湖泊沉积物中无机碳酸盐来源的确定

湖泊沉积物中无机碳酸盐可能具有多源性,包括源自湖泊流域的陆源碎屑碳酸盐和湖泊自生化学碳酸盐,二者对气候或环境的指示意义迥异,在利用湖泊碳酸盐进行古气候及古环境意义判读时,必须先进行碳酸盐来源的确定。针对前人不同的碳酸盐区分办法,进行了归纳和述评。     

湖泊自生碳酸盐氧同位素环境记录研究：（二）问题

对前人提出的湖泊自生碳酸盐氧同位素组成（δ18Oc）多种环境解释模型作了评述,指出了各种模型存在的局限性。提出在利用δ18Oc变化进行气候和环境变化研究时,需注意气温对湖泊δ18Oc的影响机制,湖水不同深度层的水温差异对化学沉积和介壳碳酸盐δ18Oc的影响δ18Oc和湖泊水位、降水δ18Oc、湖水盐度的关系,碎屑和自生碳酸盐矿物的分离,湖泊不同碳酸盐矿物间δ18Oc差值的确定,单矿物同位素组成的测试,不同前处理方法对δ18Oc测定的影响,以及碳酸盐沉积时的不平衡效应等问题。     

黄土碳酸盐古气候意义及其研究展望

碳酸盐是黄土中的主要矿物,是黄土—古土壤序列中含量变化最显著的矿物之一,其在表生环境下极易移动,并且它的迁移变化受大气降水、温度等古气候因素制约,在黄土高原风尘堆积序列的古气候研究中具有极其重要的意义,其变化能够较好地反映古季风的演变规律。黄土—古土壤中碳酸盐的含量变化和东亚夏季风降水的强度密切相关,碳酸盐矿物中白云石和方解石的存在与否及淋失深度对夏季风演变同样有很好的指示意义。稳定同位素δ¹⁸O可以作为夏季风的代用指标,指示成壤时期环境中的古温度;δ¹³C值表现出在黄土层中高,而在古土壤层中低,因此碳酸盐δ¹³C值可能更多反映了植被发育程度。碳酸盐中Sr同位素能够反映风化作用的强弱,而去除碳酸盐后的Sr同位素则能更好地反映成壤作用的强度和判别风尘物质的来源。与其它季风气候替代性指标相比,酸溶相中的δ¹¹B值变化与降水有直接关系,可以很好地作为夏季风降水指标。非传统稳定同位素Li、Ba和Fe有应用于黄土研究中,但目前的研究表明它们对气候环境暂无较好的指示意义。     

湖泊碳酸盐氧同位素记录的古温度定量研究

同位素地质温度计的概念一经提出,便被应用于海洋古水温恢复。该方法被部分学者运用到湖泊领域,利用湖泊碳酸盐氧同位素记录,对古湖水温做定量研究,进而定量反演古气温。在利用湖泊碳酸盐氧同位素记录进行古温度定量研究时,需要考虑如下因素:气温对湖泊碳酸盐氧同位素值变化的影响机制;介形虫Sr/Ca与古盐度的关系;湖泊沉积碳酸盐成因及种类鉴定等等,做了相应评述。     

碳酸盐研究与其记录的环境变化

国际性的全球变化研究开展数十年来，针对不同的研究栽体建立了大量有效而实用的古气候环境代用指标，作者对应用较广，指示意义相对明确的各类栽体碳酸盐最近几年的研究工作进行了综述。综合国内外的研究成果表明，湖泊、黄土、洞穴、海洋沉积碳酸盐矿物及其微量元素、同住素分布特征普遍记录了全球或区域古气候环境演变历史，可以从中提取大量定量化的古气候参数。但以前的工作侧重过程研究，涉及机理的探索较少，特别是碳酸盐矿物及其元素、同位素分布特征变化的化学机理，不同影响因素的重要程度等方面的基础理论尚未完全理解清楚，是今后需要继续探索的工作。     

湖泊生物标志物与古气候环境变化的研究进展

湖泊沉积中的生物标志物可以提供丰富的信息,包括有机物来源、沉积过程的古环境条件等。湖泊沉积主要反映区域气候变迁史,可以揭示短至十年尺度的古气候事件,是高分辨率古环境、古气候重建的理想材料。与其他湖泊古气候古环境代用指标相比,生物标志物在湖泊古生态系统恢复与古生产率评估、古大气CO2分压与古温度确定等方面可以提供更为精细的信息,成为研究湖泊环境的有力工具。评述了湖泊沉积生物标志物在湖泊环境变化中的研究现状及应用前景。     

青藏高原湖泊沉积物对古气候环境变化的响应

随着全球变化研究的不断深入,青藏高原湖泊沉积物的研究得到很大发展。作为高分辨率古环境变化的“记录仪”,湖泊沉积物在重建晚第四纪全球环境变化中具有特殊的地位和意义。湖泊沉积物中储存的各种信息反映了矿物学、同位素地球化学、生物学、沉积学等方面对气候环境变化的响应。在古环境变化研究中,湖泊沉积物已经从定性化研究逐渐过渡到定量化研究。     

我国干旱区湖泊演化研究综述

根据湖泊沉积记录研究环境演变是古气候变化研究的重要内容之一,在古环境演化研究以及预测未来气候等方面具有重要意义。随着中国湖泊科学的不断发展,我国在干旱与半干旱地区湖泊演化方面取得了大量的研究成果,与此同时也存在着争论和分歧。针对晚更新世高湖面存在时间、中全新世气候干湿状况以及近50a基于遥感技术研究湖面波动等方面的研究进展进行了综述和分析,并对今后的研究重点提出了一些建议。     

沉积地球化学在古气候研究中的应用

古气候和古环境研究的目的是找出规律,预测气候和环境的变化趋势。利用地球化学方法,通过对沉积岩或沉积物的各种元素和同位素特征的研究,达到追溯古代沉积环境,了解沉积特征的目的。气候和环境的差异会影响光合作用的类型和强度,植物种属和碳同位素的组成也就不同,可以据此进行古生态特征和气候环境的反演。水沉积物中元素的组成与地区乃至全球的气候条件相关,碳酸盐含量等代表不同的环境特征。作为古火灾的产物,炭屑是古环境信息的良好载体,是理解古气候、古环境和古地理的重要途径。Rb、Sr等元素具有独特的地球化学特征,为古环境演化研究提供了新的工具和方法。     

黄土碳酸盐的研究

黄土是过去气候变化研究的重要对象之一。黄土中的碳酸盐则是黄土研究的一个重要内容。黄土碳酸盐的研究涉及了对次生碳酸盐的辨识、碳酸盐的含量、碳酸盐中的碳氧同位素以及碳酸盐的Sr同位素及其它微量元素等内容。对前人在这几个方面的研究作一初步的归纳总结,包括次生碳酸盐的辨识和提取对解释古气候环境有重要意义;碳酸盐的含量可反映出黄土和古土壤之间的不同气候状况;根据碳酸盐中的碳氧同位素则能大体定量得到古温度以及古植被状况进而反映古降水情况;而Sr同位素及其它微量元素则能反映出当时的化学风化程度,指示季风的强弱变化。     

粘土矿物在过去环境变化研究中的应用

粘土矿物是一种广泛分布于地表的沉积物,其组合及含量的变化记录了源区过去气候环境变化的信息。因此,可以根据粘土矿物的含量和组合变化等信息推知其形成时期的气候环境,重建古环境,揭示气候环境演变的规律。粘土矿物是一种研究古环境演化重要的代用指标,在过去气候环境变化研究中有广阔的应用前景。     

Sr的地球化学指示意义及其应用

综述了Sr元素及其同位素在地球化学各主要研究领域的应用 ,基本反映了其在近期最新的研究进展。Sr在地球化学领域应用广泛 ,对于解决当前该领域许多悬而未决的问题有着不可替代的作用 ,是一种重要的研究手段与方法。尤其对于Sr在黄土沉积研究中的应用 ,笔者结合自己的实际工作 ,提出了自己的见解。     

微量碳酸盐同位素样品制备与质谱测试方法的初步研究

利用美国Ｆｉｎｎｉｇｏｎ公司出品的微量碳酸盐同位素样品处理仪与ＭＳＴ—２５１型质谱仪联用,首次建立了微量碳酸盐样品中δ(１３)Ｃ和δ(１８)Ｏ的分析试测方法,并运用该方法对青海古气候环境的恢复作了尝试性的研究。该方法具有速度快、自动化程度高、精度高等优点。     

湖泊硼含量和盐度关系模拟实验研究

古盐度是恢复古环境,认识气候、环境干湿变化过程的一种重要方法。自然界水体中硼的含量是盐度的线性函数,而粘土矿物从水体中吸收的硼含量与水体的盐度有关,以此为依据,采集尕斯库勒湖湖水进行湖水盐度与硼含量关系的实验研究与探讨,证明湖相沉积物中粘土的硼含量可用来估算沉积初期湖泊水体的盐度,硼可作为反映湖泊水体盐度的一个较好的指标。     

中国西北干旱区不同粒径表土碳酸盐含量及碳、氧同位素组成

通过对我国典型干旱区表土分粒级样品的碳酸盐含量及其碳氧同位素的测试,结果显示:我国西北干旱区表土不同粒级样品的碳酸盐含量以及碳氧稳定同位素组成存在较大的差异。随着粒径的减小,碳酸盐含量逐渐升高,氧同位素逐渐偏正,碳同位素逐渐偏负。可以认为细颗粒组分中土壤次生碳酸盐相对比例大,而粗颗粒组分中原生碳酸盐相对占优势。而次生碳酸盐氧同位素可能受蒸发的控制,碳同位素更多的受植被的影响,所以表现出细颗粒组分较粗颗粒组分碳酸盐的氧同位素更偏正,而碳同位素更偏负。因此,干旱区表土细颗粒组分碳酸盐能更好地反映成壤过程中次生碳酸盐形成时期的气候环境信息。     

江汉平原12.76 cal. ka B.P.以来环境干湿变化的高分辨率研究

选择位于江汉平原的JZ-2010湖相沉积剖面为研究对象,利用AMS14C测年建立江汉平原12.76 cal.ka B.P.以来环境演变的时间序列。对湖相沉积物中元素Rb和Sr的差异分布、Rb/Sr值、Ti元素含量以及磁化率等多项环境代用指标的综合分析表明:江汉平原12.76 cal.ka B.P.以来环境干湿变化经历了晚冰期由偏干转向偏湿波动、全新世开始湿度增强、全新世中期偏湿到湿润再至干湿波动,全新世晚期至现代偏湿到偏干的过程。磁化率波动与江汉平原新石器时代各文化类型出现或转型相关。江汉平原环境干湿变化体现东亚季风环流影响,驱动机制主要是北半球夏季太阳辐射变化;还受到东北、北、西三面环山而东南面向夏季风倾斜开放的地势影响。     

泥河湾盆地马圈沟剖面早更新世矿物变化特征及其古环境意义

在野外考察采样的基础上,对泥河湾盆地马圈沟剖面更新世河湖相沉积序列进行了XRD矿物组分和磁性矿物分析。研究发现,剖面沉积矿物主要由碎屑矿物和碳酸盐矿物组成,碎屑矿物主要为石英、钠长石、白云母和斜绿泥石,其平均含量分别为38.77%、17.16%、29.63%和4.11%,是剖面沉积矿物组成主体,且各矿物之间基本没有相关性;相对于碎屑矿物,碳酸盐矿物在整个剖面中含量较低,主要为方解石和白云石,其平均含量分别为4.72%、3.59%,文石在剖面中零星出现。对剖面典型样品进行热磁分析,确定了沉积物中磁性矿物的种类以及加热过程中的变化和产物,并对其来源进行了探讨。同时发现,含绿泥石较高的灰绿色粉砂样品加热后磁化率的升幅比灰黄色样品高,而绿泥石的相对含量与该地区化学风化密切相关,进一步说明κ-T曲线的变化特征可以用来反应盆地化学风化作用强度的变化,具有重要的古环境意义。     

湖泊无机碳酸盐矿物氧同位素组成差值及其单矿物同位素组成的确定

湖积物中不同无机碳酸盐矿物常常混杂在一起,其氧同位素组成(δ18O)差异会影响碳酸盐δ18O环境信息提取的可靠性。不同矿物之间δ18O差值明显且幅度不一。20~25℃时生成的白云石比共生的方解石富集18O可能为0‰~9‰不等,亦或方解石比白云石可能更富集18O达0‰~12.3‰。常温状态,相同条件下形成的文石δ18O值较方解石高出0‰~1‰,或者方解石较文石δ18O值高出0‰~4.47‰。镁方解石中MgCO3的mol百分含量每增加1%,其δ18O值相对于纯方解石δ18O值增加0.06‰~0.17‰。在利用碳酸盐δ18O进行气候及环境研究时,不能根据某种差值进行校正,而应进行单矿物测试。由此,对不同无机碳酸盐矿物的分离及同位素测试、推算方法进行了归纳和述评。