植硅体化学组成研究进展

现代植物植硅体化学组成研究有利于揭示植硅体的化学组成与细胞形态、植物种类及植物生长环境之间的关系,认识植硅体形成机制、植物分类及生态意义。植硅体化学组成测试方法多种多样,主要涉及植硅体化学元素组成及Si、O和C元素同位素组成测定,研究表明植硅体主要含二氧化硅和水,封闭有少量的有机成分及多种矿质元素。在植硅体封闭有机成分存在形式,部分元素的形成、迁移等循环机理,稳定碳同位素组成、分布及其生态指示意义以及^14C测年研究等方面取得一定认识。植物种类、组织部位、细胞微环境以及植物生长的环境因子能够影响植硅体的化学组成。植硅体化学组成研究对植硅体形成机制及碳、硅等元素循环具有重要意义,植硅体部分化学元素、植硅体稳定同位素组成及^14C测年具有较好的古环境及考古研究潜力。现代植物植硅体化学组成及其与环境因子的关系,以及植硅体电子探针微区研究有待于进一步深入开展。     

植硅体碳与陆地生态系统碳循环：机遇和挑战

植硅体在形成过程中能够包裹植物有机碳,是已被证明的一种非常有潜力的大气CO₂封存方式,对于增加陆地生态系统碳汇和延缓温室气体效应带来的全球变暖具有重要意义,因此受到了学术界的广泛关注。简要回顾了植硅体碳的研究历史和现状,并着重从植硅体碳长期变化入手,探讨了植硅体碳与陆地生态系统碳汇存在的问题与挑战,以及近来有关植硅体碳存在被严重高估的论点。同时指出为了更加准确地估算植硅体碳汇,应充分考虑植硅体包裹碳能力的差异、植硅体碳来源、植硅体稳定性、土壤中植硅体碳含量衰减速率以及植硅体提取方法等在植硅体碳的长期变化中的作用,进一步提高植硅体碳在陆地碳汇研究中的地位与重要性。     

植硅体稳定同位素生物地球化学研究进展

植硅体形态鉴定与组合分析广泛应用于古环境重建和农作物起源分析等.鉴于植硅体的抗腐蚀、抗降解,易保存,锢囚的碳不易污染,且保存了植物的原始信息等特性,其有机地球化学研究日益被重视.植硅体稳定同位素分析表明植硅体是植物通过吸收单硅酸,以蒸腾作用为主要动力,在植物的不同部位发生同位素分馏淀积形成,其稳定同位素组成具有丰富的植物生理和环境信息.植物不同部位植硅体稳定同位素组成具有差异,其含量和硅、氧同位素值沿蒸腾流通常有增加的趋势.沉积物植硅体碳同位素分析不仅可以用于恢复草本的C3、C4植物生物量的比例,并且有可能重建古大气的碳同位素构成,是三者中最具有潜力的考古学、古环境研究的指标.植硅体有机化学组成分析,特别是类脂物分析,有利于认识植硅体碳同位素值相对于总有机碳偏负,C3、C4草本植硅体同位素差值范围缩小的原因.     

中国陆地生态系统植硅体碳汇研究进展

植硅体碳(Phytolith-Occluded Carbon,Phyt OC)是一种相对稳定的碳组分,在生物地球化学碳循环和减缓全球变暖中扮演着重要角色。在总结前人研究的基础上,论述了植硅体碳的形成机制和其碳汇能力的影响因素,综述了当前中国陆地生态系统植硅体碳汇的研究成果,探讨了中国陆地生态系统植硅体碳汇的调控机制,最后对未来中国陆地生态系统植硅体碳汇的研究方向进行了展望。气候、地表植被类型、土壤环境及植硅体自身化学组份等诸多因素都将直接或间接影响植硅体的碳汇能力。中国草地、农田、森林、湿地和灌丛生态系统植硅体碳产生速率分别为(0.6±0.1)×106,(4.9±1.7)×106,(1.9±0.4)×106,(0.6±0.5)×106和(1.3±0.3)×106t CO2/a。含硅材料施加、高硅植物栽培和传统的提高植物地上净初级生产力等措施均可显著提高中国陆地生态系统植硅体碳汇潜力。今后应进一步研究不同植物产生植硅体碳的机理,加强不同陆地生态系统中植物地下部分植硅体碳汇能力的研究,对不同陆地生态系统土壤植硅体碳汇量进行量化,并提出更加全面、经济、合理的管理措施以提高植硅体碳汇量。     

根管石地球化学研究进展

根管石是高等植物的化石遗迹, 是陆地生态系统的敏感指示剂。根管石及其相关特征不仅证实了古土壤的存在并反映出古代陆地渗流环境的演化, 同时为研究古地理、古气候以及植物古生态提供了重要信息。近几十年来, 国际上对黄土-古土壤序列、海岸带和蒸发盐湖等环境中根管石的地球化学特征、成因和形成环境等已经进行了一系列研究并取得了一定的成果。本文总结了根管石的地球化学研究进展, 概括了不同环境中根管石的形态、矿物组成、碳氧同位素组成以及碳同位素定年等特征, 论述了根管石的形成过程及其对环境的指示意义。     

古流体研究的无机地球化学方法综述

研究与成藏过程相关的古流体活动有助于深入认识油气成藏过程,从经济目的出发预测储层质量,精确分析不同阶段古流体活动对油气成藏的影响具有重要意义。目前国内外石油地质学家主要利用同位素地球化学、元素地球化学、流体包裹体分析等无机地球化学方法分析古流体活动特征及其对油气成藏的影响。在归纳前人研究成果的基础上,总结了各种无机地球化学方法的最新研究进展,认为同位素地球化学方法有助于分析古流体来源与成因,元素地球化学方法可示踪烃类流体的运移,流体包裹体分析技术结合岩相学研究可分析油气运移的时间、期次、相态、通道和油气藏的富集规律,并指出油气运移和聚集的有利方向。在运用无机地球化学方法研究古流体活动时不应局限于单一方法,综合利用多种无机地球化学方法更有利于全面分析古流体活动特征。     

金刚石矿物学、包裹体及碳稳定同位素研究综述

金刚石是地球上最坚硬、对形成环境要求最苛刻的矿物之一。金刚石的矿物学特征、包裹体特征及碳稳定同位素组成记录了金刚石生长、熔蚀、搬运等地质过程中的温度、压力及物质成分等信息,是探索金刚石物质来源、形成过程和地球深部物理化学环境的重要研究对象。总结了国内外金刚石矿物学特征、包裹体特征和碳稳定同位素组成的相关研究成果,发现金刚石晶形和组合及其颜色可大致区分金刚石来源; 金刚石表面特征是区分原生金刚石与砂矿金刚石的重要鉴别特征; 金刚石包裹体类型及组合、包裹体年代学及金刚石碳稳定同位素研究,可分析金刚石物质来源和地球深部物理化学环境,确定金刚石形成时代,为研究金刚石成因、地幔岩石圈深部作用过程以及壳幔相互作用提供重要依据。     

金刚石矿物学、包裹体及碳稳定同位素研究综述

金刚石是地球上最坚硬、对形成环境要求最苛刻的矿物之一。金刚石的矿物学特征、包裹体特征及碳稳定同位素组成记录了金刚石生长、熔蚀、搬运等地质过程中的温度、压力及物质成分等信息,是探索金刚石物质来源、形成过程和地球深部物理化学环境的重要研究对象。总结了国内外金刚石矿物学特征、包裹体特征和碳稳定同位素组成的相关研究成果,发现金刚石晶形和组合及其颜色可大致区分金刚石来源;金刚石表面特征是区分原生金刚石与砂矿金刚石的重要鉴别特征;金刚石包裹体类型及组合、包裹体年代学及金刚石碳稳定同位素研究,可分析金刚石物质来源和地球深部物理化学环境,确定金刚石形成时代,为研究金刚石成因、地幔岩石圈深部作用过程以及壳幔相互作用提供重要依据。     

金刚石矿物学、包裹体及碳稳定同位素研究综述

金刚石是地球上最坚硬、对形成环境要求最苛刻的矿物之一。金刚石的矿物学特征、包裹体特征及碳稳定同位素组成记录了金刚石生长、熔蚀、搬运等地质过程中的温度、压力及物质成分等信息,是探索金刚石物质来源、形成过程和地球深部物理化学环境的重要研究对象。总结了国内外金刚石矿物学特征、包裹体特征和碳稳定同位素组成的相关研究成果,发现金刚石晶形和组合及其颜色可大致区分金刚石来源; 金刚石表面特征是区分原生金刚石与砂矿金刚石的重要鉴别特征; 金刚石包裹体类型及组合、包裹体年代学及金刚石碳稳定同位素研究,可分析金刚石物质来源和地球深部物理化学环境,确定金刚石形成时代,为研究金刚石成因、地幔岩石圈深部作用过程以及壳幔相互作用提供重要依据。     

地层中的硅岩: 研究进展及展望*

硅岩是由自生石英形成的化学沉积岩,通常以层状或非层状(结核状、条带状)独自出现、与其他岩性互层出现及赋存于其他岩性地层中。硅岩不仅记录了大量盆地古地理、古海洋、古气候的地质信息,而且对于岩石大地构造学研究具有重要意义。前人对硅岩的研究取得了丰富的成果,近年来关于硅岩的新观点为硅岩的研究提供了新的思考途径和研究线索。通过调研近年来关于硅岩的岩石学特征、地球化学特征及沉积环境的研究,分析总结了不同地质历史时期、不同沉积环境、不同产状硅岩的形成模式、成因类型以及判别方式,认为硅岩的沉积不是单一因素控制的结果,而是地质构造活动强度、生物类型及活动性、沉积古环境的综合结果。常规地球化学元素结合岩石组构与微区分析、包裹体分析、新同位素(Rb-Sr和Sm-Nd)分析,以及新的地球化学判定标准(Ge/Si)是硅岩研究的必备手段和方法。     

黄土中硼的同位素组成变化及其气候示踪意义研究

自然界中硼的同位素组成变化很大(δ１１Ｂ＝－３０‰～＋４０‰),但在不问类型地质体中的分布或一定地质地球化学过程造成的分馏却有特定的范围。硼同位素分馏的主要原因是流体—固体反应体系的ｐＨ条件和水－岩比值变化。硼的这些特殊地球化学性质在不同地质地球化学作用示踪,特别是与流体作用有关的地球化学过程的研究中得到了广泛的应用。近年来有学者利用硼同位素组成示踪古海水的ｐＨ变化,但利用硼同位素示踪其它古环境或气候变化的研究却相当少。本文试图通过研究黄土中不同相态硼的同位素组成变化来识别黄土化学风化过程中流体介质的ｐＨ条件以及其它与风化作用强度有关的各种信息,并进一步发掘硼同位素组成变化在反映古气候、古环境     

脂类单体碳同位素在湖沼古环境和古生态重建中的研究进展

地质载体中保存的脂类来源于生物细胞膜、叶片蜡质层等,能够指示特定的生物分类学类群或微生物功能群,也能够记录生物生长或早期成岩过程中的生态环境信息,已经成为第四纪古环境和古生态研究的重要手段。除了化合物含量和分子组成,脂类的碳同位素组成也蕴含着重要的生态或环境信息。对于光能自养生物,这些信息来自光合作用和脂类的生物合成过程;对于异养生物,信息则来自摄食的底物和脂类的生物合成过程。总结了近些年来湖沼沉积中脂类单体碳同位素的研究进展,从长链正构烷烃、脂肪酸、陆源五环三萜等高等植物脂类和磷脂脂肪酸、藿类、四醚膜脂等微生物脂类等2个领域进行了系统阐述。在今后的发展中,需要重视实验技术,开发适合小样品量的分析方法,建立直接测试藿类和四醚类等分子量相对大的脂类碳同位素组成的新技术,加强单体放射性碳同位素的应用;可以考虑多种脂类碳同位素的联合、同一脂类单体碳同位素和单体氢同位素的联合;建议加强脂类单体碳同位素在生物地球化学过程,特别是微生物地球化学过程对过去全球变化的响应研究。     

流体包裹体在油气地质地球化学中的应用

流体包裹体研究是油气形成和成藏定量化研究的重要手段。本文总结了油气藏中流体包裹体的地质地球化学意义及其在石油、天然气研究中的应用,探讨了烃源岩和储层流体包裹体在确定源岩演化、沉积环境、有机母质类型、成熟度、油气运移充填期次等方面的应用,指出目前流体包裹体油气地球化学研究应关注的几个前沿方向：①在流体包裹体分析实验技术中,单个包裹体分析技术在油气地质定量化研究中具有重要的作用;②通过有机包裹体自然剖面与模拟实验对比研究烃类流体运移分馏,为建立油气成藏过程地球化学示踪指标提供基础参数;③通过储层中不同期次有机包裹体的化学组成、同位素组成、生物标志化合物与圈闭中已经聚集成藏的油气地球化学特征的对比研究,确定圈闭中油气的成因、来源和充填过程;④有机包裹体成烃作用研究为碳酸盐岩生烃和深层油气成因理论提供依据;这些方向的研究成果为深化油气理论、提高勘探水平具有重要意义。     

东北地区土壤有效硅的时空分异及其对芦苇植硅体形成的影响

在东北地区按温湿差异选取12个芦苇样点,对其芦苇植硅体、芦苇中有效硅和土壤有效硅进行研究,分析土壤有效硅对植硅体形成的影响,对于植硅体形成机理和古环境重建具有重要意义.结果表明,土壤有效硅含量和植硅体浓度在样点间存在明显差异.在芦苇的不同生长期,土壤有效硅含量差异不明显,芦苇中有效硅含量差异明显.7、8月时,植株吸收的有效硅主要用于植硅体的形成,植硅体浓度较高,且易受到土壤与芦苇有效硅含量比值的影响.9、10月植硅体浓度较低,可能由于成熟期芦苇叶片中硅含量较少而形成较少植硅体.土壤和芦苇有效硅含量的比值约为4时,硅吸收方式可能从主动逐渐转变为被动.此外,芦苇中多数形态的植硅体浓度和土壤与芦苇有效硅含量的比值呈负相关,说明土壤有效硅含量的变化对芦苇植硅体的形成有着一定影响.     

陆地热泉硅华研究进展与展望

陆地热泉硅华是活动地热环境下,富含硅酸盐热液流体在地表形成的沉积物,其独特的微生物结构及地球化学特征对潜在地热资源、古环境、古气候、早期生命起源等研究具有重要指示意义。尽管近年来地质学家对形成陆地热泉硅华的热源类型、硅华结构特征、共生矿物、同位素及微量元素特征、微生物在成岩中的作用等方面做了不少研究,但由于热泉硅华沉积-成岩过程中受包括热储岩性、热泉水蒸发冷却、pH值改变、微生物生长等复杂外界条件影响,其形成环境、发育特征和控制因素等系列科学问题有待深入探讨。在国内外大量文献调研的基础上,结合近期对云南腾冲热海地热区硅华的研究,综述了目前国内外对陆地热泉硅华的研究进展,总结了陆地热泉硅华具有矿物种类多样、结构形态丰富、地球化学特征复杂、与地热系统热源关系密切等基本特征,还总结了影响陆地热泉硅华形成中冷却、蒸发、pH值、阳离子效应、微生物活动等非生物和生物控制因素,提出了当前陆地热泉硅华研究存在硅华结构成因解释不明确、微生物与热泉硅华微结构间的关系及微量元素和同位素地球化学研究薄弱、人类活动对硅华沉积影响使得研究更复杂等问题,指出下一步应加强同位素分馏、微量元素及常量元素在硅华沉积-成岩中的作用机理研究;通过全面的地球物理-化学-微生物关系分析,明确热泉硅华成因;弄清控制硅华沉积的因素及微生物在硅华生长中的作用;深入了解热泉硅华形成的复杂性及其在全球范围内的相关性,从而更加全面地认识陆地热泉硅华沉积,并为下一步研究提供启示。     

鄂尔多斯盆地纳岭沟铀矿床岩石学、矿物学特征及其对铀成矿作用的指示意义

对砂岩型铀矿床各地球化学分带中砂岩的岩石学、矿物学特征进行对比分析,对于探索铀成矿过程具有重要意义。前人对纳岭沟铀矿床砂岩的矿物学特征做了一定的研究,但是对铀成矿过程中各伴生矿物之间的相关关系及其地质意义的认识相对薄弱。本文通过对鄂尔多斯盆地北东部纳岭沟铀矿床不同地球化学分带中砂岩进行岩相学分析、X衍射分析以及碳酸盐C—O同位素分析,建立了各矿物之间的相关关系,根据矿物之间的相关关系来反演成矿过程中目的层砂岩地球化学环境变化的过程。镜下鉴定结果表明纳岭沟铀矿床砂岩主要为长石岩屑砂岩;全岩碳酸盐胶结物的碳同位素组成范围为-20.6‰～-3.8‰,根据碳酸盐胶结物的氧同位素反演的碳酸盐胶结物形成时期的流体为大气降水和海水,表明碳酸盐胶结物的形成与有机质、大气降水中以及深部海相碳酸盐的溶解有关;矿物之间的相关关系表明在成矿过程中目的层砂岩经历了三个阶段的地球化学环境的变化:层间氧化过程中的酸性氧化环境阶段、氧化还原过渡带的碱性弱还原环境阶段以及晚期的碱性强还原环境阶段。本文的研究对深入认识铀成矿过程中地球化学环境的变化具有重要的意义。     

浙江全新世海滩岩的综合研究

浙江全新世海滩岩是目前公认的中国最北的海滩岩，对它的研究在古气候、古环境、古海面变化等方面都具有重要意义。笔者对浙江海滩岩进行了综合研究，提示其古动物学、岩石学、矿物学、元素地球化学、氧碳稳定同位素和＾１４Ｃ测年等特征，从中提取了古气候、古环境信息。研究表明，浙江海滩岩由８个岩石类型组成。     

古海洋研究中的地球化学新指标

有机地球化学与微量元素地球化学古环境指标及其相关的同位素指标已成为追溯古全球变化与古海洋生物地球化学演化的有力工具。从古环境替代指标的示踪原理和应用的角度，综述了有孔虫碳同位素、有机地球化学整体指标、生物标志化合物、单体有机分子同位素、微量元素等在古海洋古环境研究中的应用及相关的研究动态与进展。指出古海洋研究正从以恢复古海洋的物理参数（温度、盐度、古洋流等）为主，向着揭示古水团演化、古生产力、古营养状况、碳贮库及碳循环等古生物地球化学演化过程方向纵深发展。     

陕甘宁盆地中部气田主要产层孔洞的形成及演化

通过准同生白云岩中石膏斑晶的形成及暴露潮坪环境双层水透镜体古水文模式的建立，合理的解释了中部气田主要产层溶蚀孔洞的成因机理及发育特征，并根据孔洞内充填物的碳、氧同位素、稀土元素地球化学特征，具体划分了溶蚀孔洞的演化期次及其与烃类运聚的配置关系，从而为古岩溶储集层的成藏规律研究开拓了思路。     

植硅体形态测量学研究与应用概述

植硅体形态测量学是植硅体研究的重要方向之一,随着学科交叉研究的深入,植硅体形态测量学在植物分类与生态学、环境考古学、全球变化与生态响应等领域得到快速发展。综合已有研究成果表明,长鞍型植硅体形态测量学在日本、中国的竹亚科属一级竹类生态学具有独特的指示作用,而扇型和长鞍型形态测量学在中国西南西双版纳竹亚科木本竹子属一级分类中具有重要的参考价值;稻亚科扇型形态测量学可以有效区分籼稻与粳稻,且扇型鱼鳞状纹饰与颖壳双峰植硅体形态测量学结合可以准确判别亚洲栽培稻与普通野生稻;黍亚科树状表皮长细胞形态测量学被成功运用到区分中国西北黍和粟及其亲缘物种的关系,葫芦科南瓜属刻面球型植硅体形态测量学揭示了野生种、半驯化种和驯化种之间植硅体形态大小及其关系,证实南美洲低地地区早全新世出现的南瓜驯化历史;中国东北不同环境条件下的禾本科羊草、芦苇植硅体形态测量学研究反映了陆生植物对全球变化的生理生态响应,为研究陆地生态系统对全球变化的响应及古环境重建提供了重要参考。