中国气候（水热）连续变化区域现代土壤中类脂物分子分布特征及其气候意义

利用GC/MS对我国气候（水热）连续变化区域现代土壤样品进行了系统分析，检测出丰富的类脂物分子，包括正构烷烃、正烷基酮和长链的支链烷烃等。其中，正构烷烃高碳数（nC₂₉、nC₃₁、nC₃₃）和低碳数(nC₁₆、nC₁₇、nC₁₈)的主峰优势记录了土壤成土过程中湿热和干冷区域的相关信息；正构烷烃（nC₁₆+nC₁₇+nC₁₈ ）/ （nC₂₉+nC₃₁+nC₃₃） 比值与水热条件的变化相一致，有可能成为气候变化研究的新指标；代表低等菌藻类、水生生物与高等植物、陆生生物输入的正构烷烃nC₂₁^—/nC₂₂⁺、 nC₁₇/nC₃₁和（nC₁₅+nC₁₇+nC₁₉ ）/（ nC₂₇+nC₂₉+nC₃₁）比值在不同的气候地带（森林、草原、荒漠区域）有很好的交替变化，也反应了我国季风区域与内陆区域气候的差异。正烷基-2-酮C₂₁^-/C₂₂⁺的比值以秦岭为界记录了南北温度变化的差异性。而湿度变化对正烷基-2-酮分布特征影响不明显。正烷基-3-酮C₂₁^-/C₂₂⁺的比值随气候变化（温度、湿度）有明显的规律性分布。长链的支链烷烃A-D系列的生物来源有可能是生存于弱氧化还原环境的喜水热的某种特殊真菌，其分布特征记录了气候变化的相关信息。现代土壤类脂物分子的分布特征很好地记录了水热连续变化区域的气候变化信息，是我国典型气候变化研究的重要载体。     

千米桥古潜山高蜡凝析油的高分子量(C35 +)正烷烃分布及其烃源灶方位

采用高温气相色谱技术, 分析了渤海湾盆地千米桥奥陶系古潜山油气田的高蜡凝析油, 检测出其高分子量蜡馏分主要由C₃₅~C₆₉正烷烃组成, CPI₃₇~₅₅值为0.94~1.10, 属于高成熟原油的范畴. 鉴于当前钻井取岩心不足和烃源灶方位的不确定性, 利用高蜡凝析油与周缘高蜡原油的高分子量正烷烃作对比, 结合原油含蜡量的平面分布,预测烃源灶方位主要来自千米桥东侧的歧口凹陷方向. 此外, 还运用原油的9项成熟度参数,结合3项含氮化合物参数, 确认千米桥古潜山高蜡凝析油是从北东至南西方向充注的, 即从板深4井逐次向板深7和8井方向充注成藏.     

高演化海相碳酸盐烃源岩地球化学综合判识

针对中国海相碳酸盐岩烃源岩的成熟度高、有机质丰度低等特殊性, 以鄂尔多斯盆地下古生界为例, 通过微量元素富集系数计算、稀土元素的配分模式、元素和碳同位素等的数理统计分析及三维图解等多元综合分析, 结合必要的有机参数, 反演了盆地烃源岩发育环境, 评价碳酸盐岩烃源岩及其分布. 就鄂尔多斯盆地而言, TOC为0.2%是个重要的界限值, 研究表明: 在TOC>0.2%的层段中, Ba富集, δ¹³C_carb正偏移, δ¹³C_org<&#8722;28‰, 反映出古生产力、有机质埋藏量较高, 具较好生烃潜力, 稀土元素分异强, 指示沉降速率低, 有机质保存条件好, 利于烃源岩发育. 克里摩里组、乌拉力克组具一定规模, 可视为潜在有效烃源岩. 而TOC＜0.2%的层段, Ba含量低, δ¹³C_carb多为负值, δ¹³C_org为&#8722;24‰~&#8722;28‰, 指示有机质埋藏量低, 生烃潜力差, 稀土元素分异弱, 沉降速率较快, 多属浅水高能氧化环境, 不利于烃源岩发育. 利用无机与有机地球化学方法综合评价高演化海相有潜力的碳酸盐岩烃源岩及分布是可行的.     

210Pbex沉积通量突发增大对湖泊生产力的指示

²¹⁰Pb沉积计年的基本假设是大气沉降并经由湖水转入沉积物的²¹⁰Pb_ex 通量稳定. 当沉积速率相对稳定时, 沉积物中²¹⁰Pb_ex 的比活度将随沉积年代呈指数衰减. 湖泊水体中的²¹⁰Pb_ex 主要随有机微粒的沉降而进入沉积物. 如果湖泊水体中有机质沉积通量出现突发增大时, 则可能显著地增大²¹⁰Pb_ex 被清洗而转入沉积物的通量. 这种突发性清洗效应, 一方面显然不符合²¹⁰Pb沉积计年的基本前提; 另一方面可能指示湖泊水体初级生产力的明显变化. 根据云南程海近代沉积物²¹⁰Pb_ex 垂直剖面的特殊变化, 对这一问题进行讨论. 沉积物柱芯于1997年6月采自程海深水湖区. ¹³⁷Cs比活度垂直剖面呈现出3峰特征, 给出了可靠的计年结果并显示出近几十年间沉积物堆积的稳定性. 而²¹⁰Pb_ex 比活度垂直剖面呈现出特异的峰值分布, 并与Corg垂直剖面相似. 这一现象可能与制约²¹⁰Pb_ex 转入沉积物的机制有关. 程海沉积物中H_org/C_org和C_org/N_org原子比平均值分别为5.51和7.04, 表明其有机质主要源于内生藻类残骸. 根据沉积物有机质“沉降-降解-堆积”的3阶段特征, 模拟计算出1970年以来有机碳C_org的沉积通量(F(C_org)). 不同年代²¹⁰Pb_ex 的沉积通量(F(²¹⁰Pb_ex ))与F(C_org)显示出很好的同步关系. 特别是1972～1974年和1986～1989年的两个时段, 二者同步增大. F(C_org)的变化导致F(²¹⁰Pb_ex )的变化; F (²¹⁰Pb_ex)的变化在一定程度上反映出湖泊生产力的历史变化.     

中国北方黄土区C4植物稳定碳同位素组成的研究

通过对中国北方黄土区C₄植物稳定碳同位素(δ ¹³C)的系统分析, 发现C₄植物δ ¹³C值分布区间为-10.5‰ ~ -14.6‰, 其平均值为-12.6‰ ± 0.82‰; C₄植物δ ¹³C组成有随年降雨量减少, 即从半湿润区到半干旱区, 再到干旱区微微变轻的趋势; C₄植物的稳定碳同位素组成雨季比旱季偏重. 以上变化趋势都与C₃植物稳定碳同位素变化趋势相反.     

运用228Ra-NO-3法测定南沙海域的新生产力

运用MnO₂纤维富集-²²⁸Ac b计数法测定了南沙海域两个测站3个时间点水柱的²²⁸Ra比活度, 得其值介于0.38至 3.60 Bq×m^-3. 发现²²⁸Ra的分布能满足稳态条件. 采用一维稳态模型, 以²²⁸Ra-NO^- ₃法测得测站NS97-43, NS99-53(T₁)和NS99-53(T₂)的新生产力分别为4.4, 5.1和5.7 mmolC·m^-2·d^-1. 结合初级生产力的文献报道值, 计算得南沙海域的f比介于0.12~0.15.     

电离层起源的O+离子在同步高度区的分布

以卫星观测资料为基础, 应用动力论方程, 采用理论模型和数值分析方法, 研究了不同地磁活动条件下同步高度区O⁺离子的分布, 提出了O⁺离子密度和通量密度在同步高度区沿经度变化的半经验模型. 主要结果为: 在同步高度区(1) 向阳侧O⁺离子密度和通量密度较大, 背阳侧较小. (2) 地磁活动指数K_p越小, O⁺离子密度和通量密度水平及其沿经度的变化越小, K_p越大时水平及其变化越大; K_p≥6时O⁺离子密度和通量密度较K_p= 0时大一个量级. (3) 当K_p= 0或K_p≥6时, O⁺离子密度在经度120 °附近和240 °附近最大, 在磁尾最小; 当地磁活动指数K_p=3~5时, O⁺离子密度在经度0°处最大, 在磁尾最小; 无论K_p如何, O⁺离子通量密度都在经度120°附近和240°附近最大, 在磁尾最小.     

烃和烃类包裹体的拉曼特征

通过大量烃标样拉曼分析发现: 饱和烃以甲基、亚甲基在2700~2970 cm^-1区域有强烈的拉曼谱峰为特征; 异构骨架在748 cm^-1处有一强的拉曼效应; 环六环在804 cm^-1处有一个强的拉曼效应; 苯环有二个拉曼特征峰(988, 3058 cm^-1±), 以988 cm^-1±为主; 己烯在1294, 1635和2996 cm^-1±有三个烯键(C=C)拉曼特征峰, 以1635cm^-1±为主. 论证了: (1) 烃类的拉曼图与烃类的含碳个数无关, 只与烃类分子结构和基团特征有关; (2) 相同的烃类如正构烷烃类的拉曼光谱图相同; (3) 不能简单地由烃类的特征峰来判断烃种类(如CH₄, C₂H₆和C₃H₈)和某烃相对含量, 尤其在混合烃类或烃类包裹体中. 对比石油四大组分总的拉曼光谱图特征, 将烃类包裹体的拉曼光谱图分成五种: 饱和烃型拉曼光谱图、烷烃+沥青型拉曼光谱图、沥青型拉曼光谱图、荧光型拉曼光谱图、甲烷型拉曼光谱图. 据烃类包裹体的拉曼光谱图特征将烃类包裹体分成五大种类: 高饱和烃(气或液)烃类包裹体、含沥青饱和烃(气或液)烃类包裹体、低饱和烃(气或液)烃类包裹体、沥青质(气或液)烃类包裹体、高甲烷盐水包裹体.     

洛川黄土剖面S4古土壤及相邻黄土层分子化石与植被变化

利用GC-MS对洛川剖面S₄古土壤及相邻L₅, L₄部分黄土样品的分子化石进行连续检测, 获得包括正构烷烃、正烷基-2-酮和类异戊二烯等丰富的类脂物分子, 结合剖面高密度样品室内磁化率和粒度的测定结果, 讨论了这一时期的古环境和古植被演化历史. 依据正构烷烃与磁化率和粒度的相关性, 结合CPI指标认为黄土-古土壤样品中的分子化石虽然受异地源有机质的可能影响, 但它们的相关性证明源自样品中的分子化石真实地反映了黄土-古土壤形成时期的植被状况. 正构烷烃平均碳链长度(ACL)与磁化率和粒度之间存在良好的正相关性, 在气候环境由冷干向暖湿变化时表现为较好的同步性; 但在环境恶化过程中ACL记录则相对滞后. 正构烷烃碳数分布及比值参数揭示: 在黄土沉积L₅向古土壤S₄过渡过程中以C₂₉为主峰, 显示以木本输入为优势; 在古土壤S₄发育时期, 以C₃₁为主峰, 显示草本比例相对增大、木本比例相对减小, 具明显的草本输入优势. 正构烷烃分析结果揭示: 洛川剖面S₄古土壤形成过程中以草本植被为主, 没有发育典型的树林植被.     

(Fe4Cr4Ni)9 C4的晶体结构

(Fe, Cr, Ni)₉C₄是一种(Fe, Cr, Ni)与C化合而成的金属碳化物矿物, 产于西藏罗布莎蛇绿岩块铬铁矿床中. 经晶体结构测定确定其晶体化学式为: (Fe_4.12Cr_3.84Ni_0.96)_8.92C_3.70, 简化的化学分子式为(Fe₄Cr₄Ni)₉C₄. 该矿物属六方晶系, 空间群为P6₃ m c, Z = 6, 计算比重D_x = 7.089 g/cm³. Fe, Cr, Ni各有其不同的晶体化学位置, 配位数近似于12, 形成带折皱的堆积层与平的堆积层的互层结构. 部分金属原子具有缺位结构. Fe, Cr, Ni原子间的键长为0.2525~0.2666 nm, C与Fe, Cr, Ni 原子之间的距离为0.1893~0.2169 nm. C的配位数为6, 充填于Fe, Cr, Ni金属原子间构成三方柱配位多面体. 该配位多面体以共角顶或共棱方式相互连接构成了一种新型的金属碳化物结构.     

塔里木盆地烃源岩干酪根的分子结构: Py-GC-MS和甲基化-Py-GC-MS研究

用Py-GC-MS和甲基化-Py-GC-MS技术研究了塔里木盆地部分烃源岩干酪根的分子结构. 塔里木盆地奥陶系、三叠系干酪根的热解产物主要为正构烷烃/1-烯, 具逐渐降低的碳数分布特征, 甲基化-热解的主要产物为正构饱和脂肪酸甲酯, 具有明显的C₁₆和C₁₈碳数优势, 表明主要的母质来源可能是浮游藻类类脂物. 三叠系干酪根热解产物中含有较丰富的C₂₀~C₂₆脂肪酸和C₁₅~C₂₅正构烷烃/1-烯, 可能指示了三叠系和奥陶系干酪根母源中藻类种属上的差异. 上奥陶统干酪根TAC1-1的甲基化-热解产物中检出了少量的甲氧基苯羧酸甲酯类化合物, 为塔里木盆地苔藓类陆生植物最早出现于上奥陶统提供了分子证据. 奥陶系干酪根热解产物中的藿烯、17β(H)-三降藿烷、17β(H), 21α(H)-30-降莫烷和17β(H)-莫烷的相对含量明显低于三叠系干酪根, 17α(H)-三降藿烷和17α(H)-30-降藿烷高于三叠系干酪根, 三叠系干酪根热解产物中检出了姥鲛-1-烯, 这些结果较一致地反映了奥陶系和三叠系干酪根在结构和成熟度上的差异. 甲基化-Py-GC-MS和Py-GC-MS可较全面地反映地质大分子的结构并可用于有机质类型、成熟度和油源对比等研究.     

亚北极白令海近百年海洋环境变化

采用²¹⁰Pb方法对亚北极白令海B_2~9岩芯样进行定年, 获得分辨率以10年等级变化的100来年(1890~1999年)连续海洋沉积环境序列. 该岩芯样检出众多的分子化石, 正构烷烃、类异戊二烯、脂肪酸和甾醇等. 利用这些精细分子C₂₇, C₂₈, C₂₉甾醇及分子组合特征Pr/Ph, SC⁺₂₂/SC^&#8722;₂₁, CPI, C_18:2/C_18:0并结合有机碳含量变化, 重建100年以来亚北极海洋环境变化史. 结果表明过去的100年以来北极经历了两次较强的气候变暖事件(7.5~5.5 cm和3.0~0.0 cm, 对应时间段约1920~1950, 1980~1999年), 随之陆源物质减少, 海洋自生源增长而沉积环境呈氧化状态. 还经历了两次短暂的降温事件(8.0 cm和4.0~3.0 cm, 对应时间段1910和1970~1980年), 随之陆源物质增加, 海洋自生源相应减少, 沉积环境呈弱还原状态. 同时揭示了这两种冷与暖变化过程与北极区域性和全球性变化有直接关系.     

塔里木盆地深层碳酸盐岩中气体包裹体组成及其碳同位素特征

通过分步加热法和真空电磁破碎法, 对塔参1井深层(>5700 m)碳酸盐岩包裹体中微量气体组分进行了质谱计在线检测, 并对真空电磁破碎法释放的气体进行了碳同位素测定. 组分测定结果表明, 虽然两种方法获得的气体成分有差别, 但总的情况是, 深层碳酸盐岩中包裹气体成分以CO₂为主, 其次为烃类气体CH₄, C₂H₆和C₃H₈. 非烃气体CO在分步加热法中丰度较高, 而在真空电磁破碎法测定中含量较低, 包裹体中N₂, H₂和O₂含量较低. 在5713.7 ~ 6422 m的下奥陶统和上寒武统中, 气体包裹体δ ¹³C₁表现出富¹²C, 类似于生物气的特点(-52.4‰ ~ - 63.1‰), 但其组分却没有生物气“干”的特征. 深层包裹体中这一特征可能主要与烃类气体的运移分馏因素有关. 塔中个别深层天然气中较轻的CH₄碳同位素特征可能也有类似成因. 而在下寒武统7117 ~ 7124 m处的气体包裹体则δ ¹³C₁较重, 为高成熟度CH₄的特点. 深层碳酸盐岩包裹体中 主要表现出无机成因的特点, 与塔中天然气的CO₂碳同位素值所表现的成因一致.     

轮南油田代表性原油正构烷烃单体氢同位素组成、分布与母源信息

采用先进的色谱-高温热转变-同位素比值质谱(GC-TC-IRMS)分析技术, 首次对塔里木盆地轮南油田部分原油正构烷烃进行了单体氢同位素组成分析. 所测定的不同储层的原油样品, 正构烷烃单体氢同位素组成相近, 反映了原油母源沉积环境的相似性, 均来源于海相沉积环境. 与理论推算值(&#8722;150‰)和报道的Williston盆地奥陶系生源的原油正构烷烃氢同位素数据(nC₁₃~nC₂₇, &#8722;160‰~&#8722;90‰)相比, 轮南油田原油正构烷烃单体氢同位素组成较重(nC₁₂~nC₂₇, &#8722;120‰~&#8722;60‰). 从母质形成的生物化学过程和烃类生成的热成熟作用过程分析, 相对咸水沉积环境下形成的母质及相对较高的成熟度可能是造成上述轮南油田原油正构烷烃氢同位素组成与分布偏重的主要原因.     

内蒙古大井铜-锡-银-铅-锌矿床的流体混合作用——流体包裹体和稳定同位素证据

内蒙古大井铜-锡-银-铅-锌矿床的石英包裹体水的δ D值集中于-100‰～-130‰, 表明为大气降水来源. 硫化物的δ ³⁴S值(-0.3‰～2.6‰)指示深部岩浆硫来源. 根据碳酸盐矿物的δ ¹³C值(-2.9‰～-7.0‰), 计算了成矿流体的CO₂气体和全碳的δ ¹³C值, 分别介于-0.3‰～-9.4‰和-2.6‰～-11.7‰, 表明主要来源于岩浆. 定量模拟表明, 岩浆去气不是造成流体包裹体气体组分变异的原因; 流体包裹体的显微温度计也不指示相分离. 在包裹体气体组分H₂O-CO₂, 以及CO, N₂, CH₄和C₂H₆的二元协变图上, 样点表现正相关关系, 代表了富CO₂岩浆流体与大气水来源的地下水的混合作用. 地下水从古生界沉积岩的有机质中吸收了CO, N₂, CH₄, C₂H₆和放射性成因Ar. 混合引起的冷却效应导致了矿石矿物的沉淀.     

40Ar/39Ar年代学国际国内标样的对比标定

对四个⁴⁰Ar/³⁹Ar年龄测定中常用的国际标样Ga1550, MMhb-1, Lp-6, Bern 4M (以Ga1550为基准样)和一个国内标样BT-1(以Lp-6为基准样)进行了对比标定. 不同样量的重复测定论证了MMhb-1样品的不均匀性, 得到了该样品的年龄平均值为519.8 Ma; Bern 4M 和Lp-6的测定结果表明它们具有稳定的⁴⁰Ar^*/³⁹Ar_k(F值), 所得的年龄结果接近它们的K-Ar年龄值: Lp-6 = 127.7 Ma; Bern 4M = 18.2 Ma; BT-1的年龄谱、Ca/K和Cl/K谱以及反等时线的分析表明, 这一样品的化学相均匀稳定, 样品封闭良好, 初始Ar组成接近大气值, 年龄值重复性好且稳定, 它的全熔年龄、阶段升温总气体年龄、坪年龄和反等时线年龄在误差(2σ)范围内无差别, 本研究推荐28.7 Ma为BT-1的标定值. 讨论了北京49-2原子能反应堆的中子通量变化情况, 结果表明该反应堆中子通量梯度变化大且不稳定, 须较多的标准样进行监测; 测定了该反应堆³⁷Ar_Ca和³⁹Ar_K的产率比系数(Ca/K转化系数)为1.78, 该值不同于以前报道的2.0, 这可能和后期49-2反应堆的改造有关.     

中国南方更新世网纹红土对全球气候变化的响应: 分子化石记录

利用GC/MS对江西修水更新世网纹红土的分子化石进行了系统分析, 检测出微量的分子化石包括正构烷烃、一元正脂肪酸、一元正脂肪醇、α-正构脂肪酮等. 易遭受后期改造的含氧分子化石(酸、醇)参数在红土剖面中波动的规律性不明显; 相反, 相对较为稳定的正构烷烃具有很有意义的规律性变化, 其中, 代表木本植物与草本植物相对变化的正构烷烃比值C₂₇ /C₃₁以及反映低等菌藻生物与高等植物相对变化的正构烷烃比值C_15~21/C_22~33与深海氧同位素气候曲线的第4~20阶段具有很好的可对比性. 正构烷烃分子化石记录证实了在中国南方广泛分布的被认为是湿热气候条件下形成的更新世网纹红土, 受制于全球气候变化的驱动, 是我国又一大全球变化研究的重要载体.     

塔里木盆地海相烃源岩与原油芳烃单体烃碳同位素分布特征及其意义

芳烃化合物是原油和烃源岩抽提物中的主要馏分,经过小型氧化铝两步层析法,可以得到分离度高的二环芳烃和三环芳烃化合物.塔里木油田不同地区的上奥陶统烃源岩和寒武系‐下奥陶统烃源岩抽提物芳烃馏分的GC-IRMS分析表明芳烃单体烃碳同位素组成除受热演化程度影响外,还受有机质来源、沉积环境和成烃过程的影响.无论是烷基萘、烷基联苯、烷基菲的亚系列,还是单体化合物,如1-甲基菲、9-甲基菲、2,6-二甲基菲等的δ13C值均表现为寒武系‐下奥陶统烃源岩偏重,两套烃源岩之间亚系列的δ13C差值最高可达16.1‰,单体烃之间差值可达14‰.综合塔里木盆地不同时代烃源岩和原油的生物标志物组合特征及单体烃的碳同位素组成,可为油源对比提供强有力的佐证.塔中地区大部分奥陶系原油9-甲基菲具有偏负的δ13C组成,贫伽玛蜡烷,富含升藿烷,主要来自于上奥陶统烃源岩;而塔东地区原油和部分塔中地区原油富伽玛蜡烷、贫升藿烷,9-甲基菲的δ13C组成明显较重,表明其主力油源岩为寒武系‐下奥陶统烃源岩.     

U-Th-K放射成因热对花岗岩冷却-结晶过程影响的计算及地质意义

花岗岩的放射性元素(U, Th, ^{40K)含量比玄武岩等基性-超基性岩高1~2数量级, 其产生的放射成因热对花岗岩冷却-结晶时间有较大影响. 推导出放射成因热使花岗岩熔体的冷却-结晶过程延长时间(tA)的计算公式. 采用该公式对湘南金鸡岭岩体二长花岗岩(U=5.31×10-6, Th=23.1×10-6, K₂O=4.55%)进行的模拟计算得出, 在二长花岗岩熔体冷却-结晶期间积累的放射成因热将使结晶过程延长的时间尺度(t_A) 大于二长花岗岩熔体从初始温度(T_m)冷却到结晶温度(T_c)所需时间尺度(t_col) (t_A=1.4 t_col). 这表明, 花岗岩熔体中产生的放射成因热是影响其冷却-结晶过程的一个重要因素, 也是造成中生代-新生代花岗岩基的结晶年龄与其侵位年龄不一致, 产生较大的侵位—结晶时差的热动力学原因之一.}     

黄土高原现代土壤和古土壤有机碳同位素对植被的响应

黄土高原古土壤碳同位素与古植被的关系是一直未能很好解决的问题. 其中一个主要原因是由于对该地区现代C₄/C₃植被分布特征与现代土壤碳同位素组成之间的关系缺乏足够的了解. 初步研究了黄土高原主要植物及现代土壤碳同位素组成, 对比了现代土壤和黄土-古土壤序列的有机碳同位素组成变化特征. 结果表明: 黄土高原现代植被以C3植物为主, C₄植物主要来自适宜在暖湿条件下生长的禾本科植物(如白羊草Bothriochloa ischaemum和狗尾草Setaria viridis等). 森林土壤的碳同位素组成δ ¹³C值明显低于黄土塬面的碳同位素组成, 现代土壤的碳同位素组成与现代植被的分布是一致的. 根据此关系推断: 在相对暖湿的古土壤阶段(间冰期)C₄草本植物比例增加, 在相对干旱的黄土阶段(冰期)灌木和C₃草本植物比例增加.