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。     

U37K与海水表层温度

Ｕ₃₇^Ｋ是指少数藻类生物所特有的一种分子化合物（长链不饱和酮）的不饱和指数。在现代海洋沉积物中，Ｕ₃₇^Ｋ与浮游有孔虫的¹⁸Ｏ值具有很好的相关性。在实验室培养的藻类生物体中、海洋悬浮颗粒物及海洋沉积柱样的表层样中均检测出长链不饱和酮，其Ｕ₃₇^Ｋ与生物生长环境的海水表层温度具有很好的线性关系。因此，在古气候研究中，Ｕ₃₇^Ｋ可作为一种有效的古温度指标，且在古气候研究中已得到应用。主要介绍了Ｕ₃₇^Ｋ作为海水表层温度指标的原理、定量公式及其研究现状和存在的问题。     

深海沉积物10Be记录研究

DSDP519钻孔¹⁰Be测定结果表明，在B／M，M／G两地磁极性倒转期间，¹⁰Be产生率均约增加20％。DSDP519孔δ¹⁰Be曲线与DSDP502孔δ¹⁸O曲线具有明显的正相关关系。CT85－5钻孔¹⁰Be曲线在34000±3000aB．P存在明显的峰，峰值比正常值高出2．5倍，⁹Be，Zn变化曲线中均未观察到此峰，与Vostok冰芯¹⁰Be峰在时间上属于同期。这进一步说明了此时期内¹⁰Be浓度增加是全球性的，只能归因于¹⁰Be产生率的增加。Raisbeck峰讯号可以成为某些储存库精确时标。     

南岭中段一六矿床绿柱石和白云母矿物学特征及其地质意义

南岭多金属成矿带中段南部的一六矿床新发现了花岗伟晶型的Be矿化。为进一步查明其矿化特征和成矿机制,文章对一六矿床中的绿柱石及共生的白云母开展了系统的矿物学和矿物化学研究。结果表明,绿柱石富集Li、Rb、Cs等,贫V、Cr、Mg、Mn,属于低碱-无碱绿柱石。云母的类型为白云母-多硅白云母,富集Li、W、Sn、Nb、Ta、Rb、Cs、Ba、Ga、Zn等元素,相对亏损Be、Mg、Cu、Pb等元素。绿柱石类质同象形式为Al³⁺→Me²⁺,其中Fe²⁺对Al³⁺的替换是绿柱石呈淡蓝色-蓝绿色的主要致色机制。白云母中稀有金属元素富集的机制为：① Li+Al^VI↔Fe²⁺+Mg（Li₃Al_-1□_-1和Si₂LiAl_-3）;② Rb⁺↔K⁺,Na⁺。绿柱石中高Cs/Na（apfu）比值,低Mg/Fe（apfu）比值,白云母高Nb、Ta、Cs,低K/Rb、K/Cs比值的特征指示一六矿床Be矿化花岗伟晶岩具有较高的分异演化程度。本次发现和研究为区域Be矿化作用研究提供了基础地质资料,也进一步为稀有金属、钨等矿种的找矿预测提供了思路。     

南黄海、东海陆架及冲绳海槽北部 沉积物的10 Be和9 Be记录*

文章讨论了南黄海泥质区、东海陆架及冲绳海槽北部表层沉积物和柱状岩芯中¹⁰ Be及⁹ Be含量的水平和垂直分布,并与重金属Pb的分布进行了比较。表层沉积物中的¹⁰ Be,⁹ Be和Pb三者表现出完全不同的分布特征。¹⁰ Be的分布主要受黑潮及其支流黄海暖流所支配; ⁹ Be的分布受黄河陆源物质输入的影响,主要集中在南黄海泥质区; Pb则主要分布在长江口和琉球群岛附近,反映了人类活动的影响。冲绳海槽北部末次冰期和全新世时¹⁰ Be的沉积通量变化在整体上反映了¹⁰ Be大气生产率的变化,即地球磁场屏蔽效应的影响。03孔全新世时¹⁰ Be的沉积通量 (1.12×10⁹atoms/cm²ka)基本上等于¹⁰ Be的现代大气平均生产率,而在末次冰期时平均为4.06×10⁹atoms/cm²ka, 高于¹⁰ Be 的现代大气平均生产率3倍以上。在冲绳海槽由于黑潮的缘故,¹⁰ Be对气候的变化响应要比极地冰芯的¹⁰ Be变化响应灵敏的多,对气候变化信号起了放大的作用。冰期时冲绳海槽北部¹⁰ Be的沉积通量远远高于太平洋大洋海区,充分反映了黑潮的传送带作用和边缘海的聚焦沉积作用,并表明末次冰期时在千年尺度上黑潮仍流经冲绳海槽,且强度并未减弱。 ¹⁰ Be的通量在新仙女木时降到整个岩芯所跨时期的最低点,甚至低于¹⁰ Be的现代大气平均生产率,因此推测在新仙女木事件时,黑潮的变动特别大,有可能改向或断流。     

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。     

我国海洋地质分析测试技术

21世纪是海洋开发和利用的新世纪,随着国家对海洋地质调查工作的日益重视,海洋地质分析测试技术迎来了快速发展时期。本文对我国海洋地质分析测试技术的最新进展进行了简要评述:为满足海洋区域调查、海岸带地质调查的需要,建立了以大型分析仪器为主的多元素同时分析海洋地质样品的快速高效分析方法体系;针对新能源天然气水合物样品,开展了异常识别测试技术和应用测试技术研究,建立了用离子色谱法快速测定孔隙水中阴离子Cl^-、Br^-、SO₄^2-和阳离子Na⁺、NH₄⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺ 的方法,开发出了以声学、电阻、时域反射(Time Domain Reflectometry, 简称为TDR)三种探测技术为主的适用于天然气水合物模拟实验的探测新技术;对于海洋沉积物中有机污染物样品,采用复合固相萃取净化柱,对海洋沉积物萃取液样品进行净化分离,依次选用正己烷和正己烷－二氯甲烷混合液淋洗固相萃取净化柱,可有效保留基体杂质,实现了海洋环境地质调查中基质复杂沉积物样品的同时净化、分离与测试,可显著提高实验效率;同时在大洋矿产样品分析技术、海洋地质标准物质研制、船载与原位化学探测技术等方面也取得了重要进展。本文还提出在海洋调查和监测的应用中,船载及原位测试技术将愈趋重要,加强海洋化学传感器的性能和检测集成化技术是今后的一个重要发展方向。     

羌塘盆地双湖地区早中侏罗世过渡期碳同位素波动及成因研究

藏北双湖县巴岭乡地区出露一套深水相黑色页岩地层,包括下侏罗统曲色组和中侏罗统色哇组二个组地层单元。根据菊石化石控制的生物地层时代,下伏曲色组划归Pliensbachian-Toarcian 阶,上覆色哇组级代表Aalenian-Bajocian 期沉积,二者之间为连续沉积,是目前西藏特提斯域菊石化石控制程度最高的中下侏罗统地层。野外实测了索布查J₂/J₁界线剖面,按2m间距采集了148件样品,室内开展了无机碳(δ¹³C_carb)和有机碳(δ¹³C_kero)分析,目的是揭示早侏罗世末期到中侏罗世初期这一时段的古海洋演化过程。研究结果表明,曲色组沉积期古海水δ¹³C_DIC偏正,而色哇组δ¹³C_DIC偏负,J₂/J₁界线上下δ¹³C_carb值显示阶步式负向偏移的特点。根据相关分馏方程计算,Toarcian期海洋浮游植物繁盛,δ¹³C_DIC偏正_,海水营养盐NO₃浓度偏低,而Aalenian期海洋浮游植物衰减,δ¹³C_DIC偏低,NO₃浓度升高。沉积有机质或干酪根碳同位素δ¹³C_kero在J₂/J₁界线上下与δ¹³C_carb变化趋势一致,也具有由高值逐渐偏低的特点,但δ¹³C_carb和δ¹³C_kero变化曲线的波峰和波谷并不同步,这是因为海源和陆源有机质相对含量高低变化所致。文中根据碳同位素质量平衡方程,定量的描述了索布查界线剖面陆源和海源有机质比例的变化过程,讨论了曲色组和色哇组烃源岩在油气勘探中的意义。     

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。     

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。     

长江口主要阳离子随盐度变化的研究

以追踪混合水团的方式采样,并测定了长江河口混合区表层和底层中主要阳离子Mg2+、Ca2+、Na+和K+的浓度,讨论了长江口水体的pH分布特征和主要阳离子的混合特征.结果表明,长江口水体的pH状况受人为污染影响较小,河口混合区主要阳离子的浓度随着水体盐度的增大而增大,Ca/Mg比值随水体盐度的增大而迅速减小,且主要阳离子浓度相对于盐度的变化在表层和底层水体间没有显著的差别.在长江河口混合区主要阳离子的浓度及其比值随盐度的变化可用线性混合模型进行较好地预测和模拟.     

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。     

黑潮化学物质输入东海的途径与通量

在对黑潮水文特征分析的基础上,探讨了黑潮对中国近海化学物质输入途径,归纳总结了黑潮对东海生源要素、痕量元素、同位素及其他化学物质的输入特征,提出了黑潮对中国近海化学物质输入研究应着重关注的问题。主要的结论包括:吕宋海峡、中国台湾东北部及日本九州西南海域是黑潮向中国近海输送化学物质的3个关键区域;黑潮表层水向东海陆架的扩展、次表层水和中层水的涌升以及黑潮季节性流轴摆动是黑潮向东海输送化学物质的基本途径。黑潮主体生源要素的浓度随深度的增加而增大。黑潮对东海生源要素的影响夏季最弱、春季次之、秋冬季最强,其对东海生源要素的输入通量要远高于河流、大气等其他输入源,并且各水层中以中层水的生源要素输入通量为最大。痕量元素在黑潮主体的分布、对东海的输入通量等方面均表现出了与生源要素的差异,各痕量元素的分布及输入通量随痕量元素的不同而不尽相同,其中次表层水的涌升在对邻近海域痕量元素分布的影响中起到了重要作用。同位素可指示黑潮对东海陆架的入侵程度及变化规律,并与营养盐等有一定的相关性。黑潮是东海微量温室气体N2O,CH4等其他化学物质的重要输入源,进而对东海生态环境产生影响。进一步研究应着重从系统性外海观测、痕量元素及同位素等化学物质调查、黑潮对中国近海输入化学物质的控制过程等方面深入开展。     

Sources and distributions of tetraether lipids in surface sediments across a large river-dominated continental margin

Glycerol dialkyl glycerol tetraether (GDGT)-based proxies are increasingly used in modern carbon cycling and palaeoenvironmental investigations. It is therefore crucial to examine the robustness (sources, transport and degradation) of all GDGT-based proxies in continental margins, where sedimentation rates and extent of carbon cycling are high. We have analyzed the distributions of GDGTs in surface sediments from the Lower Yangtze River and East China Sea (ECS) shelf. The results revealed multiple sources and complex shelf processes that govern the distributions. The isoprenoid GDGT-inferred sea surface temperatures (SSTs) are robust and reflect the satellite-derived annual mean SSTs on the shallow ECS shelf, confirming an origin from surface water column-dwelling crenarchaeota. The input from methanogen-sourced, isoprenoid GDGTs is significant in the river surface sediments but they are almost absent from the ECS shelf. Branched GDGTs are also abundant in the river sediments, but ca. 95% are degraded in the Yangtze estuary, a much greater extent than observed for other terrigenous organic matter (OM) proxies. There is also evidence for production of branched GDGTs in the oxic ECS shelf water column and the anoxic sediments/waters of the Lower Yangtze River. As a result, branched GDGT-based proxies in the lower river and ECS surface sediments do not reflect the catchment environmental conditions. The effective degradation in the estuary and widespread aquatic contributions of branched GDGTs improves our understanding of how to use branched GDGT-based proxies in marginal seas.     

The dissolved Beryllium isotope composition of the Arctic Ocean

We present the first comprehensive set of dissolved ¹⁰Be and ⁹Be concentrations in surface waters and vertical profiles of all major sub-basins of the Arctic Ocean, which are complemented by data from the major Arctic rivers Mackenzie, Lena, Yenisey and Ob. The results show that ¹⁰Be and ⁹Be concentrations in waters below 150 m depth are low and only vary within a factor of 2 throughout the Arctic Basin (350-750 atoms/g and 9-15 pmol/kg, respectively). In marked contrast, Be isotope compositions in the upper 150 m are highly variable and show systematic variations. Cosmogenic ¹⁰Be concentrations range from 150 to 1000 atoms/g and concentrations of terrigenous ⁹Be range from 7 to 65 pmol/kg, resulting in ¹⁰Be/⁹Be ratios (atom/atom) between 0.5 and 14 × 10⁻⁸. Inflowing Atlantic water masses in the Eurasian Basin are characterized by a ¹⁰Be/⁹Be signature of 7 × 10⁻⁸. The inflow of Pacific water masses across the Bering Strait is characterized by lower ratios of 2-3 × 10⁻⁸, which can be traced into the central Arctic Ocean, possibly as far as the Fram Strait. A comparison of the high dissolved surface ¹⁰Be and ⁹Be concentrations (corresponding to low ¹⁰Be/⁹Be signatures of ∼2 × 10⁻⁸) in the Eurasian Basin with hydrographic parameters and river data documents efficient and rapid transport of Be with Siberian river waters across the Siberian Arctic shelves into the central Arctic Basin, although significant loss and exchange of Be on the shelves occurs. In contrast, fresh surface waters from the Canada Basin also show high cosmogenic ¹⁰Be contents, but are not enriched in terrigenous ⁹Be (resulting in high ¹⁰Be/⁹Be signatures of up to 14 × 10⁻⁸). This is explained by a combination of efficient scavenging of Be in the Mackenzie River estuary and the shelves and additional supply of cosmogenic ¹⁰Be via atmospheric fallout and melting of old sea ice. The residence time of Be in the deep Arctic Ocean estimated from our data is 800 years and thus similar to the average Be residence time in the global ocean.     

Retention of riverine iron in estuaries

Retention of Fe flocs, resulting from the mixing of river water and seawater, was examined in three Maine estuaries. Riverine Fe was found to remain fairly conservative with salinity, implying that the process of floccufation does not necessarily remove Fe from water parcels. Laboratory experiments corroborated the field data by demonstrating that neither gravity nor suspended sediment were very effective in removing flocculated Fe from suspension. However, input of a tannery effluent did appear to result in scavenging of Fe from estuarine waters. Flocculated riverine Fe was found to increase considerably the Fe concentrations of estuarine bottom sediments, with the amount of iron per sediment specific surface area dependent on mean river flow entering an estuary. While no long term retention efficiencies could be calculated for these estuaries, it seems likely that a significant portion of flocculated riverine Fe escapes to shelf waters.     

Modeling the Effects of Tidal Energy Extraction on Estuarine Hydrodynamics in a Stratified Estuary

A 3-D coastal ocean model with a tidal turbine module was used in this paper to study the effects of tidal energy extraction on temperature and salinity stratification and density-driven two-layer estuarine circulation. Numerical experiments with various turbine array configurations were carried out to investigate the changes in tidally averaged temperature, salinity, and velocity profiles in an idealized stratified estuary that connects to coastal water through a narrow tidal channel. The model was driven by tides, river inflow, and sea surface heat flux. To represent the realistic size of commercial tidal farms, model simulations were conducted based on a small percentage (less than 10 %) of the total number of turbines that would generate the maximum extractable energy in the system. Model results show that extraction of tidal in-stream energy will increase the vertical mixing and decrease the stratification in the estuary. Installation of in-stream tidal farm will cause a phase lag in tidal wave, which leads to large differences in tidal currents between baseline and tidal farm conditions. Extraction of tidal energy in an estuarine system has stronger impact on the tidally averaged salinity, temperature, and velocity in the surface layer than the bottom layer even though the turbine hub height is close to the bottom. Finally, model results also indicate that extraction of tidal energy weakens the two-layer estuarine circulation, especially during neap tides when tidal mixing is weakest and energy extraction is smallest.     

全新世冲绳海槽北部表层海水温度和初级生产力对黑潮变迁的响应

在冲绳海槽北部B-3GC孔高分辨率地层年代框架的基础上,利用多种分子生物标志物和生源组分指标,重建了该地区全新世以来表层海水温度和生产力的变化历史.研究发现,U37K-表层海水温度和生产力的变化指示了全新世黑潮及对马暖流分支的变迁.10.6～7.3 ka BP期间,冲绳海槽北部主要受东海陆架冷水团影响,陆源物质输入量增加,初级生产力比较高,表层海水温度较低.7.3～4.6 ka BP期间,黑潮暖流对该区的影响迅速增强,表层海水快速增温,陆源物质输入减少,但是各种生产力指标显示出上升趋势,与该区上升流的出现和迅速发育有关.4.6～2.7 ka BP期间,即全新世普林虫低值事件(PME)期间,表层海水温度明显降低了0.8～1.4℃,陆源物质输入增加,初级生产力和各种生源组分的含量也达到较高水平,说明此时黑潮强度减弱,或者黑潮主流轴向太平洋方向发生偏移,该区再次受到陆架冲淡水的影响.2.7 ka BP以来,虽然黑潮暖流再次影响到该海区,但初级生产力和生源物质输出量继续大幅增高,可能与该地区上升流的持续发育有关.     

全球变化中的浅海沉积作用与物理环境演化——以渤、黄、东海区域为例

以渤、黄、东海陆架区为例 ,综合评述入海沉积物通量、浅海沉积作用和人类活动影响下的物理环境变化。黄河、长江沉积物入海后主要堆积于河口附近 ,沉积速率为 10～ 10 0mm/a ,部分物质输运至陆架区 ,形成泥质沉积体 ,其沉积速率为 1mm/a量级。但目前河流入海沉积物通量呈减小趋势 ,今后河口附近的堆积将会减缓 ,并在总体上转化为侵蚀状态。在过去的 7ka里 ,来自黄河、长江等河流的沉积物形成了河口三角洲、滨海平原、潮流脊和潮汐汊道沉积体系 ,其演化方式是双重的 ,既有常态边界条件和外力作用下的演化 ,又有边界条件和外力作用发生变异时的演化。边界条件和外力作用变异的原因包括入海通量变化、全球气候变化、海面上升和人类活动等。建议从中国海岸带城市化发展的现状和需求出发 ,对此进行深入研究。