内陆水体溶解无机碳同位素研究进展及展望

碳是陆地生态系统中最重要的生命元素,能够在各个圈层之间相互转换和运移。碳循环作为地球各圈层相互连接的纽带,被认为是地表系统最重要的元素地球化学循环。碳在水体中主要以溶解性有机碳（dissolved organic carbon,简称DOC）和溶解性无机碳（dissolved inorganic carbon,简称DIC）形式存在。内陆水体（包括河水、地下水、湖水和水库等）尽管只占陆地表面1%,但它们在碳循环过程中发挥了重要作用。其DIC浓度(CDIC)和DIC同位素组成(δ13CDIC)可以为碳循环研究提供线索,因此成为近年来国际研究的热点之一。本文系统总结了全球内陆水体DIC同位素的研究进展。DIC同位素具有广泛的地质应用,不同碳源具有独特的同位素特征。因此,DIC同位素被用于定性和定量地示踪碳源,指示碳循环过程以及确定河水补给端元。     

秦岭卡林型金矿床金、砷地球化学探讨

讨论了秦岭卡林型金矿床中Ａｕ 、Ａｓ 的元素地球化学、矿物学特征。在含矿岩系中获得的Ａｕ、Ａｓ 等成矿元素初始含量较高,且主要集中在成岩黄铁矿中。在矿石样品中对含砷硫化物矿物的研究表明,Ａｕ 、Ａｓ 在矿物显微结构中具有强的正相关性。在大量金进入到硫化物结构之前,就已有［ＡｓＳ］３ － 的存在。在含砷硫化物矿物中,金多半以一种带电类型（Ａｕ３ ＋） 存在, 它很可能替代铁位置上的过剩砷, 以固溶体方式沉淀于硫化物矿物中。此时, 黄铁矿构成（Ａｕ３ ＋ ,Ｆｅ２ ＋）（［ＡｓＳ］３ － ［Ｓ２］２ － ）,毒砂构成（Ａｕ３ ＋ ,Ｆｅ２ ＋）（［ＡｓＳ］３ － ［ＡｓＳ］３ －） 。通过电子探针（ＥＭＰ） 和透射电镜（ＴＥＭ） 对秦岭卡林型金矿含砷硫化物矿物中金的赋存状态的研究表明,在金的成矿作用早期阶段, 金主要以固溶体形式优先富集于含砷黄铁矿和毒砂及砷黝铜矿之中,并且认为是以金的氧化和砷的还原的共沉淀方式发生的。在此之后的金成矿作用晚期阶段,由于热液蚀变和结晶作用程度的增高,寄主矿物耐熔性质相对降低,加之金本身的聚集能力,和因过量砷加入而造成的含砷硫化物矿物的晶格缺陷,致使已形成的固溶体金以“出溶”形式发生再分布,赋存于硫化物矿物晶粒     

金矿床中的有机质及其有机成矿作用

金矿床中的有机质及其有机成矿作用胡凯（南京大学地球科学系,南京２１００９３）关键词金矿床有机质有机成矿作用金矿床中有机质的存在及对有机成矿作用的认识早在本世纪初就引起了许多地球化学家的广泛兴趣。Ｆｒｅｉｓｅ［１］和Ｆｅｔｚｅｒ［２］利用从褐煤和富含有...     

含碳铁相与地球深部的碳同位素组成

<正>对于人类生命和适宜的地球大气气候,碳是一个至关重要的元素。地球上大于90%的碳储存在地球深部,强烈地影响深部地幔的组成、结构和氧逸度。由于碳存在多种价态(-4到+4),因而在自然界中可以与多种元素结合,这使得碳在地质过程中表现很活泼。同时在地球初始的增生过程和后期的分异过程中碳的行为复杂,这使得我们对地球深部碳的丰度和动力学行为了解甚少。碳同位素可以很好地记录和示踪地球表层和深部的碳循环过程。最近,美国德州理工大学地球科学学院Horita教授和他的合作者计算了碳化铁和碳化硅中碳同位素     

下地幔的氦化合物—FeO2He

氦(He)元素是地球上的稀有元素之一,宇宙中其含量仅次于氢,但由于其化学惰性不能像氢元素一样与其他元素反应生成稳定的化合物,因此只有少量的地球形成初期保留下来的原始氦气存在于大气中。然而,科学家们发现有氦气从地幔俯冲带喷发出来(比如洛杉矶金施,Newport-Inglewood断层带)。因此推测地幔中可能存在氦的化合物。尽管如此,科学工作者一直未发现含有He元素的矿物,甚至在地幔温度压力下也未合成相关的含有氦元素的化合物。     

恩施渔塘坝富硒碳质岩石中硒的形态分析

湖北恩施渔塘坝是中国人群硒中毒爆发性流行的地区，也是恩施较为典型的高硒地区之一。其北部出露的富硒碳质岩石，通常认为是渔塘坝硒的主要来源。采用7步连续化学浸提技术，将富硒碳质岩石中硒分为水溶态、可交换态、有机态、元素态、酸性提取态、硫化物／硒化物态和残渣态硒，使用氢化物-原子荧光法测定了岩石总硒和硒形态。结果表明，碳质页岩和碳质硅质岩中硒主要以有机态、硫化物／硒化物态和可交换态硒为主，碳质泥岩中硒以有机态、元素态和硫化物／硒化物态硒为主。碳质泥岩中的水溶态硒显著低于碳质页岩和碳质硅质岩中的水溶态硒，但元素态硒的比例显著高于后两者，说明碳质泥岩是富硒碳质岩层中硒易于富集的场所。富硒碳质岩中的可利用态硒主要以Se^4＋为主，而非是Se^6＋和有机硒。可交换态和有机结合态硒中Se^4＋与岩石总硒的显著正相关关系表明，Se^4＋离子的分布影响着岩石总硒，有机质与粘土在硒富集的地球化学过程中承担了重要作用。     

地球关键带视角理解生态系统碳生物地球化学过程与机制

陆地生态系统研究通常未考虑影响整个岩石风化层--土壤剖面的生物地球化学过程,而关键带科学则强调从冠层到基岩重新认识整个生态系统的结构和功能,在流域尺度上应该强调大气和植物之间、植物和土壤之间、小流域土壤和溪流之间物质和元素循环的相互联系等。植物碳固定及分配、从地表到基岩的土壤碳库分解和转化以及小流域碳迁移与平衡是碳生物地球化学循环的起始、周转和迁移过程的关键环节,应该加强流域尺度上从冠层到基岩的生态系统碳循环过程、机制及其生态功能研究。同位素技术具有指示、示踪和整合功能,通过δ13C自然示踪和人工标记技术,可以辅助解析碳生物地球化学过程与机制。     

华南存在老于30亿年的太古宙地壳基底

华南存在老于３０亿年的太古宙地壳基底郑永飞（中国科学技术大学地球和空间科学系，合肥２３００２６）关键词华南，太古宙，地壳基底高励总结了迄今所报道的世界上最老的地球矿物年龄［１］，其中最大年龄值可达４２７６±６Ｍａ，系Ｃｏｍｐｓｔｏｎ和Ｐｉｄｓｅｏｎ应...     

西南寒武、二叠系富硒碳质岩中硒结合态的比较研究

使用硒的7步连续化学提取技术,对采自贵州寒武纪牛蹄塘组和湖北恩施二叠纪茅口组富硒碳质岩中的水溶态、可交换态、有机态、元素态、酸性提取态、硫化物/硒化物态和残渣态硒进行了比较研究,应用氢化物－原子荧光法测定了岩石总硒和各结合态硒。结果表明,恩施二叠纪沙地新鲜富硒碳质硅质岩和碳质页岩中的硒主要以有机结合态和硫化物/硒化物态硒为主,残渣态硒较低;遵义松林早寒武世碳质硅质岩中的硒主要以有机结合态和硫化物态硒为主,碳质页岩与镍钼矿层中则以有机结合态、残渣态和硫化物态硒为主,斑脱岩中主要以有机结合态、元素态和可交换态硒为主。根据硒结合态的这种分布特征,推测二叠纪、寒武纪富硒碳质岩中硒初始富集的生物地球化学过程略有差异：前者碳质硅质岩中主要以微生物还原为主,碳质页岩中则是微生物还原作用和生物同化吸收或吸附兼而有之;后者主要以生物同化吸收或吸附为主,微生物还原次之。     

卡宾碳——一种新的元素碳的同素异形体

卡宾碳（carbyne)是元素碳的一种新的同素异形体，它广泛存在于各种地质体和碳化生物化石中。本文阐述了卡宾碳的一般性状和结构，以及赵氏碳（choaite)和自然界中的卡宾碳，还简要阐述了卡宾碳的合成方法。卡宾碳还有许多疑难问题，合成足够大，足够纯和足够量的卡宾碳晶体，是推进卡宾碳研究的关键。     

山东半岛蓝色经济区土壤有机碳储量及固碳潜力分析

土壤碳储量研究在碳循环和全球变化中具有重要意义,但以往碳储量计算结果受到数据来源的制约。山东省多目标区域地球化学调查采用双层网格化采样和分析,获取了大密度、高精度土壤有机碳数据,为土壤碳库的准确计算奠定了基础。笔者利用这些数据计算了山东半岛蓝色经济区表层（0～20 cm）、中上层（0～100 cm）及全层（0～160 cm）的土壤有机碳（SOC）密度和储量,并对其空间分布特征及固碳潜力进行了研究。结果显示,经济区内3种土壤层次的碳库组成不同,表层SOC储量占总碳（TC）储量的71.67%,随深度增加所占比例逐渐减小,而无机碳(SIC)储量所占比例逐渐增加,全层二者所占比率较为接近:表层SOC储量为132.64 Mt,碳密度为2.06 kg/m²;中上层为458.27 Mt,碳密度为7.11 kg/m²;全层为619.96 Mt,碳密度为9.61 kg/m²。各层SOC密度处于全国偏低水平,且在不同土壤类型、地貌类型、土地利用类型之间有一定差异:褐土土表层SOC密度最高（2.48 kg/m²）,风沙土最低（0.91 kg/m²）;灌溉水田表层SOC密度最高（3.45 kg/m²）,菜地最低（1.61 kg/m²）。表层SOC密度分布总体上呈现为沿海地区低、鲁北平原和胶莱盆地中等、山地丘陵和中低山区偏高的分布格局。从第二次土壤普查和本次多目标调查数据所建立的回归方程分析发现,在今后一定时期内,本区表层土壤总体表现为“碳汇”效应,未来可净增总有机碳（TOC）量60.94 Mt,其中“碳源”量5.07 Mt,“碳汇”量65.97 Mt。     

浙江省主要农作区土壤有机碳储量

基于浙江省主要农作区土壤调查获得的样品与测试数据,采用指数模型方法计算了表层、中层、深层土壤有机碳的储量及平均密度,按地区分布、土壤类型、土地利用方式对其作了比较分析。浙江农作区0~0.2m、0~1.0m、0~1.8m不同深度土壤的有机碳储量分别为1.13×108t、3.78×108t、4.93×108t,平均密度分别为0.31×104t/km2、1.03×104t/km2、1.35×104t/km2。有机碳储量在林地与耕地分布最高,分别占总量的72.87%与14.91%;在水稻土与红壤中共占83.54%。平均有机碳密度在林地与耕地最高。与国内其他地区相比,浙江土壤碳库具有较大固碳能力和增长潜力。     

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。     

利用稳定同位素技术研究广西桂江流域水体中碳的来源

本文对岩溶区不同类型样品中的有机碳同位素样品前处理的分离提纯技术进行了研究,并对广西桂江流域水体进行了稳定有机碳同位素分析.结果表明,C3植物对桂江水体可溶性有机碳(DOC)有很大比例的贡献,而水生生物对水体有机碳影响较小.抚河流域比漓江流域有较高的(DOC)含量,可能与非岩溶区土壤微生物活动强,土壤活性有机碳含量高有...     

Carbon storage in desertified lands: A case study from North China

Based on the organic and carbonate carbon levels of the top 1 m of soil from desertified soils of Northern People's Republic of China, climatic and vegetative cover zones have been derived for some 334000 km² of desertification-prone lands. Regional accumulations of pedogenic carbonates were examined relative to precipitation, altitude, and temperature. The largest accumulations of pedogenic carbonates were found in Calcic soils in warm, arid areas. Accumulated organic carbon predominated in soils under Betula platyphylla. In the naturally desertified lands of China, for example, the top 1.0-m soil layer contains some 7.84 Pg of organic carbon and 14.9 Pg of carbonate carbon. Total stored carbon, including carbonate carbon, is 1.8-fold more than organic carbon alone. The carbon released through land desertification in China may be an important factor affecting changes in concentrations of greenhouse gases worldwide.     

西藏南部晚白垩世厚壳蛤不同壳层的地球化学特征及其对古海洋信息的保存性

测试了西藏南部岗巴剖面上白垩统宗山组上段地层中厚壳蛤不同壳层的Sr、Mn、Al、Si含量,以及碳、氧、锶同位素组成,测试结果表明:1）厚壳蛤的不同壳层（包括柱状层、珍珠层和二者间的过渡层）的碳酸盐矿物均已新生变形为成岩低镁方解石（DLMC）,各种原始碳酸盐矿物（沉积低镁方解石或文石）都已不同程度地发生重结晶;2）从壳的外层（柱状层）向内层（珍珠层）方向,碳酸盐矿物重结晶作用有逐渐增强的趋势,柱状层仍具有很好的柱状结构,其平均阴极发光强度明显弱于内部的珍珠层;3）厚壳蛤不同壳层的Sr含量和δ18O值都呈现有规律的变化,从靠外部的柱状层到内部的珍珠层,Sr含量和δ18O值都逐渐降低,同样说明内部的珍珠层丢掉的海水信息相对较多;4）厚壳蛤不同壳层和体腔充填物的δ18O值都显著低于前人报道的同期海水值,说明在新生变形过程中,厚壳蛤不同壳层和体腔充填物的氧同位素都与大气水或其它成岩流体发生了交换,但柱状层的氧同位素与大气水（或其它成岩流体）的交换相对较少;5）厚壳蛤不同壳层和体腔充填物的锶、碳同位素组成与同期海水值接近,不同壳层之间也没有表现出有规律性的变化,因而在矿物的新生变形过程中,厚壳蛤的锶、碳同位素与成岩流体间的交换相对较少,同时也说明,在氧、碳、锶三种同位素中,氧很容易与成岩流体发生同位素交换,而碳、锶同位素则更多地代表了海水信息。     

1986—2019年黑龙江省松嫩平原表层土壤有机碳变化及固碳潜力估算

土壤有机碳(SOC)是评价土壤肥力和固碳能力的重要指标。因此,研究土壤有机碳的变化,对准确评价区域土壤固碳潜力,实现土壤资源的可持续利用具有重要的意义。利用黑龙江省第二次土壤普查数据和2019年实测土壤数据,运用GIS空间分析方法,分析了1986—2019年黑龙江省松嫩平原表层(0~20 cm)土壤有机碳密度(SOCD)的时空变化特征,运用土壤类型法估算了土壤有机碳储量,运用平衡法估算了土壤固碳潜力。结果表明:30多年来表层SOCD平均减少1.06 kg/m²,SOCD减少的地区主要分布在黑龙江省松嫩平原中部和东南部地区;表层SOC储量减少约143.99 Tg,SOC储量减少较多的土壤类型是草甸土、黑钙土和黑土,三者减少量占总SOC储量减少量的84.55%;当前黑龙江省松嫩平原表层土壤固碳潜力为-2.08 Tg,其中暗棕壤、白浆土、黑土为正潜力,其余土壤类型为负潜力。建议通过增施有机化肥、秸秆还田、推广免耕少耕等方法措施,以提高松嫩平原土壤固碳潜力。     

Organic Carbon Isotope Geochemistry of the Neoproterozoic Doushantuo Formation, South China

The Neoproterozoic Doushantuo Formation on the Yangtze Platform, South China, documents a sedimentary succession with different sedimentary facies from carbonate platform to slope and to deep sea basin, and hosts one of the world-class phosphorite deposits. In these strata, exquisitely preserved fossils have been discovered： the Weng＇an biota. This study presents carbon isotope geochemistry which is associated paired carbonate and organic matter from the Weng＇an section of a carbonate platform （shelf of the Yangtze Platform, Guizhou Province） from the Songtao section and Nanming section of a transition belt （slope of the Yangtze Platform, Guizhou Province） and from the Yanwutan section （basin area of the Yangtze Platform, Hunan Province）. Environmental variations and bio-events on the Yangtze Platform during the Late Neoproterozoic and their causal relationship are discussed. Negative carbon isotope values for carbonate and organic carbon （mean δ^13Corg = -35.0‰） from the uppermost Nantuo Formation are followed by an overall increase in δ^13C up-section. Carbon isotope values vary between -9.9‰ and 3.6‰ for carbonate and between -35.6‰ and -21.5‰ for organic carbon, respectively. Heavier δ^13Ccarb values suggest an increase in organic carbon burial, possibly related to increasing productivity （such as the Weng＇an biota）. The δ^13C values of the sediments from the Doushantuo Formation decreased from the platform via the slope to basin, reflecting a reduced environment with minor dissolved inorganic carbon possibly due to a lower primary productivity. It is deduced that the classical upwelling process, the stratification structure and the hydrothermal eruption are principally important mechanisms to interpret the carbon isotopic compositions of the sediments from the Doushantuo Formation.     

吉林西部不同土地利用类型的土壤有机碳垂向分布和碳密度

土壤碳库在陆地生态系统碳循环中起着关键性的作用。在对吉林西部进行为期6年（2004－2009年）的环境调查基础上,采集了217个土壤剖面,获取了2 170个土壤样品的平均容重、含水率和有机碳含量,分析了不同土地利用类型下土壤有机碳（SOC）的垂向分布特征、原因和机理。结果表明：不同土地利用类型的土壤有机碳垂向分布表现出截然不同的特征,大致可分为“下降型”、“上升型”和“不变型”3种。呈下降型的草地、农田、湿地等SOC含量主要富集在0~30 cm耕作层,并随深度增加而快速下降;滩地为上升型,良好的水文条件和相对茂盛的植物为有机质提供了有利条件;不变型包括盐碱地、林地和沙地,SOC含量处于全区最低水平。不同土地利用类型的土壤有机碳密度差异很大,从大到小依次为水田、草地、旱田、湿地、退化草地、滩地、林地、沙地、盐碱地,其中水田为（169.25±17.70） t/hm²,盐碱地为 （26.50±10.00） t/hm²。植被生物量和土壤理化性质是影响土壤有机碳含量的主要因素。     

Sources of Terrestrial Organic Carbon in the Mississippi Plume Region: Evidence for the Importance of Coastal Marsh Inputs

High sedimentation rates along river-dominated margins make these systems important repositories for organic carbon derived from both allochthonous and autochthonous sources. Using elemental carbon/nitrogen ratios, molecular biomarker (lignin phenol), and stable carbon isotopic (bulk and compound-specific) analyses, this study examined the sources of organic carbon to the Louisiana shelf within one of the primary dispersive pathways of the Mississippi River. Surface sediment samples were collected from stations across the inner, mid, and outer Louisiana shelf, within the Mississippi River plume region, during two cruises in the spring and fall of 2000. Lignin biomarker data showed spatial patterns in terrestrial source plant materials within the river plume, such that sediments near the mouth of the Mississippi River were comparatively less degraded and richer in C₄ plant carbon than those found at mid-depth regions of the shelf. A molecular and stable isotope-based mixing model defining riverine, marsh, and marine organic carbon suggested that the highest organic carbon inputs to the shelf in spring were from marine sources (55?C61% marine organic carbon), while riverine organic carbon was the highest (63%) in fall, likely due to lower inputs of marine organic carbon at this time compared with the spring season. This model also indicated that marsh inputs, ranging from 19 to 34% and 3?C15% of the organic carbon in spring and fall, respectively, were significantly more important sources of organic carbon on the inner Louisiana shelf than previously suggested. Finally, we propose that the decomposition of terrestrial-derived organic carbon (from the river and local wetlands sources) in mobile muds may serve as a largely unexplored additional source of oxygen-consuming organic carbon in hypoxic bottom waters of the Louisiana shelf.