黄河水δ18O、δD和3H的沿程变化特征及其影响因素研究

根据2000年8～9月雨季和2001年3～4月旱季在黄河18条断面上河水的同位素测试结果，分析了黄河水占δ^18O、δD和^3H浓度的沿程变化特征。研究结果发现，从黄河源头至入海口，黄河水具有稳定同位素比率逐渐增大而^3H浓度逐渐下降的趋势；外来水体的混合作用、蒸发作用以及人类活动对黄河水的同位素具有明显的影响。黄河源头地区和中游地区是黄河两个主要的产流区，河水同位素的变化是不同径流来源对河水补给的良好标志。兰州以上黄河源头地区河水的δ^18O、δD的季节性变化与雨水相反，地下水对河水的补给贡献旱季大于雨季。晋陕峡谷北段雨季δ^18O相对较低的岩溶水和当地雨水对河川径流有明显的补给，而旱季^3H浓度相对较低的岩溶水对河川径流有一定的补给；吴堡—潼关段雨季和旱季均有同位素比率相对较高的地表支流(如汾河、渭河)的加入。河水水面蒸发作用对兰州—包头段和黄河下游段旱季河水的δ^18O具有明显的影响，而对这些河段雨季河水的同位素影响较小，灌溉回归水的蒸发可能是影响这些地段河水同位素组成的主要因素。     

利用二次离子质谱分析珊瑚的氧同位素组成

本文针对二次离子质谱分析珊瑚氧同位素组成过程中存在的非规律性基体效应问题,提出多控制点分段计算并分段校正珊瑚的氧同位素分馏方法。为验证该方法的有效性,我们对比了原位微区分析的珊瑚δ~(18)O_(PDB)和磷酸法分析对应的月分辨率的珊瑚粉末氧同位素结果,两者展示了很好的相关性,说明本文提出的校正方法可以校正样品差异带来的基体效应,能够简单并有效地提高珊瑚微区氧同位素的准确度。该方法对研究珊瑚中氧同位素分馏机理、评估珊瑚生命效应的影响以及利用氧同位素重建高分辨率古气候记录的合理性具有重要意义。     

珠江流域大气降水稳定性氢氧同位素特征

大气降水稳定同位素的特征对于明确流域水循环过程、水汽来源和气候变化等方面都有重要指示作用。选取珠江流域的广州、桂林、柳州和香港4个站点的IAEA大气降水氢氧同位素数据,对其时空分布特点及影响因素进行了研究。结果显示:该地区降水中氧同位素的变化呈现出旱季高、雨季低的特点。全年尺度下,4个站点主要受温度效应影响,只在旱季有着较为微弱的降水量效应;得到的珠江流域大气降水线方程:δD=8.084δ~(18)O+10.998,R=0.965,对比全球及中国大气降水线方程,都较为接近,证明该地区降水主要遵循瑞利分馏过程;d盈余值的变化呈现出雨季低、旱季高的特征,表明珠江流域水汽主要源于海洋,在旱季受到北方空气南下及局地水循环的影响。     

硫酸盐的氧同位素测量方法

硫酸盐不仅是常见矿物,还是自然界少数几个具有氧同位素非质量分馏效应的矿物之一。硫酸盐矿物的氧同位素组成,特别是硫酸盐的氧同位素非质量分馏效应,可以为研究其形成过程和条件提供大碹有用信息,揭示一些元素浓度甚至单个同位素比值测量无法获得的特殊作用过程。但由于硫酸盐的氧同位素分析技术难度大,这一方法在国内尚未建立起来。论文介绍了BrF5法测量硫酸盐氧同位素组成的实验装置、分析流程和测量结果。该方法是目前唯一可以同时测量硫酸盐^17O／^16O和^18O／^16O比值的方法。对BaSO4国际氧同位素标准样品NBS-127和一种BaSO4化学试剂进行了多次重复测量。测量的NBS-127国际标样的δ^18Ov-SMOW=（9．20±0．11）‰,与标准值完全一致;BaSO4化学试剂的δ^18Ov-SMOW=（14．64±0．13）‰。分析精度（标准偏差）达到0．13％。（1σ）,优于国外（0．15～0．29）‰（1σ）的水平     

胶南榴辉岩矿物氧同位素平衡及其Sm-Nd年代学制约

对苏鲁地体中的胶南榴辉岩进行了矿物氧同位素分析，并与同一手标本矿物的Sm-Nd内部等时线定年和Nd-Sr同位素分布进行了对比。研究表明，石榴子石与绿辉石之间的氧同位素平衡与否能够对矿物Sm-Nd同位素体系的平衡状况和内部等时线定年结果的有效性给予直接制约。合理的石榴子石＋绿辉石Sm-Nd内部等时线年龄产于两矿物之间达到并在峰变质条件下保持氧同位素平衡的样品中，而两矿物之间处于氧同位素不平衡的样品不能给出正确的Sm-Nd内部等时线年龄。同一矿物在手标本尺度出现显著的O-Nd-Sr同位素不均一性，据此对这些元素在石榴子石和绿辉石中的扩散速率顺序进行了估计，不仅得到了与实验扩散系数相吻合的结果，而且由此估计出在峰变质条件下达到矿物内部同位素均一化所需要的时间应大于10Ma。     

扬子地台西缘宁蒗泸沽湖地区志留系沉积旋回及锶、碳、氧同位素特征

本系统研究了扬子地台西缘宁蒗泸沽湖地区志留系沉积旋回及海相碳酸盐岩的锶、碳、氧同位素特征，并对同位素曲线演化规律与海平面变化和区域地壳运动的关系进行了探讨。研究结果表明，本区志留系除底部有少量细碎屑岩沉积外，主要为浅海潮坪相碳酸盐岩沉积，其锶、碳、氧同位素值变化范围分别是0．7093～0．7196、-1．28‰～2．74‰和-1．302‰～-10．721‰；平均值分别是0．7114、0．984‰和-7．810‰。由于受区域地壳隆升运动的影响，同位素组成和同位素演化规律与海平面变化的关系并不明显。     

南海北部造礁珊瑚碳同位素的时空变化及其影响因素

海南岛东岸和南岸两个礁区采集了3个活体滨珊瑚,沿珊瑚生长轴线切样进行月分辨率的氧碳同位素分析,目的是研究珊瑚碳同位素组成在季节、年际和年代际3个时间尺度上的变化与季风气候的联系.结果表明,珊瑚的δ18O值的季节性变化和年际变化在全年都基本上受表层海温的控制,基于这一相关变化可以建立同位素序列的时间标尺.在同位素的时间序列上,珊瑚δ13C值季节性变化与日照基本同步.由于日照变化主要受大气顶部太阳理论日照和云量变化的控制,而理论日照在某一地点随时间的变化是规律的,所以,云量变化是珊瑚碳同位素组成季节变化的主要因素.过去30年珊瑚δ13C值最明显的年代际变化特征是1986～1987年δ13C值的突然减小事件,这一事件与日照的变化在时间和统计特征上都有一致性,但与云量变化关系不大,可能与其他因素引起的日照变化有关.现代滨珊瑚碳同位素组成普遍存在着变小的趋势,这种年代际变化与大气CO2同位素变化一致,两者在机理上成因关系也说明,近代珊瑚碳同位素组成变小的趋势与大气CO2的变化有关.不同海区的珊瑚同位素记录对比显示,海水及其中的有机物的碳同位素组成决定着珊瑚δ13C值季节变化性在空间上的分异特征,它们在很大程度上受淡水注入量的影响;同时,日照起主要作用的光合作用也对珊瑚δ13C值的变化在空间上的分异有一定的贡献.     

南海北部珊瑚高分辨率硼同位素组成及其对珊瑚礁海水pH变化的指示意义

造礁珊瑚是研究热带海洋高分辨率气候环境演变的重要载体。对采自海南岛南部三亚湾的活体滨珊瑚SY10进行了约为月分辨率的碳、氧、硼同位素组成分析,并利用珊瑚δ11B重建了海水pH。结果显示,所测量样品的δ13C变化范围为–3.32‰~–1.76‰,δ18O为–6.13‰~–4.78‰,δ11B为23.51‰~26.23‰,且这些珊瑚样品的碳、氧、硼同位素组成均存在明显的季节性周期波动。其中pH与δ18O之间存在明显的正相关关系,高的pH值更倾向于在低温的季节出现,这意味着短时间尺度该处珊瑚礁海水pH可能主要不是受海水CO2溶解度控制,而是与生物活动有密切的关系。利用SY10珊瑚样品硼同位素组成重建的海水pH值变化范围为7.77~8.37,并呈季节性周期波动,这种大幅度的周期波动与我们对三亚珊瑚礁海水pH进行现场观测所得到的结果以及前人的研究成果相符,说明了利用珊瑚δ11B重建海水pH记录是可靠的。     

秦岭造山带前寒武纪地幔化学分区及壳幔物质循环…

对秦岭造山带４个构造单元前寒武纪基性火山岩６４个岩石样品的Ｐｂ同位素，２４个岩石样品的Ｎｄ同位素和３８个岩石样品的微量元素组成进行了同位素组成间、微量元素对比值间和同位素组成与微量元素含量比值间相关变异分析，并研究了岩石Ｐｂ同位素组成的拓扑学特征。结果表明，秦岭造山带前寒武纪地幔可划分为４个化学分区；４个分区中经地台南缘区长期独立演化，具典型大陆岩石圈特征；另３个地幔分区间相关演化，且均不同程度地     

青岛花岗岩类复式岩基的古化石热水体系研究

对青岛花岗岩类复式岩基的氧同位素研究表明，各个岩体的氧同位素组成明显受水岩相互作用的影响。根据样品采集位置和氧同位素分析结果，可以恢复其中六个古化石水体系，它们包括两种类型；内高外低型和内低外高型，其形成可能与当时大气降水的循环方式密切相关，。近模拟计算表明，发生水岩作用的温度多在２５０－４００℃之间，水岩比的变化较大（０．０８％－０．３％）。研究还发现，曾发生过强烈去气作用的岩体与未经去气（或气     

Development and Application of Oxygen and Carbon Isotopic Measurements of Biogenic Carbonates by Ion Microprobe

The analytical capabilities of the ims 1270 ion microprobe (SIMS) in determining O and C isotope compositions in biogenic carbonate samples have been tested. Results indicated that, with a spot size of ≊ 30 μm, the average reproducibility at the 1s level was 0.3‰ for oxygen isotopes and 0.6‰ for carbon isotopes. Nevertheless, this reproducibility can reach 0.2‰ for oxygen isotope determinations during some sessions. These reproducibilities allowed us to perform analyses on biogenic carbonate samples for environmental studies. In this paper, examples of oxygen and carbon isotope measurements are presented for a modern coral and the Holocene scleractinian coral, Porites lutea.     

南海北部珊瑚Sr/Ca和Mg/Ca温度计及高分辨率SST记录重建尝试

利用全谱直读等离子体光谱(ICPAES)的分析方法精确分析了南海珊瑚的SrCa和MgCa比值,结合实测表层海水温度(SST),标定了海南岛南部三亚海域和西沙海域两个滨珊瑚的SrCa和MgCa温度计。在此基础上,尝试对两个南海北部全新世时期的珊瑚进行SST记录重建。结果显示约540aB.P.(小冰期)西沙海域夏季月均SST较现代低约1℃,而约6500aB.P.(大暖期)海南岛三亚海域夏季月均SST则高出现代1.0～1.5℃。     

五千年来南海海平面变化的研究

大型块状滨珊瑚的生长上限充其量只能达到大潮低潮面,礁坪面成为古高海面的极好标志。多数学者认为,５０００ａＢ．Ｐ．以来南海周边曾有３—６ｍ的高海面。但南海曾否有古高海面有着两种截然相反的意见。作者对南沙群岛、西沙群岛、海南岛、雷州半岛和台湾恒春半岛珊瑚礁的考察,实测礁顶面的高程,钻取岩芯样品做(１４)Ｃ测年,并收集大量古高海面礁的资料,进一步证实了南海同它的周边情况一样,确实出现过至少比现今高２—３ｍ的高海面。     

海南岛鹿回头现代珊瑚岸礁发育史

海南岛南部鹿回头现代珊瑚岸礁发育很好, 是我国久负盛名的岸礁研究区。礁区南北两侧是基岩组成的山岭, 中央为宽约2km的连岛砂洲, 砂洲由礁块和生物碎屑堆积而成。连岛砂洲两侧为海湾, 西北侧称三亚湾, 东南侧为小东海, 海湾中发育有现代珊瑚岸礁。     

Carbon and oxygen isotope fractionation in scleractinian corals: a review

The present theories on the fractionation of stable isotopes in scleractinian corals are critically discussed in the light of data available on primary productivity, respiration and stable isotope chemistry. These data support a model of fractionation in which the carbon and oxygen isotopes are decoupled. Calcification occurs from a reservoir of carbon dioxide derived from both organic and inorganic sources. Photosynthesis preferentially fixes¹³C and thereby leaves behind¹³C. Increases in the rate of photosynthesis therefore also enrich the carbon isotope ratio of the skeleton. From theoretical considerations, photosynthesis has little effect on the oxygen isotope ratio of the skeleton, a fact confirmed by available data. The process of respiration adds depleted carbon and oxygen to the calcification reservoirs. The varying correlations between carbon and oxygen isotopes seen in hermatypic corals are caused by changes in the relationship between photosynthesis and respiration at different geographical localities. The isotopic compositions in the skeletons of non-zooxanthellate corals, which show a consistent positive correlation, can also be explained by the above scenario.     

Comparison of stable carbon and oxygen isotopes in Picea glauca tree rings and Sphagnum fuscum moss remains from subarctic Canada

Stable isotope ratios from tree rings and peatland mosses have become important proxies of past climate variations. We here compare recent stable carbon and oxygen isotope ratios in cellulose of tree rings from white spruce (Picea glauca), growing near the arctic tree line; and cellulose of Sphagnum fuscum stems, growing in a hummock of a subarctic peatland, in west-central Canada. Results show that carbon isotopes in S. fuscum correlate significantly with July temperatures over the past ~20 yr. The oxygen isotopes correlate with both summer temperature and precipitation. Analyses of the tree-ring isotopes revealed summer temperatures to be the main controlling factor for carbon isotope variations, whereas tree-ring oxygen isotope ratios are controlled by a combination of spring temperatures and precipitation totals. We also explore the potential of combining high-frequency (annual) climate signals derived from long tree-ring series with low-frequency (decadal to centennial) climate signals derived from the moss remains in peat deposits. This cross-archive comparison revealed no association between the oxygen isotopes, which likely results from the varying sensitivity of the archives to different seasons. For the carbon isotopes, common variance could be achieved through adjustments of the Sphagnum age model within dating error.     

中国现代陆生蜗牛壳体碳氧同位素组成的分布特征及其气候响应

陆生蜗牛壳体碳氧同位素组成记录了环境气候信息,是地质历史时期古环境和古气候重建的一个良好指标。文章在前人对现生蜗牛壳体碳氧同位素的环境意义研究基础上,通过增加对不同气候条件下的新疆地区（受西风带控制）、川西地区（受印度季风控制）以及东北地区（东亚季风北端）的现生蜗牛碳氧同位素组成进行测试分析,结合中国其他地区已有数据,总结探讨所有研究区已有蜗牛壳体碳氧同位素组成的分布规律及影响因子,回归分析蜗牛壳体碳氧同位素组成与降水量、温度、湿度、蒸发量及干燥度等5个气候因子之间的关系。得出以下研究结果：全国范围内的蜗牛壳体碳同位素组成与年均降水量、年均相对湿度具有明显负相关关系,与年均蒸发量及干燥度具明显正相关关系,年均温度大于9.5℃采样点的蜗牛壳体碳同位素与温度呈负相关关系;蜗牛壳体氧同位素组成与各种气候因子之间的关系比较复杂而显示无明显的相关性,可能由于不同区域蜗牛壳体氧同位素对不同气候因子的响应程度不同,也可能是由于蜗牛壳体氧同位素与温度的关系在不同区域存在差异导致。总之,蜗牛壳体碳同位素较为忠实地记录了有效降水引起C3植被同位素变化的信息,而对蜗牛壳体氧同位素记录的信息的解读还不明晰,仍需更多研究。     

我国生物礁研究的发展

黄汲清教授研究我国南方二叠系，引发了我国对古代生物礁的研究工作。６０年代起我国开始对古代生物礁的研究。现代珊瑚礁研究从２０年代末兴起，８０年代以来正在深入发展，同全球变化研究和珊瑚礁开发紧密联系，拓展了研究领域，积累了许多新知。     

Stable isotope records of plant cover change and monsoon variation in the past 2200 years: evidence from laminated stalagmites in Beijing, China

Two stalagmites collected from the Shihua cave in the southwestern suburb of Beijing were dated by annual layer counting. The results are consistent with thermal ionization mass spectrometry 230 Th dating. Stable carbon isotope variation of stalagmites is dominated by plant cover change, which largely reflects climate change and monsoon variation. Oxygen isotopes are mainly affected by precipitation, which is related to summer and winter monsoon intensity. The combination of carbon and oxygen isotopes can therefore be a proxy of plant cover change and monsoon variation. Our stable isotope results show that lower carbon isotope values of the stalagmites between 200 BC and AD 1000 probably imply dense plant cover and an episode dominated by humid summer monsoon. From ~1000 to AD 1450, the dominant monsoon alternated between the winter monsoon and the summer monsoon. Since ~AD 1450, a significant jump in carbon isotope ratios and increasing oxygen isotope ratios has been demonstrated, indicating less plant cover and the probable dominance of dry winter monsoon. The results are consistent with historical documents of the region.     

南海北部珊瑚Ba/Ca比值的季节变化及其环境意义

利用等离子体普技术分析了取自海南岛南部沿岸的现代演珊瑚高分辨率的Ｂａ／Ｃａ。结果表明,该珊瑚的Ｂａ／Ｃａ比值具有明显的双峰态的季节变化,其中春季和秋季Ｂａ／Ｃａ比值较镐,而冬、夏两季则较低。海南岛南部及邻近地区季节降雨的变化所控制的原Ｂａ输入是这些珊瑚Ｂａ／Ｃａ比值变化的重要控制因素,而该区夏季相对较镐的表层海水生产力可能也对其有重要影响。