大布苏湖沉积剖面有机碳同位素特征与古环境

１９９４年９月,在吉林省大布苏湖湖盆东部,获取了总厚度为８．１０ｍ沉积剖面样品。以１０ｃｍ间隔采样,对样品中有机质成分及稳定碳同位素研究表明,沉积物中有机质主要来源于陆源高等植物,沉积物中有机物的δ＾１３Ｃ值指示了源生物的特征。在暖干时期,沉积物中有机质具有较高的δ＾１３Ｃ值;反之,冷湿时期,沉积物中有机质的δ＾１３Ｃ值降低,结合剖面碳酸盐含量及＾１４Ｃ年代分析表明,湖区１５０００年来经历了多期冷     

梵净山九龙池沉积物氮同位素组成与全新世气候演变过程

湖泊沉积物氮同位素(δ¹⁵N)在古环境、古气候变化方面有着指示气候干湿变化的重要作用,但目前学界对于δ¹⁵N记录作为气候代用指标所指示的气候干湿变化特征仍缺乏深入探索。本文以贵州省梵净山九龙池湖泊沉积物为研究对象,分析并探讨δ¹⁵N所记录的梵净山地区气候干湿变化过程与特征,并结合总有机碳(TOC)、总氮(TN)和碳氮比值(C/N)数据进行对比研究,结果表明:(1)由于九龙池湖泊沉积物有机质受流域输入影响,气候湿润时,陆生植物增多,土壤湿度增大,外源输入对湖泊沉积物有机质影响增大,沉积物δ¹⁵N值偏负;气候干旱时,陆生植物减少,土壤湿度降低,外源输入对湖泊沉积物有机质影响减小,沉积物δ¹⁵N值偏正;(2)九龙池湖泊沉积物δ¹⁵N记录很好地揭示了梵净山地区全新世的气候干湿变化过程,即早期(11.5—9.2 ka B.P.)亚洲夏季风增强,气候从干旱期向湿润期转变,中期(9.2—3.0 ka B.P.)亚洲夏季风强盛,气候整体处于湿润期,晚期(3.0—2.2 k...     

湖泊沉积物不同粒级组分有机碳同位素差异及其对实验结果的影响

湖泊沉积物有机质碳同位素因常被用于识别沉积物中有机质来源或流域植被信息而逐渐成为一个常规代用指标,但当沉积物中有机质含量变化显著、赋存状态不同时,采用统一分析方法(全样或某一粒级组分)测试的结果在不同含量或赋存状态时是否会产生偏差,目前没有详细的研究进行评价.利用嘎顺诺尔湖泊沉积物,采用全样品、细颗粒组分(过120目筛和360目筛),分别进行有机质含量和同位素分析,评价选择不同粒级样品因有机质赋存状态不同对有机碳同位素分析结果的影响.结果显示,不同组分的烧失量或元素分析仪方法测得的有机质含量变化趋势相同,但不同组分的有机碳同位素结果出现差异:全样的有机碳同位素值存在较大波动,随着过筛孔径变小,δ¹³C_org值波动减小,且过360目筛的细颗粒组分的碳同位素值较全样或过120目筛后组分的δ¹³C_org值偏负.这一差异与有机质组分赋存的颗粒范围有关.对比认为过360目筛的细颗粒组分更有利于充分反应,且可获得较为准确的同位素值.因此,在进行不同湖泊沉积物δ¹³C_org值对比时,应注意研究使用样品的前处理方式,相同处理方式下的结果更具有可比性.该研究结果对于湖泊沉积物有机质碳同位素分析具有参考意义.     

太湖梅梁湾富营养化过程的同位素地球化学证据

以浅水湖泊太湖为研究对象,通过湖泊水体、水生生物同位素以及相应湖泊水体营养指标的比较分析,并根据梅梁湾钻孔沉积物TN,TP,TOC,C/N,δ15N,δ13C等多项指标记录,恢复了湖泊富营养化过程.研究结果表明,不同湖区植物碳、氮同位素值和水体NH4+的δ15N值变化反映了植物组成和营养水平的差异.梅梁湾水体NH4+的δ15N和水环境参数不同月份的变化反映了外部营养载荷的输入对湖泊环境有明显的影响.1950～1990年湖泊沉积物有机质碳、氮同位素同步变化的趋势说明湖泊初级生产力的增长和湖泊逐渐富营养化的过程,而1990年之后二者之间反相关关系的出现表明在富营养条件下,大量浮游植物生长对富15N的无机氮的吸收及表层沉积物有机质分解和反硝化作用,代表湖泊富营养化加剧.以同位素示踪,并结合元素地球化学指标变化,将太湖梅梁湾富营养化过程分为三阶段,以20世纪50年代和20世纪90年代为营养状态的转换时段,揭示了人类活动不断加强的影响,与近50年来的湖泊环境监测结果一致.     

过去5000 a以来抚仙湖沉积物有机质碳同位素的古环境指示意义

通过测定抚仙湖沉积物全有机样品的稳定碳同位素组成(δ~(13)C_(org))、总氮、总有机碳含量指标并计算碳氮比值,对过去5000 a以来抚仙湖沉积物有机质来源、δ~(13)C_(org)的影响因素及其所指示的古环境意义进行分析.结果表明:在过去的5000 cal a BP里,抚仙湖沉积物有机质主要来源发生明显变化,沉积物有机质输入由内源水生生物和陆生C_3植物共同输入(5000-2300 cal a BP阶段)转变为以内源沉水植物、浮游植物和藻类等输入为主(2000 cal a BP至今阶段);有机质来源发生变化是造成抚仙湖沉积物δ~(13)C_(org)值变化的主要原因;2000 cal a BP以来,陆源有机质输入的锐减与人类活动的影响密切相关;在2300-2000 cal a BP阶段,抚仙湖沉积物δ~(13)C_(org)值的快速变化可能指示了抚仙湖流域的古环境在这一时期经历了快速变化的气候事件.     

流域数据模型研究—以太湖流域西苕溪流域为例

对江汉平原江陵剖面沉积物中的总有机碳（TOC）、总氮（TN）、有机碳同位素δ13C值和粒度参数的分布特征与环境气候的关系进行了研究.结果表明：沉积物中有机碳、总氮较高,有机质的δ13C值偏负,沉积物的平均粒径较粗时,气候温暖湿润;反之,沉积物中有机碳、总氮较低,有机质的δ13C值偏正,沉积物的平均粒径较细时,气候温凉偏干.结合14C测年,判别江汉平原江陵地区的古气候演化过程：8900-6070 aBP,为温湿时期;6000-4600 aBP为相对冷干时期;4600-2500 aBP为温暖湿润时期;2500 aBP以来为温凉偏干时期.     

淮河中游本世纪气候与环境波动的湖泊记录证据

为研究本世纪淮河中游气候与环境波支的湖泊沉积响应,１９９１年秋季在女山湖湖心提取了４．８ｍ沉积物。对顶部２０ｃｍ沉积物运用＾１２６Ｐｂ、＾１３７Ｃｓ的年代定位,获得１９０４－１９９１年湖泊沉积物的年序。以此通过高分辨沉积记录的代用标志提取,重建了本女山湖气候与环境的变化过程。结果表明,本世纪最初２０－３０年女山湖地区温度偏低、湿度偏大;４０、５０年代为本世纪温度最高的时段,５０至６０年代中期为延结     

湖泊沉积有机碳同位素与环境变化的研究进展

湖泊沉积有机质稳定碳同位素（δ^13Corg)在区域气候与环境变化方面的应用近年来发展迅速,成果令人瞩目,保存在各类湖泊岩芯中的δ^13Corg记录揭示了晚更新世以来大气CO2浓度的变化、湖泊水位波动、湖区生态与植被的变迁以及气温变化等重要环境信息,由于造成δ^13Corg值变化的影响因素较多,确定个湖与环境变化有关的主导因素时常有赖于其它证据的帮助,诸如地球化学、古湖沼学、孢粉学、分子同位素地层学等等,前人通过研究来自不同类型湖泊、具不同曲线形态特征的δ^13Corg记录,提出了多种环境解释模型,本文对此作了归纳和评述。鉴别和澄清湖泊沉积有机质的源物质以及有机物源随环境变化而发生过的变化,是研究δ^13Corg记录环境意义至关重要的基础性工作,由于有机质含量、碳氮比值、氢指数、生物残留物鉴别等常能提供有关有关湖泊有机质来源、产率、成岩作用等方面的有用信息,这方面的研究结果应该尽可能一并提供,以利于恰当地应用现有的环境解释模型,或者建立个湖新模型,单体生物标志化合物鉴别通常也能为区分湖积有机质中陆生、水生、细菌生等不同碳的来源提供有用信息,特定化合物同位素分析技术近年来成功地应用于建立单体生物标志化合物碳同位素地层学,为湖积有机碳同位素在生态环境演变研究方面的应用提供了思路,我国许多湖泊的湖底沉积岩芯尚未钻取,那些对过去全球变化研究有价值的δ^13Corg记录有待我们去获取和研究。     

呼伦湖东露天矿剖面有机碳的总量及其稳定碳同位素和古环境演化

湖泊沉积物中有机碳的总量（TOC）取决于湖泊的初始生产力及有机质沉积后的保存能力,而有机碳的稳定同位素（δ~(13)C）值则反映了不同来源有机质的组成以及流域古植被状况。本文通过对内蒙呼伦湖东露天煤矿剖面TOC及δ~(13)C值的垂直分布的研究,结合剖面的沉积特征及孢粉、硅藻分析结果,讨论了呼伦湖地区末次冰期以来古气候古环境演化过程。结果表明有机碳的总量及其稳定碳同位素可作为分析古气候环境的一种有效的代用指标。     

干旱区湖泊沉积物腐殖化度的古气候指示意义—以新疆巴里坤湖为例

腐殖质具有对气候环境变化响应敏感的特点,已经展示出了作为古气候演变研究载体的重要潜力和优势,当前,腐殖化度对气候环境变化指示意义的研究主要应用于泥炭沉积上,而对于湖泊沉积物中腐殖化度气候环境变化的研究,至今尚未见到报道,根据新疆东疆北部巴里坤湖湖泊沉积物腐殖化度的分析,同时结合年代学、有机质含量、总有机碳、自生碳酸盐δ13C、δ18O的分析结果,认为该湖泊沉积物中腐殖化度可以较为敏感地反映气候环境变化的相关消息,较高的腐殖化度,指示气候相对湿润,而较低的腐殖化度值,指示气候相对干燥,在此基础上,结合多指标变化,初步划分了巴里坤湖地区近9.4cal kaBP以来经历了干(9.4-7.5cal kaBP)-湿(7.5-5.8cal kaBP)-干(5.8-3.0 cal kaBP)-湿(3.0-1.0cal kaBP)-干(1.0-Ocal kaBP)五个阶段.     

内蒙古湖相沉积14C年代测定中“硬水”影响的发现

对内蒙古科尔沁沙地巴克窑泡子湖相沉积物分别做了＾２１０Ｐｂ和＾１４Ｃ测年,比较这两种方法测定结果发现,＾１４Ｃ年龄比＾２１０Ｐｂ估计年龄偏老约２０００年,内蒙古其它湖泊的沉积物＾１４Ｃ测年资料一般也都存在年龄偏老问题,作者认为,这一现象主要是由干燥和半干燥地区湖泊“硬水”影响引起的。     

13kaBP以来滇池地区古环境演

根据ＤＣ９３－１孔孢粉组合、总有机碳（ＴＯＣ）、总氮（ＴＮ）、碳氮比（Ｃ／Ｎ）、有机碳同位素δ＾１３Ｃｒｏｇ、磁化率（ｘ）、频率磁化率（ｘｆｄ）等资料,结合＾１４Ｃ、＾２１０Ｐｂ和＾１３７Ｃｓ测年,汗池地区１３ｋａ以来的古环境演化历史经历了以下几个阶段：１３－１０．２ｋａＢＰ,气候偏凉湿,湖水深度不大;１０．２－７．５ｋａＢＰ,气候向暖湿过渡,湖水渐深：７．５－４．０ｋａＢＰ,气候暖湿,水热条件达     

东北地区典型湖沼沉积物溶解态有机质组成特征及来源解析：以库里泡为例

溶解态有机质(DOM)是湖泊沉积物的重要组分,解析DOM的组成和来源对于深入理解湖泊有机质生物地球化学循环及控制水体富营养化具有重要意义。 本研究于2021年5月和8月采集了大庆市库里泡表层及柱状沉积物、泡内水生物(浮游藻类、挺水植物和沉水植物)、岸边土壤、陆生C3和C4植物、禽畜粪便以及城镇污水等样品,分析了样品DOM的稳定同位素(δ¹³C 和 δ¹⁵N)组成及三维荧光光谱特征,并利用IsoSource软件计算了不同来源样品对沉积物DOM的贡献率。结果显示:(1)库里泡内表层沉积物DOM的δ¹³C和δ¹⁵N组成存在季节性差异,5月δ¹³C和δ¹⁵N均值分别为-25.54‰和9.02‰,8月分别为-26.81‰和8.40‰。(2)库里泡内柱状沉积物DOM的δ¹³C和δ¹⁵N组成在垂直方向存在差异,表层(0~3 cm)δ¹³C和δ¹⁵N均值分别为-26.58‰和9.04‰,深层(3~30 cm)均值分别为-25.40‰和10.61‰。(3)表层沉积物DOM的三维荧光组分存在季节性差异。5月以类腐殖质荧光组分为主,占比为87.89%,HIX和BIX分别为6.27和0.67;8月蛋白类荧光组分占比为49.58%,HIX和BIX指数均值分别为1.72和0.87。(4)5月表层沉积物DOM外源输入占比为61%,以土壤(21.40%)和城镇污水(18.08%)为主;而8月内源贡献占比稍高(55.10%),且以挺水植物为主(48.68%)。(5)柱状沉积物(0~30 cm)不同深度DOM来源组成相近,主要为城镇污水、沉水植物/藻和挺水植物,贡献率均值分别为42.13%、25.07%和18.53%。整体上,库里泡沉积物DOM来源主要受到流域内人类活动及气候特征的影响,本文研究结果有利于加深对我国东北地区湖泊沉积物有机质迁移转化及累积规律的认识。     

青藏高原东南部巴松措现代沉积过程及其对气候变化的响应

湖泊沉积物是记录气候演化信息的重要载体之一,在探讨过去气候变化过程研究中发挥重要作用.然而,沉积物中的许多代用指标对气候的指示意义存在多解性,不同指标所反映的环境信息相互之间有时会存在矛盾.为了能够更准确地解读湖泊沉积物中指标所记录的环境变化信息,开展现代湖泊沉积物指标与环境之间的关系研究,深入探讨各指标对环境变化的响应机制尤为关键.本文选取青藏高原东南部巴松措湖泊表层沉积物作为研究对象,利用²¹⁰Pb与¹³⁷Cs比活度检测结果建立年代序列,对沉积物中粒度、磁化率、有机质含量等指标进行分析,揭示巴松措现代沉积过程.结合沉积物粒度端元组分分析结果,并将不同指标变化与林芝气象站所记录的数据资料进行对比,得出以下主要结论：该地区沉积物来源主要包括径流搬运的冰川碎屑物质和来自青藏高原南部、西南部上空悬浮于大气中的风成物质两部分;其中,通过风力搬运的物质输入主要集中在冬半年,受季节性风向及风速变化影响明显;径流受到冰雪融水与夏季降水的补给,因此通过径流搬运的物质输入量受到温度与降水综合影响;湖泊中磁性矿物碎屑的产生和输入主要受区域降水量影响的流域侵蚀速率变化控制,该湖泊沉积物磁化率波动可以有效的指示该地区降水量变化;沉积物中总有机碳含量和总氮含量变化主要反映湖泊自身初级生产力的变化,对区域温度变化的响应显著.     

基于多指标分析的博斯腾湖表层沉积物有机碳来源

通过有机碳稳定同位素(δ13Corg)、有机碳、氮含量及其比值(C∶N)的测定,结合已有的正构烷烃空间分布特征数据,对新疆博斯腾湖表层沉积物的有机碳来源进行综合研究.结果表明:博斯腾湖表层沉积物δ13Corg值在-26.7‰~-24.1‰之间波动,变幅较小;C∶N的波动范围为4.8~8.5,平均值约为7.4;正构烷烃的碳数分布范围为n C13~n C35,所有采样点样品的主峰碳以n C17和n C23为主.参考博斯腾湖文献调查资料,基于δ13Corg值、C∶N及正构烷烃等指标的空间分布状况,发现博斯腾湖表层沉积物中的有机碳主要来自湖泊内部浮游生物的残体;而不同湖区沉积物有机碳的内、外源贡献比例不同,其中陆源碎屑、挺水植物、沉水植物的贡献空间差异较大.博斯腾湖有机碳来源的空间差异主要表现在湖泊东部近岸水域表层沉积物有机碳主要为外源贡献,中心湖泊东部和西部浅水区表层沉积物有机碳由外源和内源共同贡献,而其余大部分水域表层沉积物有机碳则主要为内源贡献.     

小冰期弱化学风化的湖泊沉积记录

封闭湖泊沉积物的低Sr含量、低磁化率和高Rb/Sr比记录了单一湖泊流域在以冷干为特征的小冰期气候环境下经历的弱化学风化过程. 由于Rb, Sr在表生环境下不同的地球化学行为, 内陆湖泊沉积物中Rb/Sr比值是沉积记录中具有明确气候意义的有效指标. 与热带气候和现代温湿环境下化学风化受降水控制不同, 湖泊沉积岩芯的磁化率、Sr含量与冰芯δ18O一致的变化趋势揭示了小冰期最盛期极弱的化学风化过程是受气温控制的. 而随着气温的升高, 化学风化强度逐渐受降水的制约.     

呼伦湖晚第四纪湖相地层沉积学及湖面波动历史

对内蒙古呼伦湖盆地扎赉诺尔地区晚第四纪湖泊沉积物进行了沉积学（沉积构造、结构、垂向层序等）和＾１４Ｃ年代地层学研究,并逐层识别出地层剖面的各种沉积相类型,包括开阔湖、近岸带、滨岸沙滩、滨岸沼泽和滨岸沙丘等不同类型沉积,依此恢复了３０ｋａＢ．Ｐ．以来的湖泊演化和湖面波动历史。其中１３￣１１ｋａＢ．Ｐ．是湖面最高时期;１０．９￣１０．６ｋａＢ．Ｐ．的低湖面可能与新仙女木事件有关。     

不同时间尺度青海湖沉积物总有机碳对气候变化的敏感性

湖泊沉积物总有机碳（TOC）含量通常作为表征流域和湖泊生产力的指标,在亚洲季风区也常常被当作夏季风的代用指标,被广泛应用于气候与环境变化研究.本文梳理了过去千年、全新世以及冰期-间冰期时间尺度上青海湖沉积物TOC的变化特征,并探讨了其指示气候变化的敏感性与有效性.结果表明,过去千年青海湖沉积物TOC含量与区域暖季温度和降水表现出较为一致的周期性波动.通过对比全新世区域夏季温度、基于孢粉的降水定量重建结果,以及湖泊水位、风沙活动反映的湿度状况等,发现不能简单地将青海湖沉积物TOC含量或沉积通量作为夏季风强度或者季风降水强度的代用指标.青海湖沉积物TOC含量在冰期和间冰期表现出巨大的差异,指示了冰期-间冰期时间尺度上较大的温度与降水变幅.因此,不同地域条件及不同时间尺度下,湖泊沉积物TOC对气候变化的敏感性不同,将湖泊沉积物TOC含量作为亚洲夏季风的代用指标需要特别谨慎,特别是在高寒气候区.     

青藏高原地区湖泊正构烷烃有机单体氢同位素组成及其水文与环境应用

湖泊沉积物中正构烷烃氢同位素组成(δD)广泛应用于古环境变化研究,但其正构烷烃通常包含多种植物来源,使其作为环境和气候指标进行解释时面临许多挑战.我们系统调查了青藏高原地区15个湖泊中51个沉水植物(包括39个眼子菜、1个狐尾藻和11个川蔓藻),13个藻类(包括5个轮藻、3个刚毛藻和5个水绵)以及20个湖边陆生植物(包括10个灌木和10个草本植物)正构烷烃的δD值.结果表明:藻类和沉水植物C29正构烷烃δD值与湖水δD值显著正相关(藻类:R~2=0.85,p0.01,n=9;沉水植物:R~2=0.90,p0.01,n=25),表明这些藻类和沉水植物正构烷烃的δD值反映了湖水δD值的变化.不同种属的藻类和沉水植物,以及不同水文条件下生长的同一种属植物,其氢同位素分馏值(ε_(a/w))并不稳定,表明生物合成和环境条件(如盐度)可能会影响藻类和沉水植物的δD值.希里沟湖(封闭湖)中川蔓藻的δD值显著偏正于其湖边草本植物的δD值(one-way ANOVA,p0.01),但可鲁克湖(开放湖)中的轮藻植物与其湖边草本植物的δD值接近(one-way ANOVA,p=0.8260.05),表明干旱半干旱地区湖泊中藻类和沉水植物仅在封闭湖记录了湖水相对于大气降水富集δD值的信号.对每一个藻类和沉水植物样品,不同碳数正构烷烃δD值无明显差别,表明结合Paq和平均链长(ACL)等指标,不同碳数正构烷烃δD值的差值能帮助我们判断沉积物中正构烷烃的植物来源,及分析古湖泊盆地的沉积类型(开放沉积或封闭沉积).     

大兴安岭四方山天池全新世以来沉积物正构烷烃分布、单体碳同位素特征及古环境意义

对位于大兴安岭中北段四方山天池全新世以来湖泊沉积物中正构烷烃的分布特征及其单体碳同位素组成进行了讨论分析.结果表明,正构烷烃碳数分布范围为nC_(17)~nC_(33),绝大多数样品具有单峰型的分布特征,少数样品呈现双峰型分布特征,单峰型以nC_(27)为主峰,双峰型分布中前峰群以nC_(21)为主峰、后峰群以nC_(27)为主峰;短链正构烷烃(nC_(21))奇偶优势不明显,中链(n C23~n C25)和长链正构烷烃(nC_(27))具有明显的奇碳优势;正构烷烃的分布特征揭示四方山天池湖泊沉积物中的有机质来源于陆生植物和水生植物的共同输入,并以陆生植物贡献为主.全新世以来,四方山天池湖泊沉积物中长链正构烷烃单体碳同位素值(δ~(13)C_(27~31))逐渐偏负,与太阳辐射的变化表现出明显的一致性,表明在轨道尺度上该区域的有效湿度的逐渐增加主要受太阳辐射的控制,湖泊水位的变化则既受到西太平洋副热带高压和鄂霍次克海高压相对位置的影响,又受到东南季风和东北季风势力强弱的制约.根据多种气候代用指标的变化,全新世以来四方山天池湖泊环境及其区域气候演化可以划分为5个阶段:(1)11.2-8.0 ka BP:区域有效湿度较低,陆生C_3植物中木本植物比例略有增加,湖泊水位频繁波动,湖泊初级生产力下降,湖泊营养状态发生贫化;(2)8.0-6.4 ka BP:区域有效湿度增加,陆生C_3植物中草本植物比例略有增大,湖泊水面收缩、水位下降,湖泊初级生产力变化不大,湖泊营养状态较为稳定;(3)6.4-3.4 ka BP:区域有效湿度比上一阶段更高,陆生C_3植物中木本植物扩张,草本植物比例相对收缩,湖泊水位上升、水面扩大,湖泊初级生产力增加,湖泊营养状态发生好转;(4)3.4-2.4 ka BP:区域有效降水量继续增加,陆生C_3植物中草本植物比例升高,湖泊水位下降、水面收缩,湖泊初级生产力下降,湖泊营养状态发生贫化;(5)2.4-0.9 ka BP:区域有效湿度较高,陆生C_3植物中木本植物逐渐增加,湖泊水位上升、水面扩张,湖泊初级生产力增加,湖泊营养状态有所好转.四方山天池湖泊沉积物所记录的全新世以来区域气候环境演化历史,既与中国东北地区其他高分辨率气候记录有较好的一致性,也存在着差异性,表现出独有的区域气候特征.