暴露测年样品中26Al和10Be分离及其加速器质谱测定

在已有实验流程基础上,建立并优化了石英样品中Be和Al提取、纯化等实验流程,设计的流程条件实验包括实验试剂、器皿和离子交换柱选择、离子交换树脂分离Be和Al时酸浓度选择等。结果表明,选择钢铁研究总院研制的⁹Be标准溶液作为¹⁰Be样品制备的载体;使用一次性实验器皿;选用4 cm规格的离子交换柱;用0.05 mol/L草酸和0.75 mol/L盐酸混合溶液洗脱吸附于阴离子树脂上的Al,可有效提取、纯化样品中的Be和Al。加速器质谱(AMS)测量结果显示,13组化学空白的¹⁰Be/⁹Be和²⁶Al/²⁷Al比值平均值分别为7.48×10^-15和1.96×10^-15,与国内已有宇宙成因核素实验室的结果(5×10^-15~8×10^-15)具有可比性。电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)的测量结果表明,Be、Al回收率分别达90%和60%。基于新建立的实验流程分析了祁连山北侧金佛寺的一个岩石样品,获得了¹⁰Be和²⁶Al的暴露年代分别为(10.7±1.0) ka和(10.0±1.2) ka,与前人研究结果一致。     

黄土和红粘土中宇宙成因核素定年的潜力: 10 Be浓度与化学成分的关系*

宇宙成因核素¹⁰ Be(半衰期1.5Ma)不但是古环境变化的示踪剂,而且具有确定地质年龄的能力。80个全岩样品的¹⁰ Be和化学分析数据表明,黄土高原约6Ma以来的红粘土和黄土序列中年龄校正的¹⁰ Be浓度与沉积物粒度和风化程度的化学指标具有显著的关系。根据这种关系建立的¹⁰ Be浓度与化学指标的经验回归线性模型,可以估计红粘土和黄土形成时的¹⁰ Be浓度,确定红粘土和黄土形成的¹⁰ Be放射性年龄。     

10Be和26Al在地表形成和演化研究中的应用

地球表面丰富多样的地形、地貌是地球内外动力相互作用的结果。宇宙射线辐射地表岩石、沉积物等产生的¹⁰Be和²⁶Al放射性核素（半衰期分别为1．5Ma和0．71Ma）,它们的浓度主要取决于由地理位置和地形、地貌条件所决定的宇宙射线辐射的通量和时间,从而能够记录地表的形成和演化历史。因此,宇宙成因核素是研究地表形成历史和作用过程的有力工具。     

桂林地区近150年来的气候变化——基于 210Pb计年的洞穴碳酸盐沉积物记录

采用 ²¹⁰Pb定年和碳、氧稳定同位素分析方法对盘龙洞内的洞穴次生碳酸盐沉积物进行了系统研究,重建桂林地区近150年来的气候变化。本文采用的次生碳酸盐沉积物是采自桂林盘龙洞中的P001石笋和P007流石,分别获得9个和12个 ²¹⁰Pb测年数据; 以及41个和46个碳、氧同位素数据。P001石笋碳、氧同位素记录年代跨度为公元 1869～2002年,  δ¹⁸O  平均值为－6.28‰, δ¹³O  平均值为－7.59‰; P007流石碳、氧同位素记录跨度为公元 1854～2004年,  δ¹⁸O  平均值为－5.27‰, δ¹³O  平均值为－6.68‰。P001石笋和P007流石碳、氧同位素记录的低频信号显示出一致的变化趋势,而且二者的 δ13C 曲线相对  δ¹⁸O  曲线一致性更强,说明它们受同样环境条件所制约,同时也说明了其 ²¹⁰Pb年代系列的建立是可靠的。盘龙洞石笋和流石的  δ¹⁸O 和  δ¹³O 记录在公元 1930～1965年都出现一个低谷,表明该时段植被生产力相对减弱,亦即降水相对减少。通过P001石笋和P007流石的碳、氧同位素记录与现代降雨记录的比较可知,在年际至10年际尺度上,氧同位素反映的为降水或者季风的强弱。由此,公元1854年到2005年的151年内,盘龙洞碳酸盐沉积物氧同位素所反映的气候变化信息为3个阶段： 1)1854年至1900年的相对较强季风期,降水量较丰, δ18O 平均值为－6.3‰; 2)1900年至1960年的较弱季风期,降水量较少, δ¹⁸O 平均值为－5.1‰; 3)1960年至2005年的较强季风期,降水量较丰富,δ¹⁸O 平均值为－6.1‰。     

海南岛万泉河口沉积物有机碳、 氮同位素的特征及其环境意义*

对海南岛万泉河口沙美内海柱样K3和K4沉积物进行生物地球化学指标总有机碳(TOC)、总氮(TN)、有机碳同位素(δ¹³ C)、氮同位素(δ¹⁵ N)的分析,以及²¹⁰ Pb定年了解其近代变化特征,追踪沉积物有机质来源的变化,提取沉积环境演变及人类活动的信息。K3中TOC的变化介于0.51 ％ ~1.12 ％ ,K4变化介于0.43 ％ ~1.49 ％ ,而其随时间的变化反映了流域内人类活动的历史。17世纪TOC含量明显增加记录了明末清初开始流域内广泛种植农作物的活动,19世纪以来TOC含量逐渐增加,至现代达最高值,对应了工业革命以来人类活动的增强。K3和K4的δ¹³ C值变化分别在-24.38 ‰ ~-21.02 ‰ 之间和-24.74 ‰ ~-20.17 ‰ 之间,δ¹⁵ N值变化分别在2.20 ‰ ~4.62 ‰ 之间和2.39 ‰ ~5.02 ‰ 之间,映证了本区沉积物有机质是陆源物质和海洋物质混合的特点。明末清初开始流域内广泛种植玉米等农作物造成δ¹³ C值增加和δ¹⁵ N值减少; 自19世纪以来至现在,该区的经济活动增加,人口的持续增长,尤其是近50年来化肥农药的大量使用,造成陆源输入的有机碳含量大幅增加,使δ¹³ C值减少和δ¹⁵ N比值增加。 δ¹³ C值自19世纪以来就逐渐变轻,说明陆源和海洋有机碳的比例发生了变化,较轻的陆源有机碳比例相对增加,较重的海洋有机碳比例相对减少,反映了玉带滩沙坝的增长、沙美内海封闭、海水交换作用减少的状况。C/N比值分别从底部的16.19和17.36到顶部减小为11左右,自19世纪以来呈明显减小的趋势也反映了沙美内海泻湖自生的藻类有机质供应越来越多,也说明了其逐渐封闭、水动力条件越来越弱,与外海的交换作用逐渐减少的状况。     

雷州半岛造礁珊瑚Porites lutea月分辨率的δ18O温度计研究

对雷州半岛西南部珊瑚岸礁区1995～1997年生长的造礁珊瑚Poriteslutea的骨骼密度、生长速度和δ¹⁸O分析表明：1)造礁珊瑚骨骼的密度、生长速度和δ¹⁸O与其生存环境的表层海水温度之间存在很好的相关性,高密度、低生长速率和高δ¹⁸O值对应于冬季;2)δ¹⁸O具有明显的年际和季节性变化。根据δ¹⁸O估计的表层海水温度变化范围与实测基本一致,进一步揭示了珊瑚骨骼δ¹⁸O可作为定量研究高分辨率表层海水温度变化的温度计。     

晚更新世黄土堆积物中的10Be记录

给出西峰黄土剖面0.15Ma以来¹⁰Be浓度、CaCO₃含量、粒度分布和有机质含量曲线。通过与深海沉积物δ¹⁸O曲线拟合,建立了西峰黄土剖面¹⁰Be时标,并与洛川黄土剖面¹⁰Be记录进行了对比研究。进一步计算了黄土堆积速率及¹⁰Be沉降量。     

用树轮δ13C重建1685年以来的大气CO2浓度变化趋势

对采自浙江西天目山地区的3株柳杉树盘,交叉定年后,测定了3株树轮^δ13C的年序列,分析了3株树轮^δ13C序列中所含的共同环境变化信息。用二项式拟合法去除气候因素引起的3个^δ13C序列的高频变化,得到3个低频变化序列。分析了theLowDome冰芯记录的大气CO₂浓度与树轮^δ13C序列低频变化趋势的关系,建立了相应的转移函数,重建了天目山地区1685年以来大气CO₂浓度变化。结果表明:用3株树轮^δ13C序列重建的结果有较好的一致性,并与南极冰芯的记录及前人研究结果有很好的吻合。这一结果表明用同一地区不同树木个体的树轮^δ13C序列的低频变化序列可以重建出基本一致的大气CO₂浓度变化历史。     

长江河口水下三角洲137Cs地球化学分布特征

文章通过对长江口水下三角洲采集的10个柱状样放射性核素¹³⁷Cs的分析可以得知,长江口水下三角洲¹³⁷Cs剖面中均存在清晰的最大蓄积峰,其峰值比活度介于5.68±1.03～21.74±1.39Bq/kg之间,平均值为14.11±1.10Bq/kg,最大蓄积峰所处的深度为55～117cm。剖面中¹³⁷Cs最大蓄积峰应该与1963年的¹³⁷Cs散落沉降相对应。长江口水下三角洲的表层沉积物中的¹³⁷Cs比活度范围介于0～9.19±1.12Bq/kg之间,并且与长江流域其他地区的表层¹³⁷Cs比活度相一致。长江口水下三角洲可探测到的¹³⁷Cs比活度的最大深度范围在88～160cm的范围内变化,¹³⁷Cs蓄积总量为2361.30±174.38～17714.94±262.14Bq/m²,平均值为9664.97±100.05Bq/m²,¹³⁷Cs比活度的最大深度及¹³⁷Cs蓄积总量均表现出从岸向海逐渐增加的趋势。实测的¹³⁷Cs总量均大于长江流域的¹³⁷Cs背景值,说明了长江口水下三角洲的¹³⁷Cs蓄积既有大气散落直接沉降的来源,又有流域侵蚀带来的¹³⁷Cs输入,并且主要以后者为主。通过放射性核素示踪模型分析长江口水下三角洲¹³⁷Cs散落蓄积特征可以得知,长江口水下三角洲¹³⁷Cs的蓄积以长江流域来源为主,说明了放射性核素¹³⁷Cs在长江口水下三角洲沉积物中的蓄积主要受流域侵蚀因素的影响。     

现代沉积年分辨的137Cs计年──以云南洱海和贵州红枫湖为例

1964,1975及1986年三个¹³⁷CS时标计算出红枫湖和洱海沉积物平均堆积速率完全一致,说明1975年和1986年次级蓄积峰作为计年时标的可靠性。洱海沉积物平均堆积速率为0．047±0．002g／(cm²·a),与²¹⁰Pb方法所获得的结果一致;红枫湖为0．17±0．01g／(cm²·a),与其建湖以来沉积物实际堆积的观察结果吻合。洱海1964年沉积物中¹³⁷CS的比活度(校正到沉积年代)仅46．4Bq／kg,而红枫湖达145Bq／kg。由于红枫湖沉积物堆积速率约为洱海的3．7倍,所以其1964年层节沉积物中¹³⁷CS蓄积量比洱海大11.5倍。红枫湖沉积物中¹³⁷CS累计值的99．4％分配于1985年以前,而洱海的19．4％分配于1986年以后,显示出¹³⁷CS在洱海沉积物中的较大扩散能力。     

高分辨10Be记录与黄土地层定年

利用Ｂ／Ｍ地磁极性倒转层位０．７３ＭａＢ．Ｐ．时间参考点，通过黄土剖面_１０Ｂｅ变化曲线与深海ＳＰＥＣＭＡＰδ_１８Ｏ变化曲线匹配拟合，求得洛川黄土剖面０．７５Ｍａ以来的相对连续时标。时标精度约５０００—１００００ａ。由于０．１５Ｍａ以来洛川剖面加密取样以及_１０Ｂｅ、δ_１８Ｏ两曲线之间更好的相关性，_１０Ｂｅ相对时标精度与ＳＰＥＣＭＡＰδ_１０Ｏ时标精度大体相同，即３０００—５０００ａ。各时期_１０Ｂｅ通量与黄土堆积速率之间存在十分好的线性相关关系，展示了一条崭新的地层定年途径。黄土_１０Ｂｅ记录３５０００ａＢ．Ｐ．处的Ｒａｉｓｂｅｃｋ峰可被用作地层时间参考点。黄土_１０Ｂｅ／(２６)Ａｌ值、黄土石英中“就地”成因_１０Ｂｅ／(２６)Ａｌ值以及“就地”成因_１０Ｂｅ浓度等均可望应用于黄土地层精确定年。     

冰岩芯研究与全球变化

冰岩芯研究是古气候、古环境研究的有力手段,它将为“全球变化研究”提供多方面的气候、环境信息。在冰岩芯研究中,通过稳定同位素(δ¹⁸O或δD)、放射性¹⁰Be、微粒含量变化、冰结构变化、CO₂含量变化、CH₄含量变化、各种化学元素含量的变化等多种手段建立了两极地区倒数第二次冰期以来气候、环境及大气成分演化的大概轮廓。     

新疆玛纳斯湖沉积物氧同位素记录的古气候信息探讨──与青海湖和色林错比较

内陆封闭湖泊自生碳酸盐氧同位素组成与大气降水同位素组成、空气相对湿度和地面气温这三个参数相关。我国季风带的青海湖与色林错的δ¹⁸O曲线非常相似,说明古气候变化受相同因素驱动。在10500～9500aB．P．的末次冰期向全新世的过渡期,这两个湖泊的δ¹⁸O值大幅度下降,这是夏季风雨水的低δ¹⁸O值的缘故。属于西风带的玛纳斯湖和季风带的青海湖的δ¹⁸O曲线基本上是对称的。大约9500～4000aB．P,图形由对称转变为相似,据此推论当时夏季风的影响范围可能达到新疆北部。     

High Resolution Element Records in the Late Pleistocene Xifeng Loess Profile

Eighty-one samples were selected from the Late Pleistocene Xifeng loess profile and analyzed for their element abundances using instrumental neutron activation analysis,and for ^10Be using the AMS method.The results show that the variations of element abundance and ^10Be with dept are similar to those of δ^18O in DSDP ,and may be considered as an indicator of climatic and environmental changes.     

中国西北干旱区湖泊沉积物中有机质碳同位素组成的环境意义--以民勤盆地三角城古湖泊为例

通过对中国西北干旱区石羊河流域民勤盆地三角城古湖泊沉积物有机质碳同位素组成(^δ13Corg)分析,表明末次冰期与全新世时气候和植被有明显的差异,末次冰期^δ13Corg总体偏轻(-30‰～-25‰),而全新世碳同位素组成则有较大的变化,在早全新世碳同位素组成有多次短期快速变重(-10‰左右)的变化,中全新世碳同位素组成总体偏重(-20‰～-10‰),晚全新世碳同位素组成偏轻(-25‰左右)。分析表明湖泊沉积物有机质碳同位素组成反映了陆生C₃植物和湖泊内源水生植物变化的关系,末次冰期以来西北干旱区C₄植物不发育,偏重的有机质碳同位素值与C₄植物无关。从沉积物中有机质组分、元素等分析表明,末次冰期时主要以河流相沉积为主,湖泊中有机质主要来源于上游祁连山的陆生C₃植物,有机碳含量较低,表明当时的上游的陆生植被不繁盛,区域气候较干冷;从全新世开始,三角城古湖泊开始形成,沉积物中碳同位素组成偏重的有机质主要来源于湖泊中的沉水植物,此时湖泊水体较大,湖泊生产力较高。而沉积物中有机质碳同位素组成偏轻时期的有机质主要来源于挺水植物、陆生C₃植物,较低的有机碳含量说明该时期陆生植被不发育,气候较干冷,湖泊水体较小     

泥河湾盆地虎头梁湖相叠层石的生态环境分析

本文作者之一曾于1993年报道过在泥河湾盆地虎头梁剖面发现的第四纪湖相叠层石,并根据测年数据和其中所含的藻类化石,认为它是末次间冰期的温暖期中藻类生命活动的产物。近年来,作者对叠层石的生态环境做了进一步的分析。结果表明,所发现的湖相叠层石主要生活在古泥河湾湖水深0．4～46cm左右的湖滨浅水地带;在末次间冰期中气温最高的时期,温暖干燥的气候环境和盐度较大的湖泊水体,为藻类的繁衍和叠层石的形成提供了适宜的条件。通过湖相叠层石的生态环境分析,不仅有助于重建古泥河湾湖的环境,而且也有助于加深对本区末次间冰期气候的了解。     

26Al-10Be systematics in deep-sea sediments

We report the development of a NaOH-leaching technique to extract the authigenic Al and Be in marine sediments, which should allow the sedimentary signals of cosmogenic ²⁶Al and ¹⁰Be to be more effectively studied as geochemical/geophysical tracers. The technique has been applied to the study of ²⁶Al and ¹⁰Be in opal-rich sediments from the North Pacific. The ²⁶Al/²⁷Al and ¹⁰Be/⁹Be ratios of ~3 × 10⁻¹⁴ and 1 × 10⁻⁷ leached from the sediments are higher than those in the total sediments by factors of 3–10 and 2–3, respectively. The authigenic ¹⁰Be/⁹Be ratios are similar to those in deep waters at the study site, pointing to the potential usefulness of the ratios in paleoceanographic studies. The fractions of total Be and Al in the sediment studied that are of authigenic origin average about 40 and 17%, respectively. Estimated ²⁶AL/²⁷A1 ratios in detrital sediments are ≤ 10⁻¹⁵, low enough to indicate that the source of ²⁶Al in the ocean mainly comes from atmospheric production. In the study area, the deposition flux of ²⁶Al is comparable to its atmospheric supply. However, the deposition flux of ¹⁰Be is about threefold higher than the atmospheric input, signifying lateral transport of ¹⁰Be from the open ocean to this area of relatively high particle flux. The ²⁶Al/¹⁰Be ratio, being insensitive to the oceanic influx of lithogenic particles, may serve as a valuable proxy for paleoproductivity. Both the authigenic and total-sediment ²⁶Al/²⁷Al and ¹⁰Be/ ⁹Be ratios decreased significantly at ~6 ka, which could reflect an enhanced input of windblown lithogenic particles to the North Pacific. While the enhanced dust input did not significantly alter the deep-water ⁹Be concentration, it contributed to the observed increase of authigenic ⁹Be flux to the sediment.     

10Be meltwater signal in Orca basin sediments,Gulf of Mexico

An increase in the cosmogenic beryllium-10 content of the Orca basin sediments due to the flooding of the Gulf of Mexico (GM) by meltwaters during the late Wisconsin interglacial is reported. A strong negative correlation (γ =-0.99) betweenδ ¹⁸ O (in the range o f-1.5‰ to +0.5‰) and¹⁰Be/Al ratio is seen. During intense flooding reflected by a decrease in δ¹⁸O by ∼ 2‰, this correlation may not hold as some of the sediments with low¹⁰Be/Al ratio and deposited on the shelf and slope regions of the GM during the earlier glacial period would also be washed into the basin. The deposited sediment would then be a mixture with a¹⁰Be/Al ratio lower than expected from the correlation