东海和黄海沉积物中海洋自生来源对支链四醚类化合物的贡献

近些年,支链甘油二烷基甘油四醚类脂物(brGDGTs)被广泛应用于陆地古气候、古环境重建研究中,并取得了一系列的进展。brGDGTs在海洋沉积物中普遍存在,起初被认为是陆源输入的结果,但越来越受到质疑。在中国东海和黄海区域,brGDGTs的相关研究还相对较少。本文分析了位于南黄海和东海北部的4个站位年龄跨度近百年的柱状岩芯,讨论了brGDGTs相关参数的特点,在此基础上探讨了brGDGTs的来源。结果显示,岩芯沉积物中brGDGTs分布样式与已发表的黄河和长江流域土壤中brGDGTs分布样式存在显著差别,暗示了海洋微生物自生brGDGTs的存在。在假设岩芯沉积物中brGDGTs主要由长江和黄河流域土壤输入和海洋微生物自生三端元贡献的情况下,用四甲基brGDGTs百分含量(%tetra)和四甲基环化指数(#Ring_(tetra))参数计算了三个端元的相对贡献和绝对变化情况。结果表明海洋自生是沉积物中brGDGTs的主要贡献者,在南黄海中北部可达70%以上。从百余年来的沉积序列来看海洋自生brGDGTs的含量有增加的趋势,这种趋势可能与海水的富营养化增强有关,也可能是随沉积深度增加降解加强的结果。     

南黄海中部表层沉积物有机质分布与分子组成研究

通过分析南黄海中部501个站位表层沉积物通沉积物有机质、粒度及常量元素特征,了解有机质分布特征及影响因素,并进一步对其中64个站位的进行气相色谱（GC-FID）分析,探讨有机质分子组成。分析表明:南黄海中部总有机碳受水动力影响呈分布西低东高分布,总有机碳与Al2O3含量中值粒径依次相关特性;正构烷烃组成表明有机质主要来源于陆源高等植物,海洋浮游藻类贡献次之,陆源植物中草本植物与木本植物贡献相当,类异戊二烯烃反映了短链正构烷烃明显海洋还原沉积环境;常量元素与正构烷烃参数综合分析表明,南黄海中部陆源有机质主要来自于现代黄河、苏北古黄河输入,体现无机-有机综合分析对有机质物源判断;部分样品具有明显石油源输入特征,细菌对沉积物有机质贡献普遍存在。     

西太平洋暖池核心区新不列颠海沟有机质来源及碳酸盐含量变化

深海有机质的来源与演化及其碳酸盐含量变化是碳循环的重要环节之一。通过分析新不列颠海沟水深3908 m采集的柱状沉积物总有机碳(TOC)和总氮(TN)的含量、有机碳的δ¹³C值和AMS-¹⁴C定年以及CaCO_3含量变化,探讨该海区的有机质来源与演化及碳酸盐含量变化与控制因素。研究发现:(1)该地区的有机质主要来源于海洋自生有机质,但受到陆源有机质输入的影响,其中在末次冰消期和全新世早期,海平面相对较低,但海平面逐渐上升会带来部分侵蚀的陆源土壤输入,而且作为降水带的赤道辐合带(ITCZ)位置偏南引起的陆源剥蚀物质输入增强,使陆源有机质贡献比例较高,主要来自巴布亚新几内亚森林土壤的有机质贡献;(2)该地区的CaCO_3含量在末次冰消期以来呈现出末次冰消期和全新世中晚期较低,而全新世早中期较高的特征,其变化主要受海平面变化和ITCZ迁移引起的陆源碎屑物质输入强弱的影响。     

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。     

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。     

中国东部近海沉积物地球化学:分布特征、控制因素与古气候记录

本文系统总结了中国东部近海沉积物中常、微量元素分布特征、控制因素及全新世以来的古气候沉积记录。指出表层沉积物中Si O2和Al2O3含量最高,两者可占沉积物总量的75%以上,而其他元素含量较低,且空间分布变化明显,主要受控于陆源物质输入、生物沉积作用、海洋化学沉积和成岩作用等因素。长江和黄河贡献了主要的陆源物质,非线性规划数学模型结果显示两者大致以123°E和32°N为南北向和东西向分界线,黄河物质控制了渤海和黄海大范围的区域,而长江物质则主要影响东海内陆架区域。东海内陆架泥质区南部的MZ01孔沉积物中CIA、Ba/Sr和Ca O/Mg O值指示了中全新世以来中国东部气候演化历史:8400~4200 a BP期间为暖湿期;4200~2300 a BP期间为波动变冷期;2300 a BP以来为持续的变暖期。功率谱分析表明太阳活动对中国东部古气候的周期性演化过程具有控制作用。     

日本大沼湖沉积物碳氮比值、有机碳同位素特征及其近400年的古气候环境意义

通过对日本大沼湖沉积物样品总有机碳含量(TOC)及其稳定同位素、总氮含量(TN)和C/N值的测定,结合沉积岩芯火山灰和1℃年代,分析了大沼湖沉积物中有机质的来源,探讨了沉积物有机碳同位素的主要影响因素.结果表明:大沼湖沉积物中有机质主要来源于自生藻类,受陆源输入的影响较小;沉积物δ13C值指示了夏季温度的变化.过去400年来,大沼湖地区存在1660～ 1730年和1780～ 1860年两个明显的冷期,与邻近地区冰芯、树轮和湖泊沉积物记录的冷期基本一致,分别对应于Maunder和Dalton太阳黑子极小期.     

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。     

吉林省通榆县土壤有机碳储量及时空分布研究

利用土地利用类型法,在解译通榆县1989年、2000年和2004年TM遥感影像获得土地利用数据的基础上,结合第二次土壤普查数据与1998年、2006年和2007年的实地采样测试数据,估算了3个年份土壤有机碳储量,并分析了其时空分布.人类活动导致了耕地、草地的退化以及盐碱地、沙地面积的增加,成为土壤有机碳储量变化的主要驱动因素.研究结果表明,3个年份 0～100cm的土壤有机碳储量分别为 4931.91±86.90×104t,4708.51±86.86×104t和 4874.33±88.73×104t,15年间减少了约57.58×104t; 0～20cm的有机碳储量分别为 1390.36±9.16×104t,1342.32±12.54×104t和 1378.97±13.26×104,约减少了11.39×104t.研究区土壤有机碳储量在1989年到2000年间显著减少,在2000年到2004年间有所增加.有机碳密度较高的区域集中在西北部的湿地附近,较低的地区分布在中西部.有机碳密度较高区域的面积呈整体减少趋势,有机碳密度较低区域的面积则呈增加趋势.     

泰国湾百年来有机碳埋藏记录及环境响应

受热带季风气候和周边陆源输入的影响,低纬泰国湾海—陆相互作用强烈,是研究海洋沉积有机碳与陆源输入、海洋初级生产力等气候环境变化响应关系的理想区域.通过对泰国湾泥质区T43柱样中总有机碳(TOC)、总氮(TN)、稳定碳同位素(δ13C)以及粒度等指标的分析,基于210Pb建立的高分辨年代地层框架,重建了该区百年来有机碳的...     

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。     

黄河口有机碳的时空输运特征及其影响因素分析

通过2004年4月,2004年9月,2005年9月,2006年4月4个航次,结合2003年8月对河道感潮带的连续同步观测,对低流量下黄河口有机碳的输运特征进行了考察。结果发现:黄河输入至河口的悬浮物中颗粒有机碳(POC)含量约为0.51%,主要以陆源输入为主,几乎不受季节变化影响,由于大量POC含量低的陆源泥沙的稀释作用,浮游植物对总颗粒有机碳的贡献只有在悬浮物含量(TSS)<200mg/L时才能显现出来;黄河口TSS超过455mg/L时,有机碳入海以颗粒有机碳为主;反之,以溶解有机碳为主。黄河口悬浮物在低盐度区沉降作用前后的中值粒径降低,Φ>16μm的悬浮物的沉降作用比Φ<16μm的悬浮物更为剧烈,POC含量随悬浮物粒径的降低而升高,黄河携带的颗粒有机碳80%以上集中在Φ<16μm的TSS中;低流量下,黄河口最大混浊带对POC的过滤效率为65%,混浊带对POC的过滤效应能造成黄河口POC的有效通量被高估;由于受黄河口沉积物向水体解析DOC的影响,在盐度小于10时,DOC几乎不受海水稀释作用的影响,但在盐度大于10的区域DOC与盐度表现出良好的负相关关系,黄河口枯、丰水期淡水端溶解有机碳的有效浓度分别高于实测最高值20%和10%左右,从而造成黄河口DOC有效通量被低估。     

Advances in Study of Phytolith Carbon Sequestration in Terrestrial Ecosystems of China

Phytolith-Occluded Carbon (PhytOC), a relatively stable carbon fraction, plays an important role in biogeochemical carbon cycle and mitigation of global warming. The formation mechanisms of PhytOC, the influence factors of phytolith carbon sequestration, the advances in study of phytolith carbon sequestration, and the management for enhancing the potential of phytolith carbon sequestration in terrestrial ecosystems of China were summarized in this review. Finally, future researches on phytolith carbon sequestration in terrestrial ecosystems of China were prospected. Climates, vegetation types, soil circumstances, the chemical compositions of the phytoliths and other factors will directly or indirectly affect the potential of phytolith carbon sequestration. In China, the PhytOC production quantity in grassland, cropland, forest, wetland and shrub ecosystems is (0.6±0.1)×10⁶,(4.9±1.7)×10⁶,(1.9±0.4)×10⁶,(0.6±0.5)×10⁶ and (1.3±0.3)×10⁶ t CO₂/a, respectively. Application of silicon-containing fertilizer, cultivation of high-silicon plant, and traditional enhancement of the plant net primary productivity can significantly improve the potential of phytolith carbon sequestration in terrestrial ecosystems of China. Future studies should focus more on ①the mechanisms of phytolith formation in different plants, ②the phytolith carbon sequestration in underground parts of plants from different terrestrial ecosystems, ③the quantification of soil PhytOC in different terrestrial ecosystems. Furthermore, more comprehensive, economical and reasonable management practices of improving the potential of phytolith carbon sequestration should also be further studied in different terrestrial ecosystems.     

西北天山莱历斯高尔岩体年代学、地球化学及其成因

西北天山莱历斯高尔岩体主要由花岗闪长斑岩和二长花岗斑岩组成,二者具有相似的地球化学特征,可能为同源岩浆分异演化的产物。锆石SHRIMP U-Pb年龄显示岩体形成于晚泥盆世(374±4 Ma)。莱历斯高尔岩体具有较高的SiO₂(67.75% ～74.71%)含量和K₂O/Na₂O(1.24～2.20)比值,属于高钾钙碱性系列。稀土元素配分曲线为轻稀土富集型(La/Yb)_N(5.25～10.57),具有中等-弱的Eu负异常δEu(0.55～0.92)。微量元素特征显示富集大离子亲石元素(LILE),而亏损高场强元素(HFSE),具有较低的Sr(122×10^-6～356×10^-6)含量、较高的Y(17.19×10^-6～21.82×10^-6)和Yb(1.78×10^-6～2.57×10^-6)含量。岩体的Sr-Nd同位素特征为I_Sr=0.707 867～0.709 654,ε_Nd(t)=-2.79～-1.46。铅同位素特征为²⁰⁶Pb/²⁰⁴ Pb=18.423～19.915,²⁰⁷ Pb/²⁰⁴Pb=15.576～15.685,²⁰⁸ Pb/²⁰⁴Pb=38.344～39.305。元素和同位素地球化学特征表明,莱历斯高尔岩体岩浆源区主要为中元古代下地壳的部分熔融,并有部分地幔物质的加入。岩体形成于晚泥盆世准噶尔洋向伊犁-中天山微板块陡角度俯冲的大陆弧构造环境。     

山东滨海盐碱地柽柳林下微生物量变化特征及其影响因素

以山东昌邑国家级海洋生态特别保护区内柽柳林下土壤微生物为研究对象, 测定了其微生物量变化. 结果表明: 研究区细菌、真菌及古菌基因平均拷贝数分别为8.24×10⁶ copies·g^-1、1.51×10⁴ copies·g^-1和2.85×10⁴ copies·g^-1, 微生物量碳、氮平均值分别为140.54 mg·kg^-1和29.19 mg·kg^-1. 自密集区经稀疏区到边缘区, 随植被盖度的降低, 微生物量呈现降低的趋势. 相关分析表明, 不同植被盖度所造成的有机质输入的差异是造成这种变化规律的主要因素.     

普定岩溶水-碳循环模拟试验场水体双碳同位素特征(δ13C-Δ14C)与碳足迹

河流输送到海洋的溶解无机碳(DIC)和有机碳(OC)受自然和人为双重因素的影响。了解DIC和OC的年龄、来源和转化,有助于掌握全球碳收支和提高现在以及未来自然和人类对河流碳循环影响的估算精度。本研究以普定岩溶水-碳循环试验场泉(地下水)-池(地表水)耦联系统为研究对象,利用双碳同位素(¹³C- ¹⁴C)方法,结合水生植物生长和传统水文地球化学特征,揭示了地下水-地表水系统中DIC和颗粒有机碳(POC)的来源及其转化机制。研究发现:(1)泉-池系统中DIC和POC的Δ¹⁴C具有相同的变化趋势,泉水中Δ¹⁴C值低于池水中Δ¹⁴C值,反映后者可能有“较年轻”的CO₂的加入;(2)池水水化学和碳同位素变化由土地利用类型和池中水生植物共同控制;(3)池水中颗粒有机碳(POC)浓度明显高于泉水,且其Δ¹⁴C值表现出与沉水植物和DIC的一致性(表观年龄均为3 200900 a),说明池水POC主要源于池中水生植物光合作用利用了碳酸盐风化产生的老碳(DIC),使新形成的有机质在表观年龄上“偏老”;(4)池水水体内源有机碳对水体POC的贡献在75%以上,内源有机碳通量(以C计)在250 t·km^-2·a^-1至660 t·km^-2·a^-1之间,相对于其他土地利用类型,草地对应的地表水系统具有最大的内源有机碳占比和通量,指示了沉水植物控制型浅水水体初级生产对有机碳循环的重要作用。综上,我们认为在岩溶区通过土地利用调整来调控水生植物群落对于增加碳汇具有重要潜力。     

Carbon Isotopic Constrains on the Sources and Controls of the Terrestrial Carbon Transported in the Four Large Rivers in China

The Changjiang， Huanghe， Zhujiang and Heilongjiang are the four largest rivers in China and they transport large amount of fresh water and terrigenous materials， including both inorganic and organic carbon into the ocean. The sources of the terrestrial carbon transported in the four rivers， however， have not been well constrained and compared. In this study， we used carbon isotopes （¹³C and ¹⁴C） combined with concentration measurements to investigate and compare the sources and fluxes of Dissolved Inorganic Carbon （DIC）， Particulate Inorganic Carbon （PIC）， Dissolved Organic Carbon （DOC） and Particulate Organic Carbon （POC） in the four rivers. The contributions of the potential sources to both DIC and DOC were quantitatively calculated using a dual isotope and three end member model. The results showed that the concentrations and isotope characteristics of the carbon pools in the river depended largely on the geological setting， surrounding environment and the anthropogenic influence of the drainage basins. Compared with other large rivers in the world， the concentrations of DIC in the Changjiang， Huanghe and Zhujiang were higher， but the DIC fluxes in the Huanghe and Zhujiang were lower. The DOC concentrations in the Heilongjiang River were higher and lower in the other three rivers compared with the average value of the world largest 25 rivers. The Changjiang， Huanghe and Zhujiang all transport millennia aged carbon. The old riverine DIC reflects the influence of chemical weathering of carbonate rocks and the old DOC reflects influence mainly from pre-aged soil OC. These ancient terrestrial carbon discharged by the rivers could have significant effects on the carbon cycle and ecosystems in the China's marginal seas.     

青藏高原北部白榴碧玄岩年代学及地球化学研究

本文在可可西里北部边缘银顶山地区首次发现含橄榄石的高镁高钾质超基性火山岩。火山岩在阿尼玛卿-昆仑-木孜塔格缝合带南侧呈熔岩残丘形式产出,分布面积约为0.2 km²,其形成时代为上新世(5～4 Ma),是岩浆的快速侵位-喷溢的结果。斑晶主要为橄榄石(10%～12%)+白榴石(21%～27%)+霞石(13%～16%)±透辉石(29%～31%),基质主要为透辉石+云母+Fe-Ti氧化物+玻璃,定名为白榴碧玄岩。对3个样品51个点的橄榄石电子探针数据计算显示,橄榄石牌号为Fo_74-87Fa_13-26,属贵橄榄石,岩石中的橄榄石均不存在扭折带,表明这些橄榄石很可能是岩浆结晶的产物,而非岩浆捕获体。通过计算,银顶山地区橄榄石的结晶温度大约在1 226 ℃～1 234 ℃左右。白榴碧玄岩的化学组分:SiO₂<45%,MgO>10%, Na₂O+K₂O>8%,Mg^#(68.84～70.80),而Cr(149×10^-6～156×10^-6)和Ni(138×10^-6～151×10^-6),⁸⁷Sr/⁸⁶Sr(约0.708 6)和¹⁴³Nd/¹⁴⁴ Nd(约0.512 4),处于EMII源区范围内。初步认为藏北地区上新世超基性火山岩来自于较深的源区,最有可能是软流圈顶部地幔的局部熔融,并受到俯冲地壳物质的交代。     

基于泥沙中碳含量的变化表征黄河调水调沙入海泥沙的扩散范围

主要通过黄河口悬浮物中有机碳和无机碳的含量,表征黄河调水调沙入海的泥沙在黄河口外近海的扩散范围。结果表明:黄河口入海前泥沙中的颗粒无机碳(PIC),颗粒有机碳(POC)具有稳定性,分别为(1.75×0.28)%和(0.51×0.08)%;在悬浮物含量约为30 mg/L时,黄河口临近海区悬浮物中的PIC、POC含量分别出现突跃性降低和升高趋势,叶绿素分析表明,POC含量的升高是由于浮游植物对颗粒有机碳贡献的结果,同时正构烷烃轻重比值ΣC₂₀-/ΣC₂₀+和碳优势指数(CPI)值也分别增加和降低;X衍射发现悬浮物浓度低于30 mg/L时,黄河泥沙在悬浮物中所占比例迅速下降,从而造成悬浮物中PIC突跃性下降;因此,黄河口近海悬浮物含量30 mg/L可以被认为是陆源和海源颗粒物对黄河口近海区悬浮物贡献的有效分界线。调水调沙入海的泥沙在黄河口外近海表层主要扩散到河口以南海域,而底层扩散范围主要集中在河口以北和河口以南海域,这些泥沙最终可能停留在莱州湾中部。     

我国油气资源潜力、分布及重点勘探领域

我国地质结构具有3大板块、3大构造域多旋回构造演化特征,造就多种类型叠合沉积盆地,构成克拉通+前陆、断陷+坳陷、前陆+坳陷3种主要类型。大型叠合盆地是油气资源分布与勘探开发主体。我国常规与非常规油气资源十分丰富,常规石油地质资源量1 075×10⁸ t,常规天然气地质资源量83×10¹² m³;致密油地质资源量134×10⁸ t,致密砂岩气地质资源量21×10¹² m³,页岩油地质资源量335×10⁸ t,页岩气地质资源量56×10¹² m³。陆上油气资源主要分布于渤海湾(陆上)、松辽、鄂尔多斯、塔里木、四川、准噶尔、柴达木7大盆地。海域油气资源主要分布于渤海湾(海域)、东海及南海北部的珠江口、北部湾、莺歌海、琼东南6大盆地。未来我国油气勘探应始终坚持“资源战略,稳油增气”战略,坚持“非常并进、海陆统筹”积极进取勘探思路;常规勘探领域,陆上地层-岩性、前陆、海相碳酸盐岩与潜山领域;海域为渤海海域构造与基岩潜山,深水构造与岩性;非常规油气主要是立足陆上7大含油气盆地,立足致密油气与页岩油气,强化勘探开发与技术配套。