山西芮城清凉寺墓地出土人骨的稳定同位素分析

对山西芮城新石器时代的清凉寺墓地出土的仰韶文化和龙山文化两个阶段人骨中C和N同位素进行了分析,研究了先民的食谱特征和生活经济形式,探讨了不同性别之间食物结构的差异以及不同阶段食谱的变化趋势。所有人骨样品的C和N含量以及C/N 摩尔比,均表明人骨样品保存较好,可用于食谱分析。骨胶原的C和N稳定同位素分析结果显示,清凉寺地区史前先民的食物结构中包括C4类植物和少量以C₄类植物为食的动物,反映了先民以种植粟、黍等作物的农业形式,并辅以饲养家畜为生的经济模式;  发现男性比女性获取肉类食物相对较多,可能是由于当时男女社会分工不同的缘故;  此外,从仰韶文化到龙山文化时期,山西芮城清凉寺先民获取植物性食物资源没有明显变化,但肉类资源有所增加,反映了此时的农业生产逐渐趋向更为稳定,家畜饲养有了进一步的发展。     

山东滕州西公桥遗址人骨的稳定同位素分析

文章应用稳定同位素C和N分析的方法,研究了山东滕州大汶口文化时期西公桥遗址先民的食谱,试图揭示该遗址先民生活方式、社会经济结构的变化。总体而言,该遗址样品保存较差,骨中骨胶原的含量较低,以C/N摩尔比作为标准,仅有8个样品属于未污染样品,可用作食谱分析。对样品进行稳定同位素C和N分析,结果表明:该遗址先民均为稻、粟混食,但在肉食资源获取上有所不同。以C₃为主的先民,具有较低的^δ15N;而以C₄类为主的先民,^δ15N值较高。在该遗址的发展过程中,人们的食物结构发生了一定的变化。     

宗日遗址人骨的稳定同位素分析

利用C和N稳定同位素分析方法研究了青海宗日遗址先民的食谱,探讨了先民的经济模式以及食谱变化趋势。所有人骨骨胶原中的C,N含量以及C/N摩尔比,均表明样品保存较好,可用作食谱分析。骨胶原的δ¹³ C值和δ¹⁵ N值分析显示,先民主要以C₄类植物为食,也摄取一定量的肉食,反映了以粟、黍等为主食而渔猎为辅的生活方式。性质未明墓葬与宗日墓葬之间存在的较大食谱差异,可能与其来自不同文化密切相关。宗日遗址在发展过程中,先民食谱中C₄植物增加而肉食类减少,反映了农业加狩猎采集的混和经济模式向稳定农业模式转变的趋势。     

陕北靖边五庄果墚动物骨的C和N稳定同位素分析

对陕北靖边五庄果墚遗址出土的4种动物(家猪、狗、鼠、草兔)骨骼进行了C和N稳定同位素分析,研究了这4种动物的食谱特征、营养级结构,分析了人类活动对生活在其周围动物食物结构的影响。所有骨骼样品的C,N含量以及C/N摩尔比表明,所选取的样品均保存较好,可用于食谱分析。骨胶原的C和N稳定同位素分析结果显示,所研究的4种动物呈现出不同的营养级结构,草兔和鼠类为植食性动物,而家猪和狗为杂食性动物,狗部分表现出肉食性。草兔主要以野草或树叶等C₃类植物为食;而家猪、狗和鼠类则主要以C₄类植物为食,这与先民从事的粟作农业密切相关。褐家鼠、家猪和狗的骨胶原中具有较高的^δ15N值,表明其食物结构明显受到人类活动的影响,其中家猪和狗更为明显,其食物结构已与野生动物产生明显差异。     

从中沟与王圪垱遗址看公元前三千纪前后洛阳盆地的生业经济

作为早期王权国家诞生的核心区域,洛阳盆地新石器时代晚期至青铜时代早期发生了剧烈的社会变革,对这一过程中该地区生业经济状况的研究主要集中于动植物考古方面,尚需其他证据予以全面评估。为此,本文对仰韶晚期的中沟遗址和龙山晚期至二里头早期的王圪垱遗址出土人骨开展了碳氮稳定同位素分析。研究发现,中沟(δ^13C=-7.5±1.4 ‰,δ^15N=8.5±0.8 ‰,n=28)与王圪垱遗址人群(δ^13C=-9.9±1.9 ‰,δ^15N=8.8±1.1 ‰,n=14)的δ^13C值略有差异,而δ^15N却比较接近。结合植物考古等相关研究结果,我们认为两遗址先民虽然均主要以粟、黍等C4类食物为食,但王圪垱先民食物中水稻的比例有所增加。这种状况可能与龙山晚期之后本地与南方稻作农业人群文化交流更加密切有关。本研究的另一发现是,中沟与王圪垱遗址中墓葬人群(δ^15N=8.9±0.6 ‰,n=17;δ^15N=9.2±1.0 ‰,n=9)的δ^15N值明显高于灰坑人群(δ^15N=7.8±0.7 ‰,n=11;δ^15N=7.9±0.7 ‰,n=5),即前者饮食中肉类比例高于后者。考虑到仰韶中期以来中原地区社会分层越演愈烈,肉食消费的多少一定程度上是人群分化的体现。     

喀斯特高原石灰土区退化植物群落常见灌木叶片的氮同位素组成研究

为探讨喀斯特高原石灰土区植物稳定氮同位素组成的变异特征及其影响因素,以贵州省清镇市王家寨小流域为例,选取流域内石灰土区退化植物群落3种植被类型中的4种灌木植物,分别对其叶片的氮同位素和C、N、P、K、Ca、Mg元素含量进行了测定。结果表明,研究区常见灌木叶片的δ~(15)N值为-5.86‰～-0.54‰,均值为-2.31‰;植物叶片的δ~(15)N值在不同群落间的差异显著(P0.05),但种间差异仅在灌丛群落中显著(P0.05);物种因素和群落类型的交互作用对研究区灌木叶片δ~(15)N值有显著影响(P=0.021,R~2=0.860);植物叶片δ~(15)N值与叶片K含量之间具有显著负相关(P0.05),而与叶片N含量之间并非正相关,这可能与喀斯特地区严酷的生境条件有关。     

常用锂同位素地质标准物质的多接收器电感耦合等离子体质谱分析研究

锂同位素研究是非传统稳定同位素地球化学研究的前沿,已广泛应用于从地表到地幔的岩石圈及流体等固体地球科学的研究领域。准确测定锂同位素比值是应用该同位素体系的前提。本文报道了国际上7种常用地质标准物质(BHVO-2、JB-2、BCR-2、AGV-2、NKT-1、L-SVEC、IRMM-016)的锂同位素组成数据。分析中采用硝酸-氢氟酸混合酸消解岩石标准样品,通过3根阳离子交换树脂(AG50W-X8,200~400目)填充的聚丙烯交换柱和石英交换柱对锂进行分离富集,利用Neptune型多接收器电感耦合等离子体质谱(MC-ICPMS)测定锂同位素比值,使用标准-样品交叉法(SSB)校正仪器的质量分馏。实验得到这7种常用地质标准物质的锂同位素组成与测试精度(2SD)分别为:δ7LiBHVO-2—L-SVEC=4.7‰±1.0‰(n=53),δ7LiJB-2—L-SVEC=4.9‰±1.0‰(n=20),δ7LiBCR-2—L-SVEC=4.4‰±0.8‰(n=8),δ7LiAGV-2—L-SVEC=6.1‰±0.4‰(n=14),δ7LiNKT-1—L-SVEC=9.8‰±0.2‰(n=3),δ7LiL-SVEC—L-SVEC=-0.3‰±0.3‰(n=10),δ7LiIRMM-016—L-SVEC=0.0‰±0.5‰(n=10),这些数据在误差范围内与国际上已发表的数据一致。Li同位素分析精度可以达到大约0.5‰,长期的分析精度即外部重现性≤±1.0‰,达到了国际同类实验室水平。7种常用地质标准物质的锂同位素组成数据的发表为锂同位素研究提供了统一的标准,使地质样品的锂同位素数据的质量监控成为可能。在基质效应的研究中,使用不同量的IRMM-016配制的标准溶液过柱,深入探讨了样品量对锂同位素测定值的影响,结果表明,在现有测试精度下,只要分析样品的锂含量达到100μg/L,且不超过树脂的承载量,样品的锂同位素组成在误差范围内与真值吻合,样品量的大小不影响锂同位素测定结果的准确性。     

河南偃师二里头遗址动物骨胶原的H、O稳定同位素分析

考古遗址中人(动物)骨胶原的H、O稳定同位素分析,是近些年来国际古食谱分析涌现的新研究方向,但我国在此方面尚无任何报道。本文对河南偃师二里头遗址出土动物骨骼胶原蛋白中的δD和δ~(18)O值进行测试分析,以期深入了解动物的饲养方式以及可能的迁徙活动。作为杂食类动物的猪,较食草类动物(鹿、黄牛和绵羊)具有稍高的δD值,这主要缘于δD沿营养级上升时产生的富集作用。在所有动物中,猪的分δ(18)O值标准偏差(0.3‰)最小,可能与先民对猪繁殖时间和宰杀年龄的严格控制密切相关。在食草类动物中,与野生动物鹿(δ(18)O平均值为9.1±0.7‰,n=5)相比,家养的黄牛(δ~(18)O平均值为10.4±0.4‰,n=5)和绵羊(δ~(18)O平均值为11.1±0.6‰,n=5)具有较高的δ~(18)O值,表明它们栖息于更为开阔的环境且食用了较多的C_4类植物(粟类农作物的副产品)和植物纤维素。相对而言,绵羊较黄牛摄取了更多富含~(18)O的植物茎叶,从而使其δ~(18)O值高于黄牛。因新陈代谢方式及饮用水来源的差异,反刍动物(鹿、黄牛和绵羊)的δ~(18)O值普遍高于非反刍动物(猪,δ~(18)O平均值为7.3±0.3‰,n=11)。此外,4种动物均出现了具有迥异δD和δ~(18)O值的个体,表明他们很可能来源于外地,出于进贡或交流的目的出现于二里头遗址。     

MC-ICP-MS高精度Cu、Zn同位素测试技术

过渡族元素同位素是国际上同位素地球化学研究的热点。测试技术的限制是制约过渡元素同位素研究发展的关键。笔者利用Neptune型多接收等离子质谱(MC-ICP-MS),采用Cu、Zn互为内标的方法对仪器的质量歧视进行了校正,对基质效应和测试方法的重现性进行了检验,建立了高精度的Cu、Zn同位素测试技术。在5个月内对实验室标准IMRCu和IMRZn进行了测量,结果分别为δ65CuNIST976=(0.34±0.08)‰(2SD,n=32),δ66ZnJMCZn=(-9.64±0.05)‰(2SD,n=26),δ67ZnJMCZn=(-14.37±0.16)‰(2SD,n=26),δ68ZnJMCZn=(-19.01±0.08)‰(2SD,n=26),分析精度达到国际同类实验室先进水平。对Cu、Zn同位素参考物质进行了对比测量,分析结果与报道值在误差范围内完全一致。     

末次冰期以来南海东北部陆坡-深海盆沉积有机质的来源及古环境意义

<正>利用有机地球化学方法可以从海洋沉积有机质中提取出丰富的用于重建海陆古气候和古环境的指标。其中海洋沉积物的总有机碳(TOC)、总氮(TN)含量及其稳定同位素组成(δ13Corg、δ15N)被广泛运用于判识有机质的来源,进而探讨海洋中碳、氮的生物地球化学循环过程以及地质历史时期的古气候/环境的变化。随着南海古海洋学研究的不断深入,已有学者对南海陆架—陆坡区末次冰期以来的沉积有机质的来源、组成变化以及控制因素等进行了探讨,发现沉积有机质的有机碳、氮含量及其稳定同位素在冰期/间冰期旋回中存在周期性变化规律。然而,对于南海超深水的下陆坡乃至深海盆区的沉积有机质尚未进行过此类研     

陕西华阴兴乐坊遗址家养动物的饲养模式及对先民肉食资源的贡献

通过动物骨的稳定同位素(C、N)分析,揭示家养动物的饲养模式及对先民肉食资源的贡献,是动物考古研究的重要组成之一.关中地区,是庙底沟文化(约5500年前)的主要核心分布区域之一.目前,对该地区和该时间段内家养动物的饲养模式及对先民肉食资源的贡献,尚缺乏足够的认识.为此,本文对陕西兴乐坊遗址出土动物与人骨开展了C、N稳定同位素分析,并对其中4个猪骨进行AMS-14C测年.同位素数据结果显示:野生动物(獐、青羊、梅花鹿)栖息于C3类的植被环境,家养动物(猪、狗)和人,则主要以C4类为食.3个猪个体的年代为5449~5300 cal.B.P.,而1个猪个体年代偏晚(4089~3985 cal.B.P.),其同位素数据也异于其他个体.结合该遗址的植物考古资料(粟和黍具有高的出土概率),认为:家养动物(猪和狗)饲喂了大量以粟类作物的副产品或者人类的残羹冷炙(粪便).根据食物链从生产者至消费者的同位素分馏效应(δ13 C值约富集1‰,δ15N值约富集3‰~5‰),比较了先民与野生动物以及家养动物的同位素数据,发现先民与猪的δ13 C和 δ15N值的差异最小(0.2‰和1.9‰),这反映了先民的肉食资源应主要源于家猪.家猪的饲养和管理,为庙底沟文化的快速发展奠定了深厚的物质和经济基础.此外,1例梅花鹿角具有偏正的δ13C值(-13.2‰),暗示发达的粟作农业还为先民尝试驯养其他野生动物(如鹿)提供了可能.     

箭石同位素及黑色页岩Mo/TOC特征与早侏罗纪多尔斯期古海洋演变的研究

碳氧同位素组成已被广泛应用于研究大洋缺氧事件(OAE)的化学地层学和古温度的标志.本次研究选择英国北部约克郡多尔斯期海相地层中的沉积区间--中falciferum至下commune亚层,测定了箭石样品的稳定同位素值(δ13C和δ18O)以及相应黑色页岩的钼元素(Mo),总有机碳(TOC)和总硫的含量(TS).     

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.     

稳定碳同位素在天然气地质中的应用

了解石油、天然气及生油气源岩的同位素组成及其变化,是研究油气生成环境、演化、运移和圈闭条件的重要手段。天然气中,甲烷和乙烷的碳同位素(~(13)C、~(12)C)、二氧化碳的碳同位素(~(13)C、~(12)C)、甲烷的氢同位素(D、H)、氮气的氮同位素(~(15)N,~(14)N)、硫化氢的硫同位素(~(34)S、~(32)S),稀有气体氩的同位素(~(40)Ar、~(36)Ar)等,在油气地质研究中都不同程度得到运用,其中碳同位素应用较广。自然界的稳定碳同位素有两种,即~(12)C和~(13)C。~(12)C的平均丰度为98.893％,质量12:0     

不纯碳酸盐碳氧同位素组成的在线分析

利用 GV IsoPrime(R)Ⅱ型稳定同位素质谱仪测量不纯碳酸盐样品的碳氧同位素组成,这些样品是用国家碳酸盐碳氧同位素一级标准物质 GBW04406与去除了碳酸盐的沉积物混合配制而成的, CaCO3含量在 2%～ 90%之间.结果显示 ,δ 13C内部精度为 0.002‰～ 0.005‰ (1σ ),δ 18O内部精度为 0.003‰～ 0.009‰ (1σ ),与测量所得的纯 CaCO3国际国内标准物质结果的内部精度范围一致,且外部精度达到仪器的指标要求,同时 ,不同 CaCO3含量样品的δ 13C和δ 18O的测量值 (测量平均值:δ 13C =-10.932‰± 0.021‰,δ 18O=-12.483‰± 0.054‰; 1σ )也在误差允许范围之内与 GBW04406推荐值 (δ 13C=-10.85‰± 0.05‰, δ 18O =-12.40‰± 0.15‰ ; 1σ )一致.可见碳酸盐的含量并不影响其碳氧同位素组成的分析结果,所以在线分析不纯碳酸盐的碳氧同位素组成是可行的,在线分析不纯碳酸盐样品的碳氧同位素组成之前应先对样品中碳酸盐含量进行大致估计,根据碳酸盐含量高低来确定样品用量以达到最佳分析效果.     

新疆西天山喇嘛萨依铜矿床地质和C、O、S、Pb同位素地球化学

喇嘛萨依铜矿是新疆西天山赛里木微地块内的一处典型铜矿床,关于其成因类型尚存争议。总结了该铜矿床的地质特征,测试围岩、脉石碳酸盐的C、O同位素和硫化物的S、Pb同位素组成,探讨其成因类型。研究表明,喇嘛萨依铜矿床具有后生矿床特征,发育矽卡岩化蚀变,脉石方解石的δ13C值变化范围为-1.04‰~-0.87‰,低于围岩灰岩的δ13C值(变化范围为3.51‰~5.47‰),δ18O值变化范围为9.33‰~9.61‰,明显低于正常的海相碳酸盐岩的O同位素(δ18O=20‰~26‰),C、O同位素组成反映喇嘛萨依铜矿成矿晚阶段流体来自岩浆水和地下水的混合水;硫化物的δ34S值主要变化范围为3.75‰~8.64‰,与区域上海西期斑岩的硫同位素组成(如达巴特斑岩铜钼矿床硫化物的δ34S变化范围为4.9‰~7.9‰)接近,反映硫来源于斑岩;黄铜矿的铅同位素为206Pb/204Pb=18.264~19.544,207Pb/204Pb=15.575~15.656,208Pb/204Pb=38.103~38.705,具有富含放射成因铅、两阶段异常铅特征,与区域上海西期斑岩(达巴特流纹斑岩)的铅同位素组成特征相似,反映成矿金属物质部分来源于斑岩。通过综合分析认为,喇嘛萨依铜矿是与斑岩有关的矽卡岩型矿床。     

北极楚科奇海-北白令海表层沉积物陆源有机质示踪与埋藏效应

大陆边缘贮存了全球海洋约80%以上的沉积有机碳,在海洋埋藏的有机质中占有至关重要的地位,同时,其也是陆源有机质的一个重要汇区。北极陆架是全球最大的陆架,因而,弄清楚北极沉积物中有机质的分布与来源,对增进全球碳循环的认识具有重大意义。目前北极在有机质来源方面的研究还较少,且所使用的指示参数较为单一[1]。由于大陆边缘沉积有机质的复杂性以及各个指示参数(包括整体性参数和生物标志物)本身的限制,多参数估算有机质来源的工作变得越来越重要。本文旨在应用多参数指标(有机C/N值,有机碳稳定同位素δ13C和BIT指数)示踪陆源沉积有机质,从而进一步了解楚科奇海和白令海北部陆源有机质的埋藏过程。表层沉积物样品来自西北冰洋楚科奇海与北白令海的20个站位的箱式表层样品。样品采集后置于-20℃冰柜中保存,带回实验室进行上述参数的分析。有机碳氮以及有机碳稳定同位素δ13C的测定分别使用Elementar元素分析仪(德国)以及Thermo的同位素比质谱仪(美国)。BIT指数是甘油二烷基甘油四醚酯(GDGT)中土壤来源的支链GDGT与海洋来源奇古菌醇Crenarchaeol的比例,可以指示土壤有机质在沉积有机质中的含量[2]。GDGT萃取液通过高效液相色谱质谱仪进行测定。研究区有机C/N值高值出现在白令海东南和楚科奇海南部;有机碳稳定同位素δ13C值分布情况与C/N值相似,偏轻的同位素值分布在研究区域东侧。根据支链GDGT的含量与奇古菌醇含量计算得到的BIT指数平均值约为0.150,分布为在东部较高,且在北部靠近海盆方向逐渐降低。这个结果也与王寿刚等(2013)[3]和Park等(2014)[4]的结果相近。结合上面的结果,通过二端源混合模型可以计算沉积有机碳中陆源有机碳的相对含量。δ13C值的计算结果与Naidu等(2000)[1]的相近,他们得到的海源比例约为50%。有机C/N比值计算的陆源有机质含量较低,这可能与矿物吸附的无机氮或者沉积物中微生物的降解有关。而BIT指数计算的值是最低的,这与Hopmans等(2004)[2]所述的相一致,即BIT指数指示的是一个土壤来源。以上陆源有机质的分布与研究区分布在东西侧的阿纳德尔流和阿拉斯加沿岸流密切相关。     

山西太原盆地龙山文化时期的生业经济——以阳曲县西殿南遗址人和动物骨骼的C、N稳定同位素分析为例

以山西太原阳曲西殿南遗址(38°03′45″N, 112°45′55″E)出土的3例人骨和34例动物骨骼(3例鹿、 3例狗、 5例牛、 6例羊、 17例猪)为研究对象,运用AMS-¹⁴C测年与C、 N稳定同位素分析的研究方法,研究该遗址所处的年代、动物和人的食物结构以及先民对家畜的饲喂方式,进而还原龙山文化时期太原盆地的生业经济。AMS-¹⁴C测年结果显示,M1墓主人骨骼的¹⁴ C年代为4200±30 a B. P.,树轮校正后的年代范围为4844～4620 cal.a B. P.,结合该遗址遗存及其组合群特征初步判断其应为一处龙山文化时期遗址。C、 N稳定同位素测试结果显示,鹿(δ¹³C:-20.8‰～-18.7‰,均值-19.6‰±1.1‰;δ¹⁵N:2.9‰～3.6‰,均值3.3‰±0.4‰, n=3)主要以C₃类食物为生,说明当地野生植被主要为C₃类植物;与鹿不同,羊的δ¹³C值和δ¹⁵     

多接收器等离子体质谱精确测定铼含量及其同位素丰度

利用多接收器等离子体质谱建立了快速精确测定铼含量及其同位素丰度的方法。溶液中加入铱元素进行铼同位素的质量分馏校正,在常规的溶液雾化进样条件下,采用同位素稀释法可准确测定纳克级的铼含量。铼标样A的自然同位素丰度的测量结果为185Re(37.437±0.008)%、187Re(62.563±0.008)%(2σ,n=5);铼稀释剂的同位素丰度测量结果为185Re(5.576±0.018)%、187Re(94.424±0.018)%(2σ,n=7);与未进行分馏校正的同位素组成的测量结果相比,精度和准确度均有提高。利用同位素稀释法测得铼标样A的浓度为(516.48±0.35)ng/g(2σ,n=5);测量精度和准确度均优于0.10%;利用反同位素稀释法对铼稀释剂B进行了详细的测量,平均测量结果为(62.74±0.26)ng/g(2σ,n=15),在分析误差范围内与其标定值完全一致;与未进行分馏校正的浓度测量结果相比,铼同位素丰度及铼含量的测量准确度均明显提高。     

树木年轮稳定同位素分析样品前处理方法探讨

树木年轮稳定碳氧氢同位素(δ13C、δ18O和δD)作为树轮气候学、树轮生态学研究的一种重要信息,随同位素分析技术的发展得到广泛应用.在利用树轮同位素指标进行古气候、古环境研究中,对原木样品进行纯化得到α-纤维素及硝化纤维是一项耗时、耗力且又必须进行的前处理步骤.总结了目前国内外多种纤维素和硝化纤维提取的实验流程,综述了树轮同位素样品分析制备的提取流程,并提出了本研究组的纤维提取试验流程,讨论了该方法的可行性及存在的问题.建议实验室在利用树轮同位素指标进行古气候和全球变化生态学研究时,应关注树木年轮同位素样品制备流程差异对最终获取的同位素比率的影响,以消除不同实验流程造成的实验结果上的差异,为树轮同位素指标大范围空间指标比较提供基础.