海底生物扰动作用及其对沉积过程和记录的影响

海底生物扰动作用主要由底栖生物的摄食、掘穴和栖所建造等活动造成,它可以充分改变沉积物的物理、化学特性,扭曲或模糊地层学信号,影响早期成岩过程和沉积记录以及沉积物的稳定性。海底生物扰动作用的研究,对于全面、精确地掌握海洋中各种物质的生物地球化学循环过程,正确回溯古气候、古海洋和古生态记录,合理调节和控制海底生态系统的多样性具有十分重要的意义。简要回顾了海洋生物扰动作用的研究进展,并着重对海洋沉积物中生物扰动作用的观测和定量研究方法、主要影响因素及其对沉积过程和记录的影响进行了评述。     

山东半岛全新世近岸泥质区沉积过程与沉积记录*

中国东部陆架边缘海发育多个全新世泥质区,是研究古海洋和古气候的理想区域。本研究从现代沉积过程和全新世沉积记录的视角,对山东半岛近岸泥质区的前人研究结果进行总结梳理,为后续相关研究提供参考。山东半岛近岸泥质区位于山东半岛沿岸,主要是来自黄河的沉积物在沿岸流、上升流、潮汐等相互作用下沉积而成,呈现独特的“Ω”形沉积模式。山东半岛近岸泥质区形成于全新世,物质来源主要是黄河,近岸侵蚀和当地小河流也贡献一定的物质来源。山东半岛近岸泥质区的形成和演化与古海洋条件、海平面升降、内陆古气候演变等多种因素有关,蕴藏着丰富的环境演化信息。山东半岛近岸泥质区沉积能够快速记录东亚季风的演变,其较高的沉积速率为研究黄河流域的古气候和古生态演化提供高分辨率的材料,可为预测未来全球变化背景下黄河流域的发展趋势提供参考。虽然前人对现代沉积过程进行了大量工作,但仍需加强现代观测和数值模拟等方面的工作,为更好地重建研究区的沉积动力过程提供数据和理论支撑。此外,该区在长时间尺度上的沉积物和有机质的沉积过程对古海洋和古气候的响应机制也亟待开展研究。     

十五万年以来的古气候及其研究方法综述

简述了十五万年来古气候变化旋回及其中的短期波动事件,如新仙女木事件;概要地介绍了黄土、古海洋沉积、冰岩芯、树木年轮、洞穴碳酸钙等的古气候研究方法的最新进展;并指出在古气候研究中,必须注意多种方法的相互对比印证,才能保证结论的准确性可靠性。     

沉积物中细菌叶绿素的环境指示意义

沉积物中的光合细菌与细菌叶绿素（BChl）包含着丰富的古湖泊和古海洋信息。对光合细菌的生存环境,BChl的分布、保存、演化规律等方面进行了阐述,并探讨了湖泊和海洋沉积物中BChl的环境指示意义。BChl作为厌氧光合细菌的主要色素,不但可以指示水体中厌氧光合细菌的演变,而且能够反映化变层深度变化和水体环境特征,揭示季节性和年际尺度的气候变化。同时,根据沉积物中BChl含量可以估算古气候环境下湖泊和海洋的厌氧初级生产力。     

植物硅酸体研究在黄土古气候恢复中的应用

地表植被对环境变化的响应最为敏感，沉积物中保存的各种植物残余是古环境研究的良好材料，植物硅酸体因其特有的物理化学性质。成为古气候信息的绝佳载体。在大量现代植物研究基础上，科学家们通过对第三纪以来各种沉积物中硅酸体组合的研究。较好地恢复了当时的古植被，古气候及其演化特征，在缺乏其它化石依据的黄土地层研究中表现更为突出。由于C3，C4植物具有明显不同的环境适应性和同位素组成。地层中C3，C4植物硅酸体相对含量和稳定同位素的研究也被成功地应用于古气候恢复中，在现代气候一植被类型和土壤植物硅酸体同位素研究基础上，利用数理统计方法，建立同位素指标与各种气候因子之间的数学关系。将为高分辨率黄土古气候定量研究开辟新的途径。     

南海长链烯酮化合物的检测及U37^k值的应用

首次系统地在南海大面积站位中检测出长链烯酮化合物。通过长链烯酮指标Ｕ３７ｋ与实测表层海水温度（ＳＳＴ）的对比研究,发现海洋沉积物样品在室温下长期（１７ａ）密封保存,长链烯酮指标Ｕ３７ｋ值无明显变化。Ｕ３７ｋ值在南海海区指示的表层海水温度与季节有关,主要反映秋、冬两季,即１０月至次年３月间的ＳＳＴ。     

中太平洋富钴结壳的Os同位素组成及其物质来源意义

深海化学沉积物富钴结壳富含多种有用元素,是重要的海底矿产资源,其沉积速率缓慢(1～10 mm/Ma),几个毫米的厚度就经历了百万年的海洋历史,储存了丰富的古海洋信息,如富钴结壳生长的物质来源、古海洋物理化学条件、古气候变迁、重大的古海洋事件等.因此,富钴结壳是一种重要的古海洋记录(Hein,2000).由于海洋环境中Os同位素能够提供一些其它同位素如Pb、Nd、sr所无法给出的重要信息,在示踪物源、古海洋环境及古大陆风化等方面,具有明显的优势.因此,作者通过测定中太平洋一富钴结壳样品各壳层的锇同位素组成,来了解富钴结壳不同生长时期的Os同位素组成特征,揭示其所蕴含的物质来源信息和古大陆风化情况.     

海相沉积氧化还原环境的地球化学识别指标

全球海洋在10-5.4亿年间演变成氧化环境,此后历经多次全球性的缺氧事件后演变到现在的氧化环境.海水和沉积物中多种无素的循环、分异和富集明显受氧化还原条件的影响.Mn、Mo、Cr、V和U等变价元素的溶解度随氧化还原条件的改变产生极大变化,导致沉积物中的元素含量分异:Ni、Co、Cu和Zn等在还原条件下形成硫化物沉淀,导致沉积物中对应元素的富集.这些元素的地球化学行为是古海洋氧化还原条件的灵敏指示剂,作为恢复古海洋氧化还原条件环境变化的地球化学指标.黄铁矿化程度(DOP)、生物樗化合物和Ce异常等也是沉积物氧化还原条件的常用判别指标.泥岩石研究中通常采用DOP、U/Th、自生U、V/Cr、Ni/Co和生物标志化合物等指标,碳酸盐岩则主要采用Ce异常指标.当前各种指标的定性分析都取得比较一致的结果,但是用一种或几种定量的地球化学指标来恢复整个古海洋的氧化还原环境目前还有很大的问题.     

白垩纪世界与大洋红层

白垩纪代表着地质历史中的一种极端的温室气候,已被国际地球科学界视为研究地球系统科学的典型范例。文中在评述白垩纪沉积作用、古气候、古海洋研究中取得的重要进展基础上,重点介绍推动白垩纪研究核心问题之一的黑色页岩和大洋缺氧事件以及由中国学者提出的白垩纪大洋红层和富氧作用。大洋缺氧事件与大洋红层的研究因其与碳氧循环、古气候和古海洋变化的紧密关系,已经成为国际白垩纪研究中的热点问题,并在今后一段时期内继续引领着白垩纪古海洋、古气候变化研究的不断深入。     

江陵剖面沉积物的粒度特征及其古气候意义

通过对江汉平原江陵剖面高分辨率采样，利用激光粒度仪对沉积物粒度进行测试，分析了粒度的组成及其参数特征，结合孢粉资料和岩性特征，探讨了粒度在该区的古气候意义。结果表明，降水量较大的湿润气候条件下沉积物的粗颗粒组分明显增多；而降水量相对较少的干旱气候条件下沉积物的粗颗粒组分相对减少。通过与邻区对比．江汉平原江陵剖面沉积物粒度所揭示的该区近9000aB．P．以来的古气候变化与国内相邻区域其他指标的研究结果相一致。     

U37K与海水表层温度

Ｕ₃₇^Ｋ是指少数藻类生物所特有的一种分子化合物（长链不饱和酮）的不饱和指数。在现代海洋沉积物中，Ｕ₃₇^Ｋ与浮游有孔虫的¹⁸Ｏ值具有很好的相关性。在实验室培养的藻类生物体中、海洋悬浮颗粒物及海洋沉积柱样的表层样中均检测出长链不饱和酮，其Ｕ₃₇^Ｋ与生物生长环境的海水表层温度具有很好的线性关系。因此，在古气候研究中，Ｕ₃₇^Ｋ可作为一种有效的古温度指标，且在古气候研究中已得到应用。主要介绍了Ｕ₃₇^Ｋ作为海水表层温度指标的原理、定量公式及其研究现状和存在的问题。     

四川茂县较场湖相沉积磁性地层初步研究

四川茂县较场剖面厚101.1m,其中湖相沉积厚98.0m,为一套浅黄色-灰色的粉砂、粘土质粉砂和粉砂质粘土层。古地磁测试显示,除2个样品的磁偏角显示负极性外,其余样品的磁偏角全部为正,属布容正极性时,没有出现B/M界线。根据该套地层的岩性、岩相和所处的地貌部位,可以和云南金沙江谷地的龙街组对比,推测其开始沉积的时代为100~120 kaBP.另外,距顶4.0 m处光释光年龄为16.7±1.2 kaBP,推测其结束于10kaBP.湖相沉积历时约100kaBP,是岷江流域出露的末次(间)冰期以来厚度最大的剖面之一。      

Effect of sea-level lowering on ELA depression during the LGM

Decreases in equilibrium-line altitudes (ELAs) varied geographically during the last glacial maximum (LGM), with a mid-range value of ~ 900 m commonly deduced from altitude ratio and accumulation–area ratio calculations. Sea level, however, was 120 m lower during the LGM, so the ELA lowering relative to sea level would only be 780 m for a 900-m absolute lowering. With a lapse rate of 0.006°C m⁻¹, this implies a 4.7°C lowering of global temperature. It has been argued that this correction for sea-level change is unnecessary, but the logic on which this is based requires adiabatic compression to apply over much longer time scales than is typically invoked. We find that the correction is necessary. In addition, geometric changes in the atmosphere during the LGM, pointed out by Osmaston (2006), could lead to 0.4°C decrease in the average temperature of the troposphere. Additionally, orographic effects could significantly change the snow distribution on mountain masses near sea level.     

浙江椒江口潮间带沉积物中痕量金属的活性态分布特征及其生物有效性

3个未扰动柱状样分别采自浙江椒江口潮间带高、中、低潮带,用冷盐酸法测定了沉积物中酸可挥发硫化物(AVS)及同步提取金属（SEM）,分析了不同潮位沉积物剖面类型及形成机理,并根据SEM-Me/AVS比值评价痕量金属（Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、As、Hg及Ni）的活性和生物有效性。结果表明：在高潮带和低潮带形成了薄活动层剖面（<6 cm）,痕量金属的活性态浓度较低,AVS浓度较高;而中潮带形成了厚活动层(约26 cm),痕量金属的活性态浓度较高。潮间带不同潮位痕量金属活性态浓度剖面类型的形成是沉积速率、有机质供源及所处潮位共同作用的结果。在河口区应该存在表层mm尺度上的高值有机碳（C_有机）分布。     

大兴安岭北部满归泥炭孢粉重建的过去2100年古气候

大兴安岭地处季风气候的尾闾区,是一个研究全球变化的关键区域.但由于该地区古气候代用指标(树轮、孢粉、石笋等)获取比较困难,历史文献也缺乏,使得古气候研究受到了限制.本研究通过大兴安岭北部的漠河县满归镇附近一个厚88 cm的泥炭剖面的孢粉记录,根据831个表土样品的花粉数据和附近90个气象台站30年的地面观测数据,运用现代类比法( Modern Analogue Technique,简称MAT)重建了该地区过去2100年的年均温(Tann)、年降水量(Pann)、 1月均温(Tjan)和7月均温(Tjuly),结果表明Tann和Tjan的波动达到2. 4℃, Tjuly的波动为1. 7℃, Pann波动为28. 2 mm.该地区的气候变化分为3个阶段:阶段Ⅰ(150 BC^850 A.D.)温度和降水量相对较低,年均温比现代30年均值低约0. 5℃;阶段Ⅱ(850~1300 A.D.)以温度升高-降低的波动为特征,升温在1070~1170 A. D.期间最明显,年均温比现代 30 年平均值高 0. 2℃,这一时期相当于欧洲中世纪气候异常期( the Medieval Climate Anomaly,简称MCA);阶段Ⅲ(1300~2000 A.D.)早期(1300~1900 A.D.)以气温较低为特征,这一时期相当于小冰期(the Little Ice Age,简称LIA),年均温比现代30年平均值低0. 8℃,晚期(1900~2000 A.D.)呈现升温的趋势.     

多孔介质中天然气水合物稳定性的实验研究进展

勘探表明天然气水合物多产出于细碎屑沉积物中,其分布和赋存形式受温度、压力、水化学条件等多种物理化学因素的影响。前人的实验研究表明不同孔径尺度中的甲烷水合物稳定性有别于块状、层状水合物,同时孔隙表面的润湿性也是影响因素之一。在综合分析前人研究成果的基础上,系统阐述了孔隙的孔径、孔隙内表面润湿性对所含天然气水合物稳定性的影响规律,总结了可能的内在机理;并指出了当前应当尽快建立包括空间效应、温度、压力和组分等因素的综合天然气水合物相图,查明含天然气水合物沉积物的孔隙结构和表界面特征,建立天然气水合物的稳定性模型,将有助于精确预测天然气水合物的分布和规模,对于水合物开发和甲烷存储技术的研发也有着重要的意义。     

Benthic foraminifera and geochemical studies with influence on pollution studies along the coast of Cuddalore,Tamil Nadu-ITS,India

Foraminifers, being sensitive to minute changes, either undergo morphological changes or even disappear from the area completely due to pollution or under unfavourable conditions. The characteristics of foraminifers to incorporate the signature of presence of pollutants are considered to be an effective tool for temporal pollution monitoring studies. Totally, 12 offshore samples (both sediment and water) were taken along a normal profile along the coast of Cuddalore for pollution studies. Apart from foraminiferal studies, geochemical studies of the sediments collected are also undertaken to correlate and substantiate the findings. The near-shore area has a higher concentration of trace elements. If these concentrations exceed or go below permissible limits, it is collateral for the marine community and for those who consume these marine resources. The concentration of trace elements like lead, zinc, manganese, copper, chromium and nickel was illustrated to give an idea of the trace element concentration of the study area. The sedimentological studies reveal the organic matter and calcium carbonate content of the samples, and the bottom water measurements reveal the temperature, salinity and dissolved oxygen of sample locations. These are used to determine whether the conditions prevailing could sustain life. The ratio of living to dead species is also determined and correlated with sedimentological and geochemical parameters. Pollution studies have given way to identify morphological abnormalities in the species mainly in Spiroloculina, Quinqueloculina, Elphidium, etc. but we could not find many effects among the faunal assemblages because of the nature of the sediments found in that area.     

不同类型沉积物磁化率的比较研究和初步解释

沉积物的磁化率分析以被广泛应用在第四纪古气候研究中,不同类型沉积物磁化率的解释可能存在明显的差异.本文选择了黄土、冲积物、湖积物、风沙堆积和南方红土等五种不同类型的沉积物,进行了磁化率的测试,粒度和孢粉分析,试图通过对沉积物磁化率和相关古环境指标的研究,对不同类型沉积物的磁化率予以对比并进行初步解释.研究结果表明,黄土和湖泊沉积中磁化率的变化主要受气候变化的影响,是指示古气候的重要指标;河流沉积物和风沙沉积物的磁化率主要受粒度的影响;影响南方红土磁化率的因素十分复杂,其磁化率的解释比较困难有待进一步的研究.这一研究表明,鉴于不同沉积物磁化率的影响因素存在明显的不同,因此在运用磁化率进行古环境解释时须持慎重态度.     

The deep subsurface temperature controlled origin of the gaseous and gasoline-range hydrocarbons of petroleum

In recent surface sediments there is no indication of any of the saturated C₃–C₇ gasolinerange hydrocarbons which are so common in petroleum. Appreciable gasoline-range hydrocarbon generation (85–180°C) of 80 ppm by weight of dry rock, or more, occurs only with increased temperature due to deeper burial, below about 8000 ft in the Los Angeles basin and below 12,500 ft in the Ventura basin. Because of the lower temperature gradient in the Ventura basin, the zone of substantial gasoline generation is considerably deeper there than in the Los Angeles basin. However, the subsurface temperature range over which substantial gasoline generation occurs is practically the same in the two basins. This demonstrates that the subsurface temperature, not depth, is the controlling factor in gasoline generation in source rocks. For appreciable gasoline generation somewhat higher subsurface temperatures are required than for equivalent generation of heavy hydrocarbons boiling above 325°C. Appreciable generation of the C₁–C₄ wet gas components of 75 ppm by weight of dry rock, or more, takes place quite deep also; in the Los Angeles basin it occurs below 10,000 ft.The composition of the gasoline-range hydrocarbons generated changes gradually with increasing depth, temperature and age of the shales. In deep strata the gasolines from shale cannot be distinguished from the gasolines of waxy crude oils in the same basin. The gasoline-range hydrocarbons mature with depth, temperature and age of the sediments, very much like the heavy hydrocarbons investigated earlier.Based on the similarity of analyses of heavy as well as of gasoline-range hydrocarbons from crude oils and from certain deep shales, a secure identification has been made of mature oil source beds in the Los Angeles and San Joaquin Valley oil basins of California. The combined results of these studies provide strong evidence for the origin of petroleum from the organic matter of sediments.     

A geothermal method for detecting gas hydrates in the bottom sediments of water basins

We formulate the fundamentals of the geothermal method for determining the hydrate saturation of bottom sediments. According to laboratory experiments (A.A. Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics, A.V. Nikolaev Institute of Inorganic Chemistry), detecting gas hydrates in bottom sediments requires measurement of thermal conductivity at least twice at one bottom site, using a cylindrical probe with different heater power values. Changing the latter permits controlling gas hydrate stability and instability. A low-power probe does not destroy gas hydrates and permits measuring the true thermal conductivity of the sediments. Increasing heater power destroys gas hydrates near the probe and drastically increases effective thermal conductivity. Comparison between true and effective thermal conductivity clearly shows the presence of gas hydrates in the sample or their absence from it. A technique was proposed for the quantitative interpretation of changes in the temperature field of a cylindrical probe. It permits quite a precise determination of the mass of gas hydrate that decomposed in the layer surrounding the probe over a certain period. Also, it permits a rough estimation of the gas hydrate content of the sediments. Thermal conductivity can be measured in the field with submersible multichannel thermoprobes, which are commonly used for studying the heat flow through the bottom of water basins. Now it is important to perform field experiments, so that we gain the necessary experience with the geothermal method.