅大于无机碳酸盐1δ8O变幅,则可能源于此时青海湖水位大幅度波动导致的底层水温变幅超过表层,以及无机碳酸盐1δ8O测自全碳酸盐所致。在利用湖泊碳酸盐1δ8O进行气候及环境变化研究时,有必要分别测试不同种属介形虫及不同无机碳酸盐矿物的同位素值。     

湖泊无机碳酸盐矿物氧同位素组成差值及其单矿物同位素组成的确定

湖积物中不同无机碳酸盐矿物常常混杂在一起,其氧同位素组成(δ18O)差异会影响碳酸盐δ18O环境信息提取的可靠性。不同矿物之间δ18O差值明显且幅度不一。20~25℃时生成的白云石比共生的方解石富集18O可能为0‰~9‰不等,亦或方解石比白云石可能更富集18O达0‰~12.3‰。常温状态,相同条件下形成的文石δ18O值较方解石高出0‰~1‰,或者方解石较文石δ18O值高出0‰~4.47‰。镁方解石中MgCO3的mol百分含量每增加1%,其δ18O值相对于纯方解石δ18O值增加0.06‰~0.17‰。在利用碳酸盐δ18O进行气候及环境研究时,不能根据某种差值进行校正,而应进行单矿物测试。由此,对不同无机碳酸盐矿物的分离及同位素测试、推算方法进行了归纳和述评。     

荒漠草原碳酸盐岩土壤有机碳向无机碳酸盐的转移

通过在内蒙古中西部四子王旗荒漠草原土壤剖面采集土样,拟分析测定土壤有机碳(SOC)含量、土壤无机碳酸盐(SIC)含量和SIC的δ13C值,探讨SOC向SIC的迁移转化过程及其转移量。结果表明:随深度增加,SOC含量逐渐降低而SIC含量依次增大,SOC与SIC含量具有明显的负相关关系。随土层加深,SIC的δ13C值降低,在30 cm深度时相对最低为-8.6‰,而后增大,在深度为60 cm时其值为-5.8‰。说明通过"SOC—CO2—SIC"的微碳循环系统SOC向SIC发生碳的转移。应用碳稳定同位素技术和模型结合SIC的δ13C值对该研究区SIC进行区分,发现30~50 cm土层次生碳酸盐(PC)所占比例为58.5%,50~60 cm土层为44.2%。应用δ13C值对该地区SOC向SIC的转化碳量进行估算,该地区30~60 cm土层每千克土壤中大约固定了SOC分解转化的4.97~5.9 g CO2。     

环境同位素记录中共生碳酸盐氧同位素分馏差值的影响

湖泊化学沉积碳酸盐δ18O是研究区域气候演变的重要环境指标之一。青海湖等闭流湖泊的研究结果证实,在对δ18O环境记录进行共生碳酸盐氧同位素分馏效应校正时,应依据具体情况,采用0-1‰的分馏差值。由高温实验结果推断出的常温分馏差值(4‰-7‰)不能被应用到自然条件下湖泊共生碳酸盐氧同位素分馏效应的校正。     

湖泊自生碳酸盐氧同位素环境记录研究：（一）环境解释模型

湖泊自生碳酸盐氧同位素组成(δ18OC)在区域气候与环境变化方面的应用研究近年来发展迅速,成果令人瞩目,保存在各类湖泊沉积物柱芯中的δ18OC记录揭示了湖泊水温乃至汇水区域气温,湖泊不同水深处的水温差异、湖泊水位、降水δ18O、冰川融水δ18O、湖水盐度等重要的气候和环境信息。对前人通过研究来自不同类型湖泊、具不同曲线形态的δ18OC记录提出的多种环境解释模型进行了归纳。     

达里诺尔湖水中氢、氧稳定同位素组成的空间变化特征及影响因素

在达里诺尔湖中,布设了12个采样点,于2015年8月15日和2016年8月15日(夏季)、2016年1月15～16日和2018年1月15～16日(冬季),分别采集了达里诺尔湖的冰样和水样,并采集了达里诺尔湖周边河水的水样,分析各样品中氢、氧稳定同位素(δD、δ18O)的分布特征,并分析了δD值、δ18O值分别与水中总溶解性固体含量、溶解氧含量和水的电导率的关系。研究结果表明,达里诺尔湖冰、水样品的δD值、δ18O值都大于周边河水;冬季湖泊冰样的δD值、δ18O值最大,分别为-22.11‰和-0.79‰,夏季湖水样品的δD值、δ18O值最小,分别为-32.34‰和-2.05‰;受河水输入的影响,亮子河和贡格尔河入湖口附近的采样点的冰、水样的δD值、δ18O值都比其它采样点小;冬季底层(深度为60～70 cm)冰样的δD值、δ18O值大于表层(深度为0～10 cm)的,而冬季和夏季表层(深度为0～10 cm)水样的δD值、δ18O值都大于其底层(深度700 cm);冬季和夏季冰、水样的δD值、δ18O值都与水中溶解氧含量显著正相关,而与电导率和总溶解性固体含量显著负相关,表明δD、δ18O值受湖水水质的影响。     

塔里木盆地南缘沉积物磁化率、δ13C与粒度及其气候环境意义

本文研究表明,塔里木盆地南缘湖沼相沉积物质量磁化率与碳酸盐δ¹³C呈正相关关系,与粒度参数中056～3557μm各组分呈显著负相关,其中同1783～3170μm部分负相关性最为显著;与5637～2244μm之间各组分显著正相关,其中与7096～200μm各组分正相关性最为显著。其气候环境背景与意义表现为:在寒冷期中,δ¹³C偏轻,相对湿度和植被盖度增加,地表侵蚀减弱,只有较细物质才能向湖泊沼泽搬运加积,地表氧化环境减弱,磁化率减小;而在温暖期中,则相反。在区域对比基础上,根据上述指标将近40ka以来此地区气候环境变化划分了8个阶段。本文的各种指标（特别是粒度指标）与GreenlandGISP2冰芯δ¹⁸O记录之间有很好的吻合,表明研究区近40ka以来的气候与环境变化可能具有全球背景。     

Late Ediacaran syn‐rift/post‐rift transition and related fault‐driven hydrothermal systems in the Anti‐Atlas Mountains,Morocco

The syn‐rift/post‐rift transition of the late Ediacaran‐mid Cambrian Atlas rift is characterized by the interplay of several processes, such as a widespread episode of fracturing and tilting, associated with encasement of fault‐controlled vein metallic ore deposits of economic importance, and carbonate production and phosphogenesis (Taguedit Bed, Tabia Member) bordering rift‐flank uplifts. A correlatable unconformity marks the end of these processes and the beginning of a thermal subsidence‐dominated regime with development of a more stable, carbonate, peritidal‐dominated platform (Tifnout Member). Late Ediacaran microbial carbonate production and phosphogenesis extended in discontinuous belts around the periphery of uplifted rift shoulders and flanks. Karst development is interpreted to have formed along synsedimentary faults and fractures during abrupt tectonic uplift associated with emplacement of polymetallic hydrothermal dikes (rich in Cu, Fe and subsidiary Pb, Zn). Isotopic analysis indicates that speleothem precipitation in karstic palaeocaves displays significantly lighter δ¹³C and δ¹⁸O values as compared to the host dolomite, implying calcite precipitation by terrestrial fluids rich in decomposing organic matter and/or microbial activity in the cave system.     

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。     

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。     

The interaction of eustacy and tectonism from provenance studies of the Eocene Hecho Group Turbidite Complex (South-Central Pyrenees, Spain)

Abstract Using a detailed petrographical procedure conceived for arenites rich in carbonate clasts, the influence of tectonism and eustacy on silicate/carbonate cycles of the Eocene Hecho Turbidite Complex has been tested, and the palaeogeography of the source/basin system outlined.
Both extrabasinal and intrabasinal sources of sediments were active during basin filling. The extrabasinal source terrains, located in the southern sector of the basin, were made of the Pyrenean crystalline basement (granites, gneisses and phyllites) overlain mainly by carbonate rocks (Cretaceous limestones and dolostones, minor chert and siltstones). The intrabasinal sources, represented by foramol shelf carbonate factories, provided penecontemporaneous carbonate bioclasts, intraclasts and peloidal grains.
Foreland thrusting in the South-Central Pyrenees has acted as the major control on the composition and architecture of the Hecho Turbidite Complex. Strong uplift of old silicate and carbonate source terrains during southward thrust propagation was responsible for erosion, swamping and/or reduction of shelfal areas, and gave rise to siliciclastic and carbonate basinal sequences (silicate arenites and calclithites) during lowstand stages. Conversely, hybrid arenites (mixture of extrabasinal and intrabasinal grains) originated from resedimentation of marginal shelf sediments produced in carbonate factories active during the initial phase of sea-level rise. Hybrid arenites with minor intrabasinal content also formed during one stage of relative sea-level fall from the erosion of previously accumulated highstand complexes.
During resedimentation processes, hybrid sands underwent marked hydraulic selection documented by deposits depleted in carbonate grains in the channel area, and by thin-bedded turbidites rich in platy-skeletal fragments, low-density peloids and void-rich bioclasts down-basin.     

滇池700年来气候变化与人类活动的湖泊环境响应研究

通过对滇池剖面沉积物质量磁化率、δ18O、δ13C同位素、粒度、矿物成分、CaCO3、有机质、铁、粘土矿物元素的测定,利用210Pb测年,恢复了滇池地区近700年来的气候变化。通过对湖泊沉积记录的分析,发现滇池经历了两个高湖水期和一个低湖水期,具有明显的200年气候周期性;本区气候变化具有冷湿-暖干的气候变化特征。滇池沉积记录包含了人类活动的信息,揭示了人类疏挖海口河,改变了湖泊沉积速率;最近十几年,工农业活动污染物进入湖泊,改变了湖泊的营养度,是滇池迅速富营养化的阶段。     

Profiles of geochemical and isotopic signatures from the Helan Mountains to the eastern Tengger Desert,northwestern China

We used environmental tracers to provide insights into groundwater evolution and flow processes on the eastern margin of China's Tengger Desert and determine recharge sources and recharge timing along the flow paths. The chemical composition was generally Na⁺ enriched, with no dominant anions. The chemistry is strongly influenced by evaporation and subsequent dissolution of minerals during recharge in the rainy season. Other processes, including cation exchange and weathering, also contribute to the water composition. The median groundwater δ¹⁸O value was around −9.1‰, and most groundwater in the basin was depleted in heavy isotopes. δ¹³C in deep groundwater ranged from −4.73 to −9.56‰, indicating that carbonate mixing is common but that isolated carbonate still exists. Radiocarbon values in groundwater ranged from 5.4 to 63.5 pmc. We estimated a residence time of 17.9 and 19.6 kyr at two desert sites, revealing that some replenishment of desert aquifers occurred in the late Pleistocene and early Holocene, when some of the upper reaches of rivers were characterized as modern water.