巽他陆架——淹没的亚马逊河盆地?

古气候研究中一个关键性的争论问题,是陆地植被及其碳库在冰期旋回里的作用。今天亚马逊河盆地发育着全球最大的热带雨林,也是陆地上重大的碳库,而在冰期时东南亚的巽他陆架出露成陆,形成又一个巨大的热带雨林,引起全球碳循环的重大变化。为此,需要在巽他陆架进行大洋钻探,揭示近几百万年来该热带地区的海面升降、河系发育、植被与碳库演变,以及生物地理的历史。     

冰期出露的巽他陆架:重要的陆地碳储库?

冰期旋回中的碳循环是一个复杂的地球系统科学问题。尽管取得了很大进展,但是定量精细的循环过程仍未解决。其中一个重要的限制因素就是对于陆地生物圈碳储库及其变化的估算尚存在很大的不确定性。位于热带东南亚的巽他群岛是当今陆地生物量最丰富的三大热带森林区之一,对全球陆地生物圈碳储库有重要贡献。在冰期海平面下降时临近的巽他陆架出露成陆地,使得该区域陆地面积增大1倍。出露陆架上的植被状况有可能对冰期旋回中的碳循环产生重要影响。对冰期旋回时的碳循环进行了介绍和讨论,认为应加强对冰期巽他陆架地区古气候和古生态的研究,为定量分析和模拟冰期旋回中的碳循环提供关键数据。     

黔北务川-正安-道真地区铝土矿系中生物标志物及其地质意义*

黔北务川-正安-道真地区铝土矿位于石炭系黄龙组和二叠系梁山组之间,主要属于沉积型铝土矿。通过气相色谱（GC）与气相色谱-质谱（GC-MS）手段分析铝土矿系钻孔岩心中的生物标志物,发现了含量丰富的正构烷烃、类异戊二烯烷烃、萜类化合物与甾类化合物。对10个样品饱和烃组分GC分析表明,正构烷烃主要呈双峰式分布特征,碳数分布n-C₁₄～n-C₃₅,CPI值范围为0.90～3.45,表现出奇偶优势。姥鲛烷/植烷（Pr/Ph）值为0.38～077,表现出明显植烷优势。对3个样品饱和烃组分GC-MS分析表明,萜烷类化合物以C₃₀藿烷占优势,相对丰度由大到小依次为五环三萜烷、三环萜烷、四环萜烷,并检测出少量的γ-蜡烷。规则甾烷C₂₇-C₂₈-C₂₉呈近L型或V型分布,并含少量4-甲基甾烷。根据生物标志物特征参数,结合岩心样品岩相学特征,确定了铝土矿系中有机质的陆上植物与低等菌藻类双重来源,铝土质沉积时为偏酸性较还原环境,明确了铝土矿系的形成过程受到来自陆上与沉积水体内两个古生态系统的双重作用。     

南海南部巽他陆架氧同位素3期粘土矿物记录及其古环境意义

南海南部低海平面时期巽他陆架陆源碎屑的物源区变化,对于研究海陆变迁过程古环境演化具有重要意义.选择巽他陆架外缘对海平面变化影响非常敏感的氧同位素3期岩心记录（18282-2孔）,开展高分辨率陆源碎屑粘土矿物分析,以期获得海平面变化影响下的物源区演化历史.研究结果显示,在氧同位素3期44.5~36.0 cal ka BP期间,巽他陆架外缘含有较高的蒙脱石（29%~44%）与中等含量的高岭石（21%~27%）、伊利石（19%~27%）和绿泥石（14%~20%）.物源区分析表明,这个时期的蒙脱石主要由苏门答腊岛和泰国中部河流提供,高岭石主要由马来半岛、苏门答腊岛和婆罗洲西部河流提供,而伊利石和绿泥石主要由湄公河提供.在此期间,海平面长时间位于-80 m以下,巽他出露陆架上发育的大型古河流（北巽他河、古昭披耶河及古湄公河）可将来自周边物源区的陆源碎屑物质直接输送到陆架外缘.研究岩心的蒙脱石/（伊利石+绿泥石）比值与海平面变化具有良好的对应关系:当海平面下降时,蒙脱石/（伊利石+绿泥石）比值增大;反之亦然.这一现象表明海平面变化是影响巽他陆架外缘氧同位素3期沉积环境演化的最重要因素,即海平面升降引起的海陆格局变化,特别是古岸线的迁移可显著影响古河流与研究站位间的搬运距离,从而导致周边物源区对陆架外缘的陆源碎屑物质相对贡献量发生变化.      

皋兰山红黏土-黄土记录的上新世-更新世转型期C3/C4植被演化

上新世-更新世转型是上新世温暖气候向更新世冰期-间冰期旋回过渡的重要时段,与此同时,青藏高原的强烈隆升也深刻改变了高原及周边地区的地貌格局和生态环境面貌。因此,开展青藏高原东北缘地区上新世-更新世转型期的古气候变化研究是理解地球各圈层相互作用的重要切入点。而兰州盆地地处中国三大自然区的衔接位置,对气候变化和构造活动响应较为敏感,是探讨构造-气候-生态相互作用的理想区域。以兰州皋兰山红黏土-黄土岩芯为研究对象,在已有黄土高精度磁性地层年代学基础上,综合开展了有机碳同位素和长链正构烷烃碳同位素分析,重建了西部黄土高原上新世-更新世转型期（3.0~2.2 Ma）的C₃/C₄植被相对丰度演化历史。结果表明：皋兰山上新世-更新世转型期风成沉积中正构烷烃多以C₃₁为主峰的单峰模式,可能指示了草本植被的主要贡献。而典型黄土层位（L32和L33）的正构烷烃多呈现微生物降解的双鼓包模式,表明饱和烃受外源输入影响。综合对比常规指标、总有机碳和长链正构烷烃碳同位素后认为,皋兰山底部黄土的总有机碳同位素不能直接用于重建区域C₃/C₄植被演化。长链正构烷烃碳同位素研究表明：在3.0~2.2 Ma时期,皋兰山古生态整体以C₃植被为主;C₄植被扩张发生在3.0 Ma之前,3.0~2.9 Ma发生C₄植被快速减少事件,初步推测这可能与降温有关。     

南海北部17937岩心四万年来古环境变化的分子有机地球化学记录

以分子有机地球化学为手段对南海北部四万年来的古环境古气候研究表明, U₃₇k’-SST表层水温在冰期、间冰期平均范围分别为27℃和24℃, LGM与全新世温差达4.5℃; 以高分子量烷烃所代表的陆源物质输入和长链不饱和酮化合物所代表的海洋初级生产力都呈现冰期高、间冰期低特征, 表明冰期时陆源物质输入的增加和海洋表层生产力的提高; 正构烷烃C₃₁/C₂₇记录了南方大陆的植被由冰期时草本植物占优势向间冰期时木本植物占优势的转变.说明南海在末次冰期以来气候的不稳定性, 和海陆生态系统对气候变化的响应以及分子有机地球化学在古环境古气候研究中的巨大潜力.      

松辽盆地西南部金D1井九佛堂组烃源岩地球化学特征

对松辽盆地西南部金宝屯-吉尔嘎朗地区金D1井九佛堂组烃源岩的有机地球化学、生物标志化合物特征进行了系统评价,结果表明：金D1井九佛堂组暗色泥岩为差-中等烃源岩,有机质类型为Ⅱ型干酪根,处于低熟-成熟阶段;正构烷烃以"前锋型"的单峰型分布为主,主峰碳数为C₁₈和C₁₉,奇偶碳优势不明显;Pr/Ph值介于0.24~0.46,伽玛蜡烷指数介于0.11~0.32,指示烃源岩形成于还原条件下淡-微咸水湖相沉积环境;C₂₇-C₂₈-C₂₉规则甾烷分布特征略有差异,反映有机质为混合来源.总体有机地球化学特征表明金D1井九佛堂组烃源岩具有一定的生烃潜力.     

原油和生油岩中完整短链甾类系列化合物(C20-C26的发现及其意义

笔者首次在华北晋县高硫原油和含硫膏泥岩的饱和烃馏份中检测出丰富的短链甾类化合物(C₂₀-C₂₆),它们包括甾烷、甾烯、4-甲基甾烷和4,4-二甲基甾烷。同时,样品中还检测出C₂₃-C₂₅类异戊二烯烷烃。这此化合物是盐湖相沉积环境中细菌输入和降解作用的产物。     

低纬西太平洋末次冰期以来海洋孢粉记录对海平面变化的不同响应

通过对菲律宾南部MD06-3075和婆罗洲东北部MD98-2178两个深海钻孔的孢粉分析,结合氧同位素记录以及西太平洋地区已有的孢粉记录,得到末次冰期研究区域海洋孢粉中的红树林花粉和蕨类孢子含量比间冰期时要低,特别是在末次冰盛期.这可能体现了冰期时海平面较低,湿度较低等环境和气候条件.同时,西太平洋一系列海洋孢粉记录的对比发现,南海南部陆坡地区冰期时的红树林含量仍然较高,巽他陆架等地区冰期时的蕨类孢子含量则表现为明显高值.这些记录的差异可能说明了由于不同地区的地形分布特征不同,在冰期海平面下降时,导致陆架出露的幅度存在明显的差异.如果陆架较宽,则海平面波动会显著改变植被分布范围和孢粉传播距离等,从而对孢粉数据的气候、环境指示意义产生影响.因此,海洋孢粉数据解释时需要结合多种沉积记录指标以及地球物理调查等,提高海平面变化以及相应的沉积环境演化对孢粉搬运沉积的了解程度,增强海洋孢粉中古气候、古环境信息的有效提取.     

南海巽他陆架末次冰期以来的孢粉记录初步研究

通过分析沉积速率较高、且有同位素准确测年的南海南部巽他陆架18323柱状样的孢粉记录,分析重建该地区31 ka BP以来的植被和气候变化历史。结果表明,末次冰期以前植被主要组成是热带低地雨林,到末次冰期温度降低,热带低地雨林含量减少,草本植物含量剧增,红树林几乎绝灭;再从末次冰期到融冰期气温升高,热带低地雨林回升,对海平面变化反应敏感的红树林含量稳定增加。研究认为末次冰期前到末次冰期气温降低,湿度下降,到融冰期气温波动性回升,海平面升高。     

Research Progress of Leaf-wax Hydrogen Isotope Paleoaltimetry

Leaf waxes/lipids which are derived from terrestrial higher plants are ubiquitous in fluvial, lake, and marine sediments. N-alkanes are an important component of leaf waxes. Modern leaf wax n-alkanes from terrestrial higher plants are characterized with long chains with 27 to 33 carbon atoms (nC₂₇-nC₃₁) and high carbon preference index (CPI) values (>5). The hydrogen isotopes in n-alkanes are determined by meteoric water compositions, which makes them a potential proxy in paleoaltimetry studies. The lapse rates at which n-alkane hydrogen isotopes in modern soils change with altitude vary in different areas, implying that local calibration has to be conducted. The enrichment due to evapotranspiration and difference in fractionation during biosynthesis also influence n-alkane hydrogen isotopes values. When using long-chain n-alkanes to reconstruct paleoaltitude, many factors such as paleoclimate, paleolatitude and paleobotany should be considered.     

The Sunda Shelf—A Submerged Amazon Basin?

A crucial and debatable issue in paleoclimatology is the change of terrestrial vegetation and the role of its carbon storage in glacial cycles. In the modern world, the Amazon Basin hosts the largest tropical rainforest and plays a major role of carbon sink, but during the glacial times another large tropical rainforest must have formed in the then emerged Sunda Shelf, SE Asia, and significantly changed the global carbon cycling. Accordingly, ocean drilling expeditions to the Sunda Shelf are being proposed in order to investigate the sea level changes, evolution of river network, vegetation and carbon storage, as well as biogeography of the tropical region over the last millions of years.     

分子化石指标在中国东部盆地古环境分析中的应用

本文不仅总结、还提出了新的用于沉积盆地古环境分析的分子化石指标。低的OEP或CPI值（如小于1）,低的Pr/Ph值（如小于1）,可以较可靠地指示还原环境。正烷烃中n-C₂₂优势,C₂₅规则类异戊二烯链烷烃和伽傌腊烷的高含量,以及强烈的植烷优势,可以指示高盐沉积环境。还讨论了指示古细菌活动及其它有机质来源的标志。     

白令海陆架区柱样沉积物脂类分子特征及其气候变化响应

为探究全球变暖对于高纬度海洋生态环境的影响,对中国第5次北极科学考察在白令海陆架区采集的BL16柱样沉积物中的脂类进行了研究.沉积物中检测到丰富的饱和烃和脂肪酸等化合物,其组成和分布显示,该沉积柱中有机质为陆源和海源混合输入.其中长链正构烷烃和长链饱和正构脂肪酸主要来源于陆源高等植物,饱和异构和反异构脂肪酸主要来源于海洋自生细菌,短碳链正构烷烃、反异构烷烃和烷基环戊烷烃的浓度相互间有较好的相关性,表明其来源较为一致,主要来源于海洋浮游藻类和细菌.海源短链正构烷烃与陆源长链正构烷烃的比值∑C_15-21/∑C_23-33在0.14~0.90之间,表明该沉积柱中正构烷烃主要以陆源输入为主.沉积柱中短链正构烷烃、反异构烷烃和烷基环戊烷浓度,以及脂肪酸中异构、反异构脂肪酸组分与长链饱和正构脂肪酸组分的相对变化与总有机碳含量（TOC）、总氮含量（TN）变化一致,尤其在20世纪70年代以来明显升高,可能反映了海洋初级生产力持续增加的趋势,并且对全球变暖做出了灵敏的响应.      

Exposed Sunda Shelf During the Glacial Times: An Important Component of the Terrestrial Carbon Reservoir?

The glacial-interglacial carbon cycle is a complex scientific issue of the earth system. Although many progresses have been made, it is still far from being solved. Among others, an important limiting factor is the great uncertainty in the carbon stock in the terrestrial carbon reservoir. The present Sunda Islands are one of the three tropical forest areas with most abundant terrestrial carbon biomass and contribute greatly to the global terrestrial carbon reservoir. During the glacial low stands, the adjacent Sunda Shelf was exposed and led to a doubled land area. The scenario of terrestrial vegetation, which is not well understood, on the exposed land is probably a key factor to the global carbon cycle. Thus, a comprehensive paleoclimate and paleoecology study for the area is appealed, which may provide key data to quantitative analysis and modelling of the global glacial-interglacial carbon cycles.     

渤海湾盆地渤中19?6凝析气田高蜡凝析油地球化学特征及成因分析

渤海湾盆地渤中19-6凝析气田凝析油以高含蜡为特征,综合前人研究成果和油气地球化学资料对渤中19-6凝析气田高蜡凝析油特征和成因进行了分析。结果表明,研究区凝析油具有低密度、低黏度、低沥青质和胶质、高蜡和高凝固点的物性特征,其低碳数与中—高碳数正构烷烃含量相当,C_1-8轻烃组分以正构烷烃和环烷烃为主,C₂₇、C₂₈和C₂₉规则甾烷呈“L”字型分布,C₃₀4-甲基甾烷含量较高、伽马蜡烷含量中等—低,3+4—甲基双金刚烷含量较低,主要为沙河街组三段烃源岩成熟阶段的产物。高蜡凝析油的形成主要受控于烃源岩母质类型和相控混溶的凝析气形成机制。研究区烃源岩有机显微组分以腐泥无定形体和腐殖无定形体为主,为高蜡凝析油的形成提供了充足的物质基础。相控混溶的凝析气成因机制为高蜡凝析油的形成与保存创造了良好的外部条件。     

我国主要含煤油气盆地煤系源岩PY－GC热解产物组成及意义

本文运用热解气相色谱（ＰＹ－ＧＣ）技术探讨了我国一些含煤油气盆地中煤系源岩热解产物的组成特征及意义。研究表明，不同盆地煤系源岩热解产物的差异主要表现在Ｃ+₅正构烷烃＋正构烯烃含量和芳环化合物的组成上，利用热解产物Ｃ₁-Ｃ₅、Ｃ₆-Ｃ₁₄正构烷烃＋正构烯烃和Ｃ+₁₅正构烷烃＋正构烯烃三个端元组分的相对含量可有效地判识煤系地层源岩有机质的产烃类型，研究表明ＰＹ－ＧＣ技术是一种值得推广的煤成烃评价方法。     

Estimating the carbon transfer between the ocean, atmosphere and the terrestrial biosphere since the last glacial maximum

Carbon dioxide records from polar ice cores and marine ocean sediments indicate that the last glacial maximum (LGM) atmosphere CO₂ content was 80–90 ppm lower than the mid-Holocene. This represents a transfer of over 160 GtC into the atmosphere since the LGM. Palaeovegetation studies suggest that up to 1350 GtC was transferred from the oceans to the terrestrial biosphere at the end of the last glacial. Evidence from carbon isotopes in deep sea sediments, however, indicates a smaller shift of between 400 and 700 GtC. To understand the functioning of the carbon cycle this apparent discrepancy needs to be resolved. Thus, older data have been reassessed, new data provided and the potential errors of both methods estimated. New estimates of the expansion of terrestrial biomass between the LGM and mid-Holocene are 700 GtC ± > 300 GtC, using the ocean carbon isotope-based method, compared with of 1100 GtC ± > 500 GtC using the palaeovegetation estimate. If these estimates of the carbon shift to the terrestrial biosphere are equilibrated with the dissolved carbon in the oceans, and the CaCO₃ compensation of the ocean is taken into account, then the glacial atmospheric CO₂ would have been between 50 (± 30) ppm and 95 (± 50) ppm higher. The glacial atmosphere therefore should have had a CO₂ partial pressure of between 330 and 375 μatm. Hence, a rise of between 130 and 175 μatm in atmospheric CO₂, rather than 80 μatm, at the end of the last glacial must be accounted for.     

宁晋泊晚更新世以来气候变化的正构烷烃分子记录

华北地区晚更新世以来气候变化研究具有重要的意义.选择宁晋泊地区开展河湖相沉积物的分子化石研究.结果表明,沉积物中正构烷烃碳数分布范围为C₁₅~C₃₃,高碳数奇碳优势明显,多以C₂₉和C₃₁为主峰的单峰分布,少量样品出现以C₁₇为次主峰的双峰分布,表明有机质以陆生植物和大型水生植物为主.结合正构烷烃参数,分析了宁晋泊地区晚更新世以来的气候演变过程,展现了"83~68 ka气候较为温和,湖泊水位较低;68~30 ka气候暖湿,湖泊扩张;30~22 ka气候冷干,湖泊萎缩;22~10 ka气候好转,湖泊水位上升;全新世气候温和适度,湖泊水位略有降低"的特征.区域对比分析表明,末次冰期以来宁晋泊地区与延庆盆地等地的气候变化基本一致,具有冰期-间冰期旋回特征,说明其主要受太阳辐射的控制.      

松辽盆地北部上白垩统油页岩地球化学特征及沉积环境初探

松辽盆地北部上白垩统油页岩属中一差油页岩;有机质类型以Ⅰ型为主,Ⅱ.型为辅,处于低成熟一成熟阶段.生物标记化合物都含有丰富的正构烷烃、类异戊二烯型烷烃、萜类化合物和甾类化合物.正构烷烃呈前高后低的单峰型分布,nC₂₃、nC₂₇为主峰碳,重烃组份占绝对优势,OEP值为1.02～6.63,具有明显的奇碳数优势.Pr/Ph比值为0.13～1.37,多数小于0.6,具植烷优势,伽马蜡烷含量较高,油页岩沉积环境为咸化还原环境且盐度较高.萜烷丰度顺序为五环三萜烷>三环萜烷,三环萜烷中C₂₀、C₂₁和C₂₃,丰度相对较高,且C₂₀、C₂₁和C₂₃多呈倒“V”形分布,C₂₃相对富集.甾类化合物主要成份为规则甾烷C₂₇、C₂₈和C₂₉,ααα20RC₂₇、C₂₈和C₂₉甾烷多数呈几乎对称的“V”形分布,C₂₉ >C₂₈ >C₂₇.甾萜烷分布特征反映其原始有机母质构成中既有丰富的菌藻类等低等水生生物,又有一定比例的陆生高等植物混合输入.