若尔盖高原泥炭bGDGTs的气候环境意义研究

古气候环境重建已成为全球变化研究中的一个前沿课题,青藏高原泥炭在植被、气候环境演化方面研究已取得了许多重大成果,但古菌等微生物类脂物的工作仍为空白,需亟待开展并进一步深入。以青藏高原东北部若尔盖泥炭地为研究区,将浅层泥炭沉积序列为重点研究载体,通过高效液相色谱质谱-质谱联用仪首次检测出不同结构和类型的GDGTs化合物,利用b GDGTs环境因子公式获得了若尔盖高原浅层泥炭记录的MAT、MAP等气候指标,其中Core1剖面大气平均温度MAT为-3.8℃~4.5℃;Core2剖面的MAT为0.1℃~5.1℃;Core1和Core2泥炭剖面年平均降水量MAP的变化范围分别为439~800 mm和437~783 mm。这些气候指标与现场实测结果以及若尔盖气象站近几十年的环境记录比较接近,说明b GDGTs系列气候指标大体反映了区域信号,具有一定的可信度,展现出泥炭GDGTs在高分辨重建陆地环境中的适用性和应用潜力。     

巫山黄土微生物四醚膜脂分布特征及其古气候意义

"巫山黄土"是指分布于长江三峡地区的黄土状堆积物,是中国黄土的重要组成部分,具有重要的古气候环境意义.微生物四醚膜脂是反演古气候环境的灵敏指标,为了进一步理解巫山黄土中蕴含的古气候意义,通过测定巫山黄土中微生物醚类化合物（glycerol dialkyl glycerol tetraethers,GDGTs）并分析其分布特征,基于支链GDGTs（bGDGTs）的甲基化指数（methylation index of branched tetraethers,MBT）和环化指数（cyclization ration of branched tetraethers,CBT）重建该地44.4~22.8 ka.BP的古温度年平均气温（mean annual air temperature,MAAT）,MAAT与频率磁化率曲线和北大西洋沉积物有孔虫曲线对比,其变化趋势具有一致性,反映了其指标的可靠性.巫山黄土的陆源输入指数（BIT值,bGDGTs vs.crenarchaeol）在0.5~1.0之间,大部分值接近于1.0,但有几个极低值,分析为干旱事件.根据MAAT和BIT指标,巫山地区在冰期气候有剧烈的波动,在36.2±3.6 ka.BP、26.0±2.7 ka.BP、23.7±2.3 ka.BP时相对比较干旱,推测可能分别对应着H4、H3和H2事件,表明该区气候变化响应全球气候变化.      

青藏高原东南缘支链结构甘油四醚类脂物与高程的关系

<正>土壤中都存在微生物来源的支链结构甘油二烷基甘油四醚类脂物(GDGT)。研究发现,支链结构GDGTs的分布能够很好地指示温度、干燥度和p H等环境参数。其中基于该类化合物的CBT/MBT温标在环境温度的重建以及以此为基础的古高程重建方面都有潜在的应用。本文对支链结构GDGTs在青藏高原东南缘沿高度的剖面(1 850.1m~5 139m)的表层土壤进行采样分析,以验证CBT/MBT类指标所计算的温度与本研究区海拔高度之间的相关性。结果表明:1.土壤中支链     

样品保存过程中降解对GDGTs环境代用指标的影响

微生物细胞膜脂甘油二烷基甘油四醚（GDGTs）样品在实验室冰箱储存过程中可能会遭受降解，进而对GDGTs各指标应用的准确性产生影响.了解GDGTs各类化合物抗降解能力的差异能够为指标的准确应用提供重要的判别手段.2017年，通过对2012年的石笋样品提取物（GDGTs）进行二次测试，发现GDGTs化合物绝对含量明显减少且各化合物的相对含量变化明显:细菌brGDGTs含量相对于古菌isoGDGTs含量变化较小，对应的干旱化指标R_i/b值略有减小，陆源输入指数BIT值增大，故细菌brGDGTs化合物在保存过程中更稳定；古菌isoGDGTs含环少的化合物变化较小，环化指数CBT值增加，表明少环的化合物在降解过程中更稳定；基于古菌isoGDGTs建立的古温度指标TEX₈₆值显著降低；基于细菌brGDGTs建立的甲基化指数MBT值增加，表明甲基越多的化合物越易降解.      

若尔盖高原全新世气候序列的类脂分子化石记录*

基于可靠的年代标尺,结合青藏高原泥炭沉积剖面的有机碳、孢粉等相关资料,首次在该区利用类脂分子化石指标建立了全新世以来的气候与环境演化序列。结果表明,正构烷烃、脂肪酸和脂肪醇等类脂分子化石指标存有意义的规律性变化。其中,反映低等菌藻生物和高等植物相对变化的轻组分与重组分之比L/H以及平均碳链长度ACL具有很好的古气候意义,即L/H高,ACL低,指示气候偏暖湿;L/H低,ACL高,指示气候偏干冷。各个类脂分子化石指标记录的气候信息在细节上具有一定的差异,可能是不同类脂物分子的地球化学行为和生物组成结构的不同以及对气候因素温湿组合变化响应各异的体现。同时,也较好地揭示了类脂分子化石具有自己的敏感性,在细节上较传统的有机碳指标在记录气候信息上更为敏感。该研究进一步突出了这些泥炭类脂分子化石在第四纪研究中的重要地位和应用潜力。     

网纹红土中的植硅石组合及其环境意义的初步研究

长江中下游地区网纹红土中的古气候记录，在第四纪全球变化研究中具有十分重要的意义，阐述了江西修水网纹红土的岩性特征和形成时代，重点讨论了网纹红土中的植硅石及其古气候信息，根据植硅石形态的环境意义，结合因子分析，将修水剖面网纹红土所含的植硅石划分为１２个组合带。并将其与黄土－古土壤气候旋回和深海氧同位素气候旋回进行了对比，提出网纹红土也是第四纪全球变化的良好信息载体。     

类脂化合物单体碳稳定同位素在古气候环境研究中的意义

类脂化合物极大地扩展了全球变化研究的深度，尤其是单体碳稳定同位素技术在古气候、古环境重建上有着重要作用。基于近些年来国内外的最新研究成果，就类脂化合物单体碳同位素在古气候环境方面的应用研究进行了较为全面的评述。已有研究表明利用类脂化合物单体碳同位素组成可以追溯到海洋和湖泊环境中陆源有机质的物源，其母源区历史时期 C3、C4植被的变迁以及区域性的古气候、古环境重建。     

西沙地区碳酸盐台地发育过程与海平面变化:基于西科1井BIT指标分析数据

为了探讨南海碳酸盐台地的发育过程及控制因素, 采用有机分子化合物指标方法对其进行了研究.有机分子化合物指标BIT(branched isoprenoid tetraether)是沉积物中源自陆源的细菌膜脂支链甘油双烷基链甘油四醚(branched glycerol dialkyl glycerol tetraethers,简称bGDGTs)与主要来自海洋泉古菌中的类异戊二烯GDGTs(isoprenoid GDGTs,简称iGDGTs)的含量之比,在古环境研究中,用来区分沉积物有机质的来源、判断沉积环境.通过对西科1井的数据研究发现,西科1井BIT指数随深度呈现三段式规律性变化,从下到上呈现高-低-高的变化,反映了中中新世以来南海海平面变化及碳酸盐台地生长发育的过程:在中中新世晚期,受全球及区域海平面变化下降影响,西沙地区碳酸盐台地形成礁-滩交互的沉积地层,由于大气淡水的影响,造成BIT指数呈现高值;到晚中新世至上新世,全球及区域海平面出现持续上升,有利于西沙碳酸盐台地的生长发育,使该井沉积环境以礁内泻湖相为主,造成BIT指数呈现低值;在第四纪冰期,全球及区域海平面出现总体下降趋势,西沙碳酸盐台地又频繁暴露于地表,造成BIT指数又呈现高值.研究表明,西沙地区碳酸盐台地受区域相对海平面变化影响更大,说明南海海平面变化既受全球海平面变化的影响,也受南海区域构造沉降的控制.      

实验模拟氧化条件对微生物四醚脂的环境替代指标的影响

以古菌和细菌细胞膜脂甘油四烷基甘油四醚(GDGTs)为基础建立的古温度指标四醚指数(TEX86)与甲基化/环化指标(MBT/CBT),以及陆源输入指标(BIT)与干旱和盐碱化指标Ri/b,在海洋、湖泊、黄土-古土壤等沉积物的古环境重建中得到了广泛的应用.然而,利用这些微生物分子指标来重建古环境时,氧化等降解因素对GDGTs化合物,尤其是对细菌支链GDGTs的影响目前还不是很清楚.本研究通过过氧化氢模拟不同氧化程度对土壤中GDGTs化合物产生的影响,进而分析古菌和细菌GDGTs不同结构化合物抗氧化能力的差异,了解化学氧化降解对GDGTs各指标的影响.结果表明,古菌类异戊二烯GDGTs抗氧化能力低于细菌支链GDGTs,同时含环的古菌和细菌GDGTs抗化学氧化能力均要低于无环GDGTs.古菌GDGTs古温度指标TEX86在氧化过程中逐渐降低,在氧化条件下沉积的古菌GDGTs的TEX86指标用于古温度的重建存在低估的可能.在以无环细菌支链GDGTs为主的环境中,细菌MBT/CBT指标随氧化程度加深其重建温度基本不受影响.古菌与细菌GDGTs抗降解能力的差异导致陆源输入指标BIT指数随着氧化程度增加而升高,在地质体中应用此指标恢复古陆源输入存在高估的可能性.干旱化和盐碱化指标Ri/b随着氧化程度加深表现出逐渐降低的趋势,从而在应用上也可能存在低估.需要指出的是,实验室用的过氧化氢比自然条件下氧气的氧化作用强得多,本文的结论反映了一种比较极端的状况.     

示踪全球环境变化的微生物代用指标

文章详细总结了示踪全球环境变化的一系列微生物替代指标。重建古温度的定量指标包括藻类长链烯酮的U、古菌甘油二烷基甘油四醚化合物(GDGTs)的TEX_(86)指标、细菌GDGTs的甲基化指数(MBT)与环化指数(CBT)的组合。古温度的定性指标有脂类单体的氢同位素组成、不饱和脂肪酸的相对含量、有孔虫和硅藻的组合及其生物体的同位素组成和微量元素比值。重建古水文的指标包括有壳变形虫组合、细菌GDGTs的环化指数CBT、细菌和古菌GDGTs的陆源输入指数BIT、古菌和细菌GDGTs的相对丰度R、直链脂肪族化合物的碳优势指数CPI、好氧与厌氧微生物的丰度。古大气CO_2分压的估算可采用藻类长链烯酮的碳同位素组成、有孔虫的硼同位素组成。认为这些微生物指标在古环境重建中潜力巨大,并对一些重要微生物指标的应用原理和限定条件进行了分析。有些指标因受多种环境因子和成岩作用的影响,在应用中需特别的注意,不能无限夸大其应用领域。     

论长江中下游成矿动力学

长江中下游是我国东中部著名的中生代金属成矿带,更是长江工业走廊的矿物供应基地,素称工业摇篮.从地质演化和成矿动力学角度,长江中下游成矿带在我国、甚至世界上具有鲜明的特色.首先,成矿大地构造背景和过程经历了由板缘到板内的环境,成矿作用发生在挤压向伸展的转换过程;其次,成岩成矿受基底构造和深部作用控制、与特有的基底有关;最...     

Identification and distribution of intact polar branched tetraether lipids in peat and soil

Branched glycerol dialkyl glycerol tetraether lipids (GDGTs) are membrane lipids of soil bacteria that occur ubiquitously in soil, but their occurrence as intact polar lipids (IPLs) has not been well studied. Here, we report the identification and distribution of IPL-branched GDGTs throughout a depth profile of a Swedish peat bog. In addition to two reported glycosidic IPL branched GDGTs, we identified IPL branched GDGTs with a hexose-glycuronic acid, phospho-hexose, or hexose-phosphoglycerol head group, based on mass spectrometry. A selected reaction monitoring (SRM) assay was developed to monitor changes in head group distribution with depth. The abundance of the IPL branched GDGTs increased below the water table, suggesting that they were primarily produced in this part of the peat. This was supported by the concentrations of core lipid and IPL-derived branched GDGTs, which also substantially increased below the water table. However, individual IPL trends differed, which may be due to changes in the microbial community composition with depth or to different degradation rates for the different IPL branched GDGTs. The SRM method was also applied to two different soil types, which showed that similar IPL branched GDGTs as those in peat were present, albeit with different distributions.     

安徽繁昌盆地中生代火山岩锆石LA-ICPMS U-Pb年龄及其意义

繁昌盆地是长江中下游地区重要的陆相火山断陷盆地之一。本文对繁昌火山岩盆地中分村组粗安岩、赤沙组黑云母粗安斑岩、蝌蚪山组流纹岩、三梁山组黑云母粗面岩进行了锆石LA-ICPMSU-Pb测年,获得其年龄分别为134.4±2.9、131.3±1.8、130.8±2.2、128.1±3.1Ma,显示盆地内火山岩浆活动的时限约在135～128Ma之间,火山岩均为早白垩世岩浆活动的产物。同时在火山岩中测得了多颗继承或捕获锆石的古老年龄,其中最大的为2894Ma,可能对应了2.7Ga峰值年龄的全球性岩浆活动和大陆生长,一定程度上为繁昌盆地可能存在太古宙基底提供了证据。对比显示,繁昌盆地中生代火山岩与长江中下游地区其它断陷盆地火山岩几乎形成于同一时期,与庐枞、宁芜盆地的4个旋回火山活动可以完全对应,而135Ma可以作为长江中下游地区陆相火山断陷盆地早白垩世火山岩浆活动全面展开的时间。盆地内中生代火山活动期(135～128Ma)处于中国东部岩石圈减薄的高峰期,火山岩正是这一地球动力背景下深源岩浆活动的产物。     

The effect of weathering on the grain-size distribution of red soils in south-eastern China and its climatic implications

Particle-size analysis is a useful way to determine the source and deposition of sediments. However, there are inconsistencies when this method is used to constrain the origin of the red soils in south-eastern China. To address this problem, we performed a detailed grain-size analysis of two red soil sequences in Xuancheng and Qiliting located along the lower reaches of the Yangtze River. By comparing their particle-size characteristics with those of the loess on the Loess Plateau in northern China, we found that the aeolian samples plot in a particular zone in the C–M (grain size of the cumulative 1% versus median grain size) plot and cluster nearer the lower left corner of the plot as their degree of weathering increases. The grain-size features suggest that the onset of large-scale aeolian deposition along the lower reaches of the Yangtze River occurred at approximately 0.8 Ma. Although both sedimentary sorting and post-depositional weathering control the grain-size variations in the deposits, the extremely strong weathering due to the humid, warm climate along the lower reaches of the Yangtze River primarily modified the grain-size distributions of the primary red soil deposits. Strong weathering increased the very fine silt (2–5 μm) fraction and decreased the coarse (>63 μm) fraction. We also found that certain grain-size parameters of the red soils varied with the weathering intensity, which can be used as indicators of palaeoclimate variations. The grain size variations in both the Qiliting and Xuancheng sequences suggest that the mid-Pleistocene climate transition (MPT) may have affected the lower reaches of the Yangtze River at 0.9 Ma.     

Separation of core and intact polar archaeal tetraether lipids using silica columns: Insights into living and fossil biomass contributions

Intact polar lipids (IPLs) are frequently used as biomarkers for living microbial cells and can be separated from core lipids (i.e. lipids without polar headgroups), which are mainly derived from fossil (i.e. dead) cell material, using column chromatography. We have compared the effect of various silica column conditions on the separation and recovery of archaeal glycerol dialkyl glycerol tetraether (GDGT) core lipids, glycolipids and phosphoglycolipids using authentic standards and direct analysis with various high performance liquid chromatography-mass spectrometry (HPLC-MS) techniques. The commonly used procedure to separate these compound classes using dichloromethane, acetone and methanol as eluents, respectively, did not separate core GDGTs from glyco- and phosphoglyco-GDGTs. In contrast, a recently described procedure using hexane:ethyl acetate (3:1, v:v), ethyl acetate and methanol achieved both high recovery and successful separation of core GDGTs from the other IPLs. Application of the method to a geothermally heated soil and suspended particulate matter from the North Sea showed that it separates most of the core GDGTs from the other IPLS and that considerable qualitative and quantitative differences can occur between core and IPL-GDGTs. We conclude that the method is therefore appropriate for the separation of intact archaeal IPLs and their fossil analogues.     

长江中下游燕山期逆冲推覆构造及成因机制

长江中下游地区为我国著名铜、铁多金属成矿带之一.本文根据长江中下游及邻近地区构造等特征,将该区构造单元自北向南划分为华北地块、大别造山带、长江中下游前陆构造带、扬子地块、华夏地块;并进一步将长江中下游前陆构造带细分为保康-武汉-宿松-巢湖褶冲带、长江中下游中生代坳陷带、通山-瑞昌-石台-宁国褶冲带三个次级构造带.在燕山早期,长江以北的保康-武汉-宿松-巢湖褶冲带逆冲构造极性指向SE,而长江以南的通山-瑞昌-石台-宁国褶冲带逆冲构造极性指向NW.长江以南褶皱样式在岳阳-通山-瑞昌一线以南由隔挡式变为隔槽式,叠瓦式逆冲断裂更发育.在九岭-幕阜山隆起及南部的白垩纪红色盆地基底中逆冲断裂多为高角度,褶皱多为隔槽式,元古宇的浅变质岩卷入逆冲作用,为典型的厚皮构造.长江以北的紧闭同斜褶皱主体形成在印支期,随后被早燕山期的逆冲推覆作用改造.结合野外地质调查,通过对已有跨长江中下游地区的深地震剖面重新解释,发现以长江为界,长江中下游地区北侧深部、浅部构造处于耦合状态;而南侧深部、浅部构造已经脱藕,形成上下地壳的“鱼骨刺”结构,深部构造可能是是印支期扬子地块向华北地块下俯冲的残余结构.长江中下游地区浅部从北向南的逆冲作用应该与大别造山带超高压变质岩挤出有关,而从东南向北西的逆冲推覆作用可能同中侏罗世古太平洋板块向亚洲大陆俯冲有关.     

安徽宣城红土剖面中粘土矿物过渡相及其意义

为研究长江中下游红土剖面中粘土矿物的特征及其成因意义, 对安徽宣城红土剖面中粘土矿物进行深入、系统的X射线衍射分析.结果表明, 宣城剖面各土壤层中粘土矿物成分基本一致, 主要为蛭石、伊利石、高岭石, 以及粘土矿物过渡相. 由采自剖面上部样品的X射线衍射图可知, 经乙二醇饱和后7 ?衍射峰可分解为7.15、7.60和7.92 ?三部分, 表明除了高岭石(7.15 ?)外, 还存在高岭晶层含量分别为~80%和~95%的2种高岭-蒙脱石过渡相, 并以前者为主; 剖面下部样品在乙二醇饱和后, 7 ?衍射峰可分解为7.16、7.79和8.35 ?等3个衍射峰, 其中8.35 ?峰衍射强度很小, 表明除了高岭石外, 样品中存在高岭晶层含量为~90%和~43%的高岭-蒙脱石过渡相, 后者含量甚少.甲酰胺饱和结果表明, 高岭-蒙脱石混层粘土矿物相中高岭晶层为埃洛石相.加热试验的衍射图中10 ?衍射峰强度明显增强, 证实高岭相中含有一定数量的来源于绿泥石风化的蒙脱石间层; 而10 ?衍射峰的低角度一侧没有出现拖尾现象, 则指示高岭-蒙脱石混层矿物中的蒙脱石不是简单的羟基间层蒙脱石.此外, 红土剖面中还普遍出现过渡性粘土矿物伊利石-蒙脱石混层和伊利石-蛭石混层粘土矿物.大量过渡性粘土矿物相的出现, 从成土作用的角度上说明红土沉积物经历了沉积-风化、以及多期风化作用叠加, 而且在沉积-风化成土过程中, 气候环境变化于强烈化学风化的温暖、季节性干旱和强烈风化淋滤的温暖而更加潮湿的条件.蛭石-伊利石混层粘土矿物仅发育于红土剖面上部, 表明总体上剖面上部的化学风化程度低于剖面下部.      

0.44Ma以来南方风尘加积型红土物源分析:重矿物和碎屑锆石年代学证据

中亚热带地区的风尘加积型红土是中国南方第四纪环境研究的重要陆相沉积载体.许多典型剖面自0.4 Ma以来红化和网纹化程度明显减弱,气候趋于干凉,物源尚有近源、远源、远近混合源等说法.以九江地区JL剖面为研究对象,基于重矿物组成及碎屑锆石U-Pb年代学证据,重点探讨该沉积剖面第⑥～⑧层加积型红土(底界年龄0.44 Ma)物...     

碱式水解法提取红土分子化石: 以安徽宣城更新世网纹红土为例

红土中种类丰富的分子化石为红土古生态研究提供了直接证据, 但较低含量的分子化石限制了传统索氏抽提方法的推广应用.本次研究尝试性地运用碱式水解法提取安徽宣城更新世红土中的分子化石, 在25g样品中检测到了含量明显、种类丰富的有机物, 且该方法可以显著地降低空白污染, 这说明碱式水解法在分子化石含量低的地质体(如红土) 研究中具有一定的应用潜力.本次研究检测出除了传统索式抽提得到的正构烷烃、脂肪酸、脂肪醇等以外, 还提取到了二元羧酸这一重要化合物, 它的存在为网纹红土可能形成于多水环境提供了新的证据.测试样品中各类分子化石组合信息显示出红土有机物以微生物为主的来源特征, 表明网纹红土形成过程受到了微生物活动的影响, 同时伴有大量低等菌、藻来源有机质的输入, 初步结果为红土形成环境研究提供了新的证据.