河南博爱西金城遗址人和动物骨的碳氮稳定同位素分析

中原地区是中国文明起源和国家形成的核心区域,农业的发展在某种程度促成了中华文明在这一地区的最终形成.农业经济的转变对先民食物结构和动物饲养方式都产生了影响,但目前的研究多为某一时间段的研究,需要长时间段的考量.对西金城遗址(35°06′22″N,113°06′53″E)出土的龙山文化、汉代和唐宋时期的人和动物骨骼开展了碳氮稳定同位素分析,分析结果表明:龙山文化时期西金城先民(δ13C=-9.3±3.1‰,δ15N=8.5±1.3‰,n=3)的食物结构以C4类(粟、黍)为主,其生计方式是以粟等旱作农业为主,并辅以少量的稻作农业生产,兼有稳定的家畜饲养和捕捞业.就动物食物结构而言,龙山文化时期以猪、狗为代表的家畜的食物结构和人类相似,先民主要用粟黍类作物副产品喂养家畜;汉代随着小麦、大豆等C3类农作物的推广普及,家畜的δ13C值降低,更多的小麦等作物被用于喂养家畜.唐宋时期虽然小麦的地位进一步上升,形成了"粟麦并重"的农作物格局,但先民却仍然偏向于用C4植物(粟黍)喂养家畜.     

雅鲁藏布江中上游地区表土碳同位素变化及其影响因素初探

土壤有机碳同位素组成（δ¹³C）记录的环境信息对研究气候与环境变化至关重要,然而高海拔地区土壤δ¹³C对气候变化的响应机制尚不明确。对青藏高原南部雅鲁藏布江中上游地区（海拔3 500~5 100 m）的36个表土样品进行了δ¹³C系统分析,并讨论了其对气候因素的响应。结果表明：表土δ¹³C值分布在-24.6‰~-15.2‰范围之间,平均值为-20.8‰,指示了地上植被为C₃/C₄混合植被类型。随着海拔的升高,C₄植物比例减少,C₃植物比例增加,这种比例变化主导了该区域表土δ¹³C的组成差异。海拔每升高100 m,δ¹³C值偏负0.5‰。进一步分析说明,生长季温度可能是影响该区域表土δ¹³C变化的主要气候因子,降水、大气压等对δ¹³C值的贡献较低。     

基于同位素和水化学的北京平谷盆地地下水循环研究

通过在区域开展地下水同位素、水化学取样分析，研究了平谷泃河和洳河冲洪积扇地下水循环演化特征。分析结果显示：本次所取水样pH值为7.6～8.1，为中性水；阳离子含量均以Ca²⁺、Mg²⁺为主，占70%以上，阴离子含量以HCO₃^-为主，占82%以上，所取水样地下水水化学类型均为HCO₃·Ca·Mg型。研究区浅层第四系松散孔隙水δ²H值和δ¹⁸O值分别为64.9‰、9.08‰，深层第四系松散孔隙水δ²H值和δ¹⁸O值分别为67.6‰、δ₁₈O值，基岩岩溶水δ²H值和δ¹⁸O值分别为64.5‰、9.36‰。基岩岩溶水稳定同位素含量均值与浅层地下水比较接近；浅层第四系松散孔隙水¹⁴C含量为46.7%～93.1%，深层水第四系松散孔隙水¹⁴C含量为40.23%～61.13%，基岩岩溶水^...     

青藏高原北部植物叶片碳同位素组成的空间特征

测定了青藏高原北部13个地点101份草本植物叶片碳同位素组成(δ¹³C值), 结果发现, 植物叶片δ¹³C值的分布范围在-29.2‰～-23.8‰之间, 平均值约为-26.89‰, 明显低于全球高海拔植物叶片δ¹³C值(-2.6‰) ; 而植物叶片δ¹³C值随海拔和经、纬度的变化趋势与其它同类报道相似:随着海拔的升高和经、纬度的降低, 植物叶片δ¹³C值呈现升高趋势. 叶片δ¹³C值也随土壤含水量和土壤温度的变化而变化:土壤含水量越高, 土壤温度越低, 植物叶片δ¹³C值越小, 但它们之间的相关关系不具统计学意义. 初步分析表明, 大气压力 (CO₂分压)和温度的协同变化导致了叶片δ¹³C值随着海拔变化的分布格局, 而温度和相对湿度的变化是引起叶片δ¹³C值的经、纬度效应的主要因子.     

岩浆去气作用碳硫同位素效应

根据开放体系条件下的瑞利分馏原理,并考虑岩浆中可能溶解的合碳和含硫组分,从理论上定量模式了岩浆去气作用对火成岩碳、硫同位素组成的影响。结果表明,岩浆CO₂去气作用能够导致岩石中碳酸盐显着亏损¹³C,其δ¹³C值能够从原始-5‰变化到-20‰(PDB);岩浆CH₄去气作用则导致岩石中碳酸盐相对富集¹³C,其δ¹³C值能够从原始-5‰变化到+4‰。岩浆SO₂去气作用可以导致岩石中硫化物显着亏损³⁴S,其δ³⁴S值能够从0‰变化到-8‰(CDT);岩浆H₂S去气作用则导致岩石中的硫化物相对富集4S,其δ³⁴S值能够从0‰变化到+6‰。因此,除源岩原始同位素不均一性和地壳物质混染能引起火成岩的碳、硫同位素组成发生较大变化外,岩浆去气作用也是重要原因之一。     

The C-O and Zn isotopic compositions of the Laochang Ag-Pb-Zn ore bodies in the Changning-Menglian suture zone,and its geological implicationsSCIEI北大核心CSCD

老厂矿床是昌宁-孟连缝合带内唯一大型矿床,本文报道了老厂矿床Ag-Pb-Zn矿体中Ⅰ号矿体群下部块状矿体和上部网脉状矿体的方解石C-O同位素组成,以及Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ三个矿体群内闪锌矿的Zn同位素组成。Ⅰ号矿体群下部块状矿体和上部网脉状矿体方解石δ¹³C_PDB的范围分别为-6.17‰～2.71‰和-2.18‰～3.87‰,δ¹⁸O_PDB的范围分别为-19.57‰～-17.23‰和-22.10‰～-16.21‰;计算获得对应成矿流体的δ¹³C_CO2为-6.16‰～1.53‰和-2.39‰～6.43‰,δ¹⁸O_H2O分别为1.62‰～7.62‰和4.36‰～16.92‰,通过与岩浆CO₂(δ¹³C=-2‰～-8‰)和围岩灰岩(δ¹³C=-1.6‰～4.0‰)的δ¹³C值相比较,指示块状矿体成矿流体中的碳主要来自岩浆,网脉状矿体成矿流体中...     

青藏高原不同生境中祁连圆柏叶片δ13C变化及其与环境和树高的关系

以分布于青藏高原东北缘的优势乔木祁连圆柏为研究对象,分析了叶片δ¹³C值变化及其与树高、土壤含水量、降雨量和叶片碳氮含量的关系.研究结果表明:研究区祁连圆柏叶片δ¹³C值的变化范围为-28.58‰~-23.95‰,平均值为-25.66‰,变化幅度为4.63‰,而同一生境不同个体之间的变化幅度为2.69‰和2.93‰,说明祁连圆柏叶片δ¹³C值的变化是植物自身遗传特性与环境因子共同作用的结果.叶片δ¹³C值与树高呈明显的负相关关系(p<0.01),并且这种关系不随采样位点的不同而改变;与叶片C和N含量不相关,而与土壤含水量和年平均降水量显著负相关(p<0.001).     

古生代海洋碳同位素演化

本文给出对中国古生代海相碳酸盐岩地层的系统的碳同位素研究结果。对密集地采自寒武纪、奥陶纪、泥盆纪、石炭纪和二叠纪5个海相碳酸盐岩地层剖面的681个样品作了碳同位素研究。所得到的古生代海相碳酸盐岩地层δ¹³C值长趋势演化的模式表明,从寒武纪(δ¹³C平均为-0.3‰)到石炭纪(3‰)和二叠纪(3.4‰)逐渐富集¹³C.此变化模式与古生代有机碳的埋藏数量有关,或许与大洋中脊体系的体积变化有关。     

塔里木盆地荒漠植物与表土碳同位素组成研究

表土有机质碳同位素组成(δ¹³C_org)反映了来自于地表各种植物δ¹³C_org的一个混合信息.要从沉积物δ¹³C_org中提取可靠的植被信息,需要系统研究现代表土有机质δ¹³C_org与地表植被δ¹³C_org的差异.初步研究了塔里木盆地主要现代植被及土壤碳同位素组成,对比不同地区土壤和地表植被δ¹³C_org的差异.结果表明:塔里木盆地柽柳属种群中植物与表土碳同位素组成之间存在显著相关关系,说明在干旱地区土壤中微生物和水生生物等的干扰因素可以忽略,其现代土壤的同位素组成只与地表相应的主要植被类型有关.塔里木盆地柽柳属种群中表土有机质δ¹³C_org值比地表植被δ¹³C_org值平均偏正1.71‰左右,不同于其它地区表土和地表植被δ¹³C_org差异(2.2‰,1‰,0.5‰)的结果,反映不同地区表土和地表植被有机质δ¹³C_org值差异不同.在利用沉积物δ¹³C_org值提取古生态植被信息时,应考虑到不同地区土壤有机质与地表植被δ¹³C_org值的不同差异会影响植被中C₃、C₄植物组成情况.     

二连盆地巴彦花凹陷煤层气成因类型及生气潜力

二连盆地巴彦花凹陷是内蒙古低阶煤煤层气重点开发试验区,但勘探程度相对较低,对煤层气成因认识不足,在一定程度制约了勘探开发进度。通过对巴彦花凹陷煤层气井气样水样开展气体组分、稳定同位素、水化学及放射性同位素定年等测试,并结合经典天然气成因判识图版厘清气体成因,进一步剖析生气潜力,明确生气关键要素。结果显示：C₁/C_1—5>0.99, CO₂-CH₄系数[CDMI=φ(CO₂)/φ(CO₂+CH₄)×100%]基本小于5%,干燥系数(C₁/C₂₊)介于104～5 540,CH₄含量高、重烃及CO₂含量低。δ¹³C(CH₄)介于-51.80‰～-67.70‰、 δD(CH₄)介于-226.20‰～-291.00‰,δ¹³C(CO₂)介于-2...     

萍乡市春节前后空气质量及气溶胶的碳、氮同位素组成特征

为探讨萍乡市元旦至元宵期间空气质量变化情况及其中PM_2.5及PM₁₀中的碳、氮来源,2017年1月1日至2月16日在萍乡市进行了在线空气质量监测,采集了PM_2.5、PM₁₀滤膜气溶胶样品并进行了总氮(TN)、总碳(TC)浓度以及δ¹⁵N、δ¹³C组成。结果表明,采样期间空气的PM_2.5浓度为(82.45±43.04)μg/m^3;PM₁₀、SO_2和NO_2浓度分别为(112.98±68.66)μg/m^3、(23.85±14.32)μg/m^3和(32.68±14.4)μg/m^3。样品的PM_2.5和PM₁₀的TN、TC浓度分别为(9.73±5.99)μg/m^3、(12.68±9.53)μg/m^3和(15.15±7.9)μg/m^3、(18.7±9.11)μg/m^3,δ¹⁵N、δ¹³C分别为6.32‰±4.11‰、6.89‰±4.44‰和-25.1‰±0.89‰、-25.55‰±1.25‰。在元旦和春节期间,发生了空气污染事件,元旦期间平均PM_2.5、PM₁₀、NO_2和SO_2浓度均高于春节期间,推断元旦污染事件可能是由气象条件导致污染物聚集所引起,而春节污染事件可能是由烟花爆竹燃放释放的SO_2和大量的颗粒物进入大气所致。采样期间和两个空气污染事件的δ¹⁵N和δ¹³C组成相似,其主来源均可能为机动车尾气和煤燃烧排放及部分C_3植物燃烧。     

济阳坳陷奥陶系碳酸盐岩及缝洞充填方解石C、O同位素特征及其意义

对济阳坳陷奥陶系碳酸盐原岩及孔洞缝中充填方解石进行了C、O同位素测定,结果表明孔洞缝充填方解石的δ¹³C和δ¹⁸O值比原岩偏负。奥陶系三山子组和马家沟组孔缝中充填的方解石C、O同位素演化有很大区别,前者的δ¹³C和δ¹⁸O值均为负值,δ¹³C向较高负值偏移,δ¹⁸O值向较低负值偏移;马家沟组八陡段孔缝充填方解石的δ¹³C和δ¹⁸O值也多为负值,δ¹³C向较正值方向偏移,δ¹⁸O值向较高负值偏移。奥陶系碳酸盐岩孔缝充填方解石形成于大气淡水环境和埋藏成岩环境,次生孔洞可能主要形成于早期表生阶段,裂缝形成于中-新生代的构造运动,方解石主要充填于埋藏环境中。次生孔缝的主要形成时期早于油气大量运移期,对古潜山油藏的形成有利。     

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.     

运城盆地地下水同位素年龄特征及其演化过程和可持续利用

通过分析运城盆地地下水的碳同位素组成,结合水化学特征,揭示了盆地深层承压地下水的补给期为22～3 ka BP （现代碳百分比(a¹⁴C) 6~38 pmC）。浅层地下水（71~89 pmC）由现代水或现代水和老水混合组成。深层地下水氢氧同位素组成特征（δ¹⁸O~-10‰; δ²H~-70‰）表明地下老水在气候较冷的环境下受到补给,而浅层地下水的氢氧同位素组成（δ¹⁸O~-8‰; δ²H～-51‰）特征与现代西安降水组成相似。浅层地下水NO^-₃平均含量（31mg/L）比深层地下水（1.8 mg/L）高,硝酸盐的δ¹⁵N－δ¹⁸O_NO3 组成 (0‰～5‰）揭示了硝酸盐的主要来源为综合肥料。此外,浅层地下水的TDS由于蒸散发、矿物溶解,可达8.5 g/L（平均2.0 g/L）,深层地下老水TDS可达1.8 g/L（平均1.1g/L）水质相对较好。研究区目前主要开采深层地下水,受断裂带影响,浅层地下水已经侵入中深层地下水并与之发生混合,严重影响了中深层地下水的水质。如果发生大规模的浅层地下水与中深层地下水混合,会造成中深层地下老水的NO^-₃、TDS等含量越来越高。     

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。     

一种解释高-过成熟烷烃气碳同位素系列倒转的新观点:芳香烃脱甲基作用

天然气成因机理复杂,鉴于在高-过成熟阶段烷烃气碳同位素系列倒转普遍存在,而高-过成熟阶段有机质中常富含芳环结构,利用芳香烃（甲苯）热裂解实验探讨高-过成熟阶段烷烃气碳同位素系列倒转成因.甲苯热裂解实验表明随着模拟温度的增加,烷烃气产率逐渐增大;模拟产物中H₂产率也随着模拟温度的增加而增加.甲苯裂解产物中δ13C₁、δ13C₂和δ13C₃分布区间分别为-31.8‰~-27.7‰,-31.0‰~-20.4‰和-31.0‰~-20.4‰.在甲苯热模拟实验450℃时,出现了烷烃气碳同位素系列的部分倒转（δ13C₁>δ13C₂ < δ13C₃）.发现无论是煤成气还是油型气,在高-过成熟阶段都会出现烷烃气碳同位素系列的倒转,结合本次模拟实验结果,认为芳香烃脱甲基作用可能是烷烃气高-过成熟阶段出现碳同位素系列倒转的一个重要原因.      

衢州市上方镇方解石矿床碳、氧同位素地球化学特征

为研究浙江省衢州市上方镇方解石矿床的成岩成矿环境,采集了上方镇方解石矿床中的大理岩样品,用MAT-253型气体同位素质谱仪对其进行了碳、氧同位素分析测试。结果表明,样品的δ¹³C_PDB和δ¹⁸O_SMOW均值分别为-1.32‰和18.25‰,计算的盐度指数Z值为97.42～130.08,均值为118.50,在δ¹⁸O_SMOW-δ¹³C_PDB图解上大多数样品点落于海相碳酸盐与碳酸盐溶解作用范围内,上方镇方解石矿床大理岩的原岩应为沉积成因,可能形成于宽阔的海洋环境。     

辽东新岭铅锌银矿床成因：来自锆石U-Pb年龄、闪锌矿Rb-Sr年龄和H-O-S-Pb-He同位素证据

辽宁新岭铅锌银矿床位于华北克拉通东北缘,矿体赋存于古元古代辽河群变质岩中,受断裂构造控制。为了确定新岭矿床的成岩成矿时代、成矿流体和物质来源及其与中生代岩浆活动的关系,文章对新岭矿床开展了详细的矿床地质特征、年代学及同位素地球化学研究。结果表明,新岭矿床内与成矿有关花岗斑岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(227.3±1.5)Ma。5件闪锌矿样品的Rb-Sr等时线年龄为(222.9±2.9)Ma,初始Sr同位素比值为0.7104,确认新岭成岩成矿时代为晚三叠世。成矿流体的δ¹⁸O_W值介于4.7‰～7.6‰,δD_W值介于-97.7‰～-82.0‰,指示成矿流体主要为岩浆热液。黄铁矿³He/⁴He值介于0.15～0.21 Ra,进一步揭示成矿流体具有壳-幔混源特征。黄铁矿样品的LA-ICP-MS原位δ³⁴S值介于+3.9‰～+7.2‰,均值为+5.5‰。6件闪锌矿样品的铅同位素组成为²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=17...     

环境同位素在识别伊犁河谷地下水补给来源中的指示作用

重点分析了研究区潜水、浅层承压水、泉水及地表水δD、δ¹⁸O的分布特征,并对5组水文钻探井地下水样品进行分析.潜水δD变化范围为-97.32‰~-67.51‰,平均值为-80.34‰;δ¹⁸O为-15.85‰~-10.66‰,平均值为-12.08‰.浅层承压水δD为-111.93‰~-68.38‰,平均值为-84.79‰;δ¹⁸O为-16.01‰~-10.52‰,平均值为-12.30‰.泉水δD为-102.06‰~-71.63‰,平均值为-84.10‰;δ¹⁸O为-14.21‰~-9.70‰,平均值为-12.24‰.地表水δD为-90.53‰~-60.99‰,平均值为-72.58‰;δ¹⁸O在-13.20‰~-9.54‰,平均值为-11.21‰.地下水δ¹³C为-9.4‰~-5.6‰,平均值为-8.3‰,极差为3.8‰.结果表明:地下水与地表水均起源于当地大气降水.潜水与浅层承压水水力联系较强,潜水与浅层承压水属于同一含水系统.与浅层承压水相比,深层承压水年龄较大,在20 ka左右,属于沉积埋藏水.深层承压水与浅层承压水的水力联系较弱.潜水与浅层承压水的δ¹³C值较为接近,且接近大气CO₂的δ¹³C值-7‰.研究区地下水中碳的主要来源为大气CO₂.     

台湾利吉混杂岩中蛇纹岩伴生碳酸盐岩地球化学特征及其成因分析

随着全球气候变暖,生命元素C在地球各个系统的循环受到了越来越多的关注,俯冲带是地表C和深源C循环的重要场所,发育于俯冲带的蛇纹岩伴生碳酸盐岩和渗漏流体对生命的起源及全球C循环研究具有重要意义。台湾东部(简称台东)海岸山脉新生代利吉混杂岩中发育具有沉积特征的蛇纹岩碎屑角砾岩及具有较轻C同位素组成的伴生碳酸盐岩,其成因可能与马里亚纳弧前海底蛇纹岩泥火山和自生碳酸盐岩相似。本研究对台东3个蛇纹岩出露点发育的碳酸盐岩脉进行岩石学、矿物学及地球化学分析,探讨蛇纹岩伴生碳酸盐岩脉的成因。台东利吉蛇纹岩角砾碎屑岩伴生的碳酸盐岩,发育泥微晶团粒、凝块以及放射纤维状方解石和草莓状黄铁矿,总有机碳含量较高(0.11%～0.25%),可能与微生物介导的CH₄厌氧氧化作用有关。利吉桥头剖面蛇纹岩巨砾中的方解石脉δ¹³C为-17.8‰～0.7‰,十三领碳酸盐岩δ¹³C为-12.8‰～-10.7‰,指示碳源很可能包括无机成因CH₄的氧化与海水源碳的混合。虎头山蛇纹岩角砾中方解石脉δ¹³C为-3.4‰～2....