海洋沉积物的锌同位素地球化学及其应用

锌同位素体系是海洋地球化学研究的新示踪剂,应用于示踪海水中锌元素的来源及其运移过程.海洋沉积物作为锌元素重要的"源"与/或"汇",其锌同位素组成的研究有助于理解海洋锌元素的地球化学循环.海洋沉积物记录了海水组成的信息,可以反演古海水锌同位素组成的变化,前提是理解沉积物与海水之间的分馏.对海水及海洋不同储库锌同位素研究进行系统总结,包括河流输入、热液体系、不同类型海洋沉积物(如富碳酸盐的沉积物、陆源硅酸盐碎屑、硅质沉积物、铁锰结核、贫氧-缺氧沉积物)的锌同位素组成,阐述了海洋沉积物锌同位素组成变化在古气候、古环境重建以及古海洋学等领域的应用以及重要性.      

铊同位素分析技术及其在地学中的应用

应用多接收电感耦合等离子质谱(MC-ICP-MS)等分析技术进行铊(Tl)同位素分析已成为非传统稳定同位素地球化学研究的重要内容之一.对近年来Tl同位素的实验测试方法及其地质应用的有关研究进展做了详细论述,包括Tl的地球化学行为、Tl同位素分析测试技术、同位素分馏机理、在各地质储库中的组成特征以及Tl同位素的地质应用等多个方面.这些研究表明该分析技术为行星科学、古海洋学、地幔地球化学、岩石成因以及矿床学等领域的研究提供了其他同位素分析方法难以获得的重要信息,充分展示了该分析技术在地球科学和环境科学领域的应用前景.      

海洋钡同位素地球化学研究进展

随着多接收电感耦合等离子体质谱技术的快速发展,越来越多非传统稳定同位素在地学的众多研究领域展现出巨大的应用潜力.钡同位素在早期主要用于行星演化研究,而随着其分析精度的提升,被较广泛地用来示踪研究地球表生过程和环境演变.近些年,钡同位素在海洋学研究中发展迅速,尤其是在示踪(古)海洋生产力方面具有巨大潜力.本次研究综述了海洋钡的主要储库——海水、沉积物和珊瑚的钡同位素组成特征,及其示踪(古)海洋生产力的研究现状与进展,分析当前研究薄弱点,进而展望钡同位素地球化学在海洋科学研究的广阔应用前景.     

沿岸地下水排放通量

海岸带地区,陆源物质由近岸向沿岸海洋输送的途径有很多,而在一些海岸或海湾,其中较普遍的一个过程就是海底地下水排放。它是发生在沿岸地区与毗邻海洋之间的又一个重要的陆海相互作用过程。目前,通过水文、直接测量和地球化学示踪法研究地下水排放的例子有很多,但对其进行定量估算仍面临着许多困难。本文主要介绍镭同位素地球化学示踪法的基本原理及应用,以海南东北部沿岸水域中镭同位素数据为例,计算得到相应的地下水排放通量为5.4×10-4dm3/(d.cm2)。     

硝酸盐氮氧同位素在海洋氮循环中的应用进展

海洋中硝酸盐的来源及生物地球化学作用是氮循环研究的重要内容。为更好地认识海洋中氮的循环,确定海洋中硝酸盐的来源以及研究氮的生物地球化学作用显得尤为重要。由于不同来源的硝酸盐往往具有不同的氮、氧同位素,并且硝酸盐的生物地球化学作用信息也会反映在氮、氧同位素上。因此,近十年来,利用氮、氧同位素方法研究海洋硝酸盐问题正日益受到国内外研究人员的重视。本文综述了海水硝酸盐N、O同位素分析方法的研究进展,以及用硝酸盐中N、O同位素来研究海洋硝酸盐的不同来源和示踪其地球化学过程这两方面的研究进展,并指出研究中的不足,最后对我国海洋硝酸盐研究现状进行了讨论并提出符合我国国情的研究方向。     

微区原位普通铅同位素分析技术及其地质应用进展

应用激光剥蚀-多接收器电感耦合等离子体质谱(LA-MC-ICP-MS)和二次离子质谱(SIMS)等分析技术进行微区原位普通Pb同位素分析是微区地球化学研究的重要内容之一.综述了矿物、熔体包裹体和沉积结核的微区原位普通Pb同位素分析技术及其地质应用的新进展.这些研究资料表明该分析技术在岩浆岩成因、沉积物物源示踪、地幔地球化学、古海洋学以及矿床学等的研究中提供了常规的全岩Pb同位素分析方法难以获得的重要信息,充分展示了该分析技术在地球科学研究中的应用前景.     

海水硝酸盐氮、氧同位素组成研究进展

海洋中氮的生物地球化学循环影响着海洋生态系统的结构和功能,并和全球气候变化有着密切的联系,一直是海洋科学研究的重点和热点。海水硝酸盐的15N/14N和18O/16O比值可以反映海洋中氮循环的主要过程,因而成为研究海洋氮循环的一个重要手段。综述海水硝酸盐氮、氧同位素组成的测定方法,同化吸收作用、硝化作用、反硝化作用、生物固氮作用等氮循环过程所导致的氮、氧同位素分馏及其在海洋学研究中的应用。海洋生态系中硝酸盐氮、氧同位素的分布可以提供支持生物生产力的氮来源信息,以及氮在不同储库迁移转化的路径与机制。未来的研究需要发展适用于低含量硝酸盐的同位素测量方法,构筑海洋氮的收支平衡,掌握影响上层海洋硝酸盐氮、氧同位素变化的过程,获取全球海域有关硝酸盐氮、氧同位素组成的更多数据。     

古海洋生产力地球化学指标的研究

寻求反映古海洋生产力变化的指标是古海洋学研究的重要内容.主量元素地球化学与微量元素地球化学以及相关的同位素指标已成为追溯古海洋生产力演化的有力工具.从古生产力替代指标的示踪原理和应用的角度,综述了主量元素(A1、Fe、P),微量元素(Ba、Cu、Zn、Ni、Cd、Sr/Ca、Mo),同位素(碳、氮同位素)等在古生产力研...     

海洋地质调查研究进展

本文从海洋地质基础理论的研究及其成果,八十年代大型国际海洋地区及地球动力学研究调查活动及成果等两个方面阐述了海洋地质调查研究的进展,指出自五十年代以来,随着海上油气资源勘探活动的兴超和发展,海洋地质调查研究蓬勃发展:使板块理论、机械分异沉积理论、古海洋学、地球化学方法、地震方法由此逐步趋向于完善和成熟,在认识整个地球的演化,指导矿产资源的勘查及预测,减轻地质灾害等方面发挥出越来越大的作用。     

多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICPMS)测量铜、锌、铁的同位素组成及其地质意义

Cu、Zn、Fe同位素示踪是近年来发展起来的一项新兴的同位素地球化学方法。本文介绍了用多接收电感耦合等离子体质谱 (MC ICPMS)精确测量铜、锌、铁同位素比值的方法 ,发现这些元素的同位素组成在不同地质与成矿环境中有明显变异 ,因而它们在矿床学、古海洋学和生物学等诸多领域具有广泛的应用前景。     

对苏联固体镭源的检定

本文采用电离法(平板电离室装置)对英产镭源和苏联产镭源进行了研究,找出了两种不同当量壳镭源之间的相关关系,解决了按照国际镭源标准对苏联产镭源含量的检定方法。     

镭同位素示踪隆教湾的海底地下水排泄

福建省漳州市隆教湾海水中镭同位素的研究,目的是评价海底地下水排泄量。在2007年6月的航次中,垂直于岸线的9km剖面上布置15个站位,每个站位用潜水泵采集表层海水样60L于塑料桶中。水样运回实验室后,立即用装有锰纤维的PVC管以虹吸的方式富集水样中的镭同位素,水通过PVC管的流速小于300ml/min。224Ra活度用连续射气法测定,测完224Ra后密封7d以上,然后用直接射气法测定226Ra活度。224Ra和226Ra活度都呈现自岸向海逐渐降低的规律,表明扩散控制镭同位素的分布,由224Ra获得68.83km2d-1的扩散系数,同时226Ra形成-0.963dpm100l-1km-1的活度梯度。用扩散系数和活度梯度建立的226Ra的离岸通量为6.62×1011dpmkm-2d-1,这个通量一定是得到SGD输入的镭支持,从而获得隆教湾的海底地下水排泄量是3.03×109m3km-2d-1。该排泄量包括陆源地下淡水排泄量和再循环海水排泄量,绝大部分可能是再循环海水,有待进一步研究。     

物理海洋观测研究的进展与挑战

从当今物理海洋所面临的若干前沿科学问题出发,重点探讨了物理海洋观测研究所面临的任务与挑战,包括大洋边界流系统、海洋湍流及跨等密度面混合以及海洋热含量和淡水平衡等.在已有的基础上,对我国在深海研究领域特别是物理海洋观测方面提出了几点针对性的建议.     

2002年国外物理海洋学研究主要进展

在技术进步和多学科交叉的推动下,当今的物理海洋学研究已经大大突破传统的研究范畴。与气候变化相联系的缓慢变化海洋物理过程成为现阶段物理海洋学的核心研究内容之一。世界大洋环流研究计划（WOCE）在经过20年实施后于2002年结束,国际上物理海洋学研究又面临一个新的起点。2002年国外物理海洋学的研究涵盖了与大尺度问题相关的许多领域,主要成果体现在：热盐过程和热盐环流变率、海洋混合、年代际与长期海洋变率、印度洋气候变化、海洋盐度与气候变化、古海洋学、海洋模型等方面。     

人类活动影响下的龙口海岸带海底地下水排泄通量研究

在沿海地区,以²²³Ra和²²⁴Ra为示踪剂建立的镭质量平衡模型已广泛应用于海底地下水排泄量(SGD)的研究中,然而目前国内外关于在人类活动复杂影响较大情况下的SGD研究却极为少见。本文对比研究了在有防渗墙(A区)和填海造陆(B区)两种不同人为因素影响下的龙口海岸带水体表现年龄、海底地下水排泄量及其携带的氮磷营养盐通量。结果表明,A区平均水体表现年龄为14.26 d,B区平均水体表现年龄为10.64 d。此外,B区沿岸地下水以及近岸海水中的Ra活度均普遍高于A区,而盐度低于A区。在SGD方面,A区的SGD速率为1.26~1.60 cm·d^-1,B区为1.43~1.82 cm·d^-1,考虑SGD在评估方法上存在一定的误差,因此两个区域的SGD速率相差不大。但与我国其他自然海域相比,这两个区域的SGD速率均处于较低水平。此外,B区的氮磷营养盐浓度普遍高于A区,而且由SGD驱动的氮磷营养盐通量不同,地下水输入的不平衡的营养盐极易改变龙口海域的营养盐结构,对海洋生态环境产生不利影响,这也进一步证实SGD在沿海生态环境以及水体污染治理中的重要地位。     

海水热力学方程TEOS-10及其与海水状态方程EOS-80的比较

新的2010年海水热力学方程TEOS-10采用1990年国际温标以及考虑世界大洋海水组成空间差异的绝对盐度,与旧的1980年海水状态方程EOS-80相比,具有更高的准确度和更广的适用范围,能够直接计算包括熵、焓、热容量在内的旧方程无法计算的热力学变量,将给海洋学研究带来重要的影响。借助气候态平均数据计算的结果表明,新旧方程计算的密度之差,在全球大多数海域可超过10-2kg/m3。在赤道以北的太平洋和印度洋海域,包括中国东海和南海的深海区域,该差别尤为显著,在精度要求较高的研究中必须予以考虑。新方程对密度计算的这一修正主要归因于其首次提出的绝对盐度,考虑了包括中性溶质在内的所有溶质的作用,弥补了实用盐标的缺陷。新旧方程计算冰点等其他物理量也有相应的修正。应尽快推广应用TEOS-10以及绝对盐度,充分发挥其对海洋学发展的推动作用。     

非传统稳定同位素锗的测试进展及其地质应用

Ge具有亲硫、亲铁、亲石和亲有机质的特性,被广泛应用于矿床学、环境科学等学科。然而,由于测试技术和手段的限制,Ge同位素在地球科学中的应用还很有限,但已显示出较好的应用潜力。本文在综合前人研究成果的基础上,结合笔者最新的研究工作,对Ge同位素的测试技术和手段等方面做了较全面的总结,内容包括Ge同位素化学前处理方法的研究进展、Ge同位素测试过程中仪器产生的质量歧视的校正方法。同时,亦对自然界样品中Ge同位素的组成、Ge同位素分馏机制及应用等方面做了评述。     

用镭同位素评价海水滞留时间及海底地下水排泄

海底地下水排泄(submarine groundwater discharge, SGD)难以直接测量, 镭同位素和氡-222等天然示踪剂使得间接评价SGD通量成为可能.为了评价五缘湾的水体滞留时间和SGD通量, 实测了湾内海水、湾外海水和地下水中224Ra和226Ra的活度, 利用224Ra和226Ra半衰期的差异, 采用224Ra与226Ra的活度比值计算湾内水团的年龄和平均滞留时间, 利用224Ra和226Ra的质量平衡模型计算SGD通量.五缘湾13个站位的水团年龄在0.6~2.4 d之间, 湾顶水团年龄相对较大, 平均海水滞留时间1.4 d.地下水输入五缘湾的224Ra和226Ra通量分别为5.17×106 Bq/d和5.28×106 Bq/d, 将该通量用地下水端元的活度转换成为SGD通量分别是0.21 m3/m2/d(224Ra平衡模型)和0.23 m3/m2/d(226Ra平衡模型), 两种模型的结果较接近, 其平均值0.22 m3/m2/d可作为五缘湾的海底地下水排泄通量.