纳米比亚上元古界碳酸盐岩和有机碳的同位素成分:地层变化和成岩作用及变质作用的影响

纳米比亚晚元古界达马拉超群包括卡拉哈里克拉通的纳马群、Witvlei群和Gariep群及刚果克拉通的Mulden群和Otavi群。其碳酸盐岩和有机碳的碳同位素地球化学作为先期研究晚元古代海水的同位素成分长期变化的延伸部分已经完成。微亮晶及白云质微亮晶样品通过岩相和阴极发光的鉴定被确定为岩石的“未蚀变”部分,这些相中的碳同位素丰度几乎等于整个碳酸盐岩的碳同位素丰度,这表明,尽管~(18)O丰度往往很不相同,但是晚元古代细粒碳酸盐岩的~(13)C丰度不因大气成岩作用而有重要变化。这些沉积物中碳酸盐岩和有机碳之间存在还原的和一定碳同位素差异,表明有机碳同位素成分由于可能与泛非造山运动伴生的热和变形作用影响发生了重要变化。在纳马和Otavi群碳酸盐岩的碳同位素成分中发现了长期变化的独特的地层型式,与通过其它手段所证实那样,为一个单独的晚元古代盆地。烈如,纳马群碳酸盐岩的δ~(13)C值在小的地层间隔中从-4‰迅速增到 5‰。这一范围可以与西伯利亚、印度及中国的埃迪卡拉期的岩层参考点中所获得的值进行对比。Otavi群碳酸盐岩中~(13)C(δ~(13)C> 5‰)的富集反映了斯瓦尔巴德阿柯德米克布里群上里菲系中的高δ~(13)C值,也可与东格陵兰及加拿大西北的Shaler群对比。具有这种可比较同位素特征的岩层的广泛分布,支持了δ~(13)C变化反映了晚元古代海水同位素成分全球性变化的假说。在达马拉盆地,碳酸盐岩的碳同位素成分为卡拉哈里克拉通和刚果克拉通之间一些地层单元的对比提供了一种手段。 ~(13)C亏损的碳酸盐岩沉积于纳米比亚三个独立的冰期及期后。冰期与负δ~(13)C值幅度的相对应性可能反映了下部海水的影响,即增强深、冷、富O_2的海水的循环和/或~(13)C亏损的深海水的上涌。另外,含铁建造亦与冰碛(Chus冰碛层)层伴生。前冰期碳酸盐岩~(13)C同位素变富表示海洋地貌环境有助于有机物的高速埋藏。鉴于深部海水缺氧,海水成岩性是可能的,漫长的海水分层期可能导致含铁建造的形成(铁或许来自热液源)。从冰期开始,海水上涌可能把~(13)C亏损和富铁的深水带到浅水陆架,与冷且富氧的表层水接触,导致富铁物质沉积。     

有机碳和有机分子碳同位素的地球化学意义

有机碳和有机分子碳同位素组成的研究不仅在沉积地层对比，油－油，油－源对比研究方向发挥了独特作用，而且在古气候，古环境研究方面更具有广阔的应用剪影。开展对全球气候变化及全球碳循环有重要意义的有机碳碳同位素组成及分布研究和对生物演化，恢复古生态，古环境有重要意义的化石及沉积物中有机分子的碳同位素成及分布研究已势在必行。     

苏皖地区石炭纪海相碳酸盐岩碳和氧同位素演化规律

对江苏南京孔山和安徽巢湖凤凰山石炭系碳酸盐岩C、O稳定同位素进行了测定。结果表明，苏皖地区石炭系δ^13C,δ^18O记录是以4个同位素演化阶段为特征，前3个同位素演化阶段与同时代的北美石炭纪相似，仅仅是内部演化特征略有不同，这反映了区域性的沉积环境的不同变化。在金陵组下部、和州组下部、黄龙组中下部和船山组层段，δ^13C表现出明显的正漂移，这可能是受植物和生物量增长、有机碳储藏量增加所引起的。δ^18O记录总体上与δ^13C值呈相似的变化趋势。δ^18O增加记录了气候变冷和冰川作用的结果。δ^18O负漂移与气候变暖和冰川消融是一致的。在浅水潮坪环境，大气淡水的淋滤作用使δ^13C和δ^18O值明显降低。     

稳定氧碳同位素在碳酸盐岩成岩环境研究中的应用

笔者对湖北宜昌寒武系、奥陶系和鄂尔多斯布１井寒武系、任３井奥陶系的大量样品测试和研究结果表明大气淡水成岩环境中的δ１８Ｏ、δ１３Ｃ值均向较高负值漂移；正常和咸化海水成岩环境中δ１８Ｏ、δ１３Ｃ值均向高正值漂移；较深埋藏成岩δ１８Ｏ值向高负值漂移.且与埋深成反比，而δ１３Ｃ值相对较稳定或向低正值漂移。     

徐州地区下古生界碳酸盐岩的碳、氧同位素研究

在已有的对徐州地区下古生界碳酸盐岩详细岩石学研究基础上，系统测试了碳酸盐岩方解石和白云石的碳、氧同位素组成特征；地球化学和岩石学研究相结合，综合提取了碳酸盐岩碳、氧同位素组成的沉积、成岩地质信息；初步探讨了同位素组成的地层变化及其意义。研究结果表明：碳酸盐岩碳同位素组成特征可以指示沉积环境及其演化，开阔陆表海、灰质障壁砂坝、局限陆表海、潮下带、潮渠、藻坪诸沉积相间碳酸盐岩的δ^13C值表现出规律性变化，碳同位素组成变化曲线上的显著正偏移与海侵有关；碳酸盐岩氧同位素组成对成岩环境及其演化有明显响应，淡水成岩环境、潮上成岩环境、潮间成岩环境、潮下成岩环境和埋藏成岩环境具有不同的碳酸盐岩氧同位素组成特征；徐州地区大北望寒武系剖面地层界线附近都有碳、氧同位素组成变化的特征显示，研究工作证实了徐州地区下古生界同位素地层划分的可行性。     

云南东部上新元古界-下寒武统地层碳同位素变化

云南东部上新元古界-下寒武统沉积序列中碳酸盐岩较多，本文研究的三条剖面上厚约500m，包括：东龙潭组、渔户村组及筇竹寺组底部，覆于海相冰水沉积之上，反映了从潮上蒸发至浅水相环境。已获得的δ^13C和δ^18O值显示出较大的变化范围，分别是-7．33～ 2．64(‰)和-14．98～ 0．78(‰)。依靠δ^13C测试，结合岩矿鉴定，发现梅树村震旦系．寒武系界线层型剖面岩石成岩作用中有改造现象。显然，δ^13C总的变化范围及变化模式比世界其它地区小，但却包含一个δ^13C负异常，直接位于古生物学上的前寒武系-寒武系界线之下。     

皖南蓝田组碳酸盐岩碳和氧同位素地球化学研究

为了认识新元古代雪球地球事件之后地球表面气候和环境的变化,前人对华南震旦系地层中的陡山沱组和灯影组灰岩进行了大量的古生物地层学和稳定同位素地球化学研究,特别对碳同位素漂移与冰期之间的对应关系提出了很多假说和模型.本文就出露在皖南地区的震旦系蓝田组灰岩进行了方解石和白云石的碳氧同位素分析,分析结果为其沉积环境研究提供了重要的地球化学依据.     

三峡地区震旦系碳酸盐岩碳氧同位素特征

本文对三峡地区秭归庙河陡山沱组第一段至第三段，宜昌棺材崖陡山沱组第三段上部至灯影组底部以及四溪灯影组石板滩段和白马沱段碳酸盐岩碳氧同位素组成特点的研究结果表明，三峡地区震旦系碳同位素组成与全球新元古代广布的后Martinoan冰期地层δ^13C的分布模式基本一致，本文还讨论了地层中碳同位素组成与生物演化和地层层序发展的关系，指出陡山沱组一段白云岩中δ^13C的负异常可以作为震旦系底界划分的标志，最晚Varanger冰期在三峡地区由陡山沱组三段上部出现的三级层序界面所替代，震旦系内部陡山沱组一段和三段可能形成于Marinoan冰期之后，伊迪卡拉生物分异发展之前，而陡山沱组四段及上覆灯影峡组则大致与国外伊迪卡拉期地层对比。     

有机碳同位素示踪古环境变化研究

对有机碳同位素示踪环境变化的原理、研究对象、取得的进展和存在的问题等进行了详细研究，认识到C～H键比C-O键有利于富集^12C，从而导致生物或有机碳δ^13C为极低的负值，使有机碳与无机碳之间存在显著的碳同位素差异。光合作用类型的不同使植物分为C3，C4和CAM3种类群，并导致不同类群的植物具有不同的碳同位素组成，C3植物δ^13C=-20‰～-32‰，平均-28‰，而C4植物δ^13C=-9‰～-17‰，平均-14‰。气候环境的差异影响了光合作用的类型和强度，使不同环境的植物类群特征不同，不仅造成植物组合的碳同位素组成不同，而且导致不同食性的动物牙齿等化石的碳同位素组成的差异，甚至相应的无机碳同位素的变化，因此生物链及其衍生物的碳同位素研究也就成为反演某一地区或某一时期气候环境的有效手段。被作为研究对象的地质记录可分为有机和无机两类，有机类主要包括树轮等植物化石、牙齿等动物化石、煤等陆相沉积有机质、海相沉积有机质、土壤(前者的衍生物)，这些研究对象分别适合于目的不同的环境研究，并获得了较好的效果。进而发现有机碳同位素在研究重大生物灭绝事件、C4植物起源、地球早期生命起源、地外生命存在与否、矿产资源形成时的有机质作用等问题上将有重要作为。     

贵州二叠纪海相碳酸盐岩碳,氧同位素地球化学演化规律

以贵州罗甸二叠纪剖面为研究对象，详细讨论了海相碳酸盐岩的碳、氧同位素组成特点，及影响碳盐岩的δ＾１３Ｃ和δ＾１８Ｏ的主要因素。在此基础上系统阐述了整个二叠纪海相碳酸盐岩的δ＾１３Ｃ和δ＾１８Ｏ的演化与海平面升降的关系，第一次系统建立了二叠纪古海洋碳酸盐岩的碳、氧同位素演化曲线。     

德国南部地区上侏罗统麻姆组碳酸盐岩碳,氧稳定同位素研究

对德国南部地区上侏罗统麻姆组碳酸盐岩系列Ｃ、Ｏ稳定同位素进行了测定与研究。结果表明,Ｃ、Ｏ同位素与非碳酸盐岩组分质量分数及层厚之间存在一定的关系。石灰岩的δ１８Ｏ值略低于泥灰岩,泥灰岩的δ１３Ｃ值则比石灰岩的约低０．６‰,随着不溶残余物质量分数的增加,δ１３Ｃ值减少。通常情况下,厚层石灰岩的δ１３Ｃ值比泥灰岩的大,其原因与沉积环境和成岩作用有关     

上扬子地台区晚古生代海相碳酸盐岩的碳,锶同位素研究

未经蚀变的海相碳酸盐岩的碳，锶同位素组成代表了原始海水的同位素组成，在确定样品末经显著蚀变的基础上，本文测定了上扬子地区晚古生代７条剖面２３８个海相碳酸盐岩样品的碳、锶同位素组成，分布了它们的测试结果和演化曲线，为其他相关研究提供了可利用的基础参照数据。     

中国东南部花岗岩的碳含量和同位素比值

本文应用ＥＡ－ＭＳ连续技术（将元素分析仪（ＥＡ）与气体质谱仪（ＭＳ）连接起来,进行硅酸盐岩石微量碳的含量和同位素比值测定）首次测定了中国东南部花岗岩及其部分磷灰石的全碳含量和同位素组成,结果发现,这些花岗岩的碳含量和同位素组成分布较宽（碳含量为０．０４％～０．７９％,δ＾１３Ｃ值为－７．５‰～－３７．０‰）。磷灰石与全岩的δ＾１３Ｃ呈正相关关系,指示自花岗岩浆上升到结晶以来未受到同化混染或热液蚀变     

碳氧同位素演化与碳酸盐岩层序地层学关系研究——…

结合碳酸盐岩层序地层分析，首次系统测定了马平组碳，氧同位素值，并对其演化规律与层序地层的关系进行了探讨，研究结果表明：马平组内δ＾１３Ｃ，δ＾１８Ｏ值变化范围分别是－２．５６‰～＋３．８９‰和－８．１６‰～－６．０２‰（ＰＤＢ）准层序为δ＾１３Ｃ值向上逐渐减小，海进体系域（ＴＳＴ）和高水位体系域（ＨＳＴ）内δ＾１３Ｃ值分别呈增加和减小的趋，层序界面处δ＾１３Ｃ，δ＾１８Ｏ值均表现为负异常，控制层序     

湘南泥盆系碳酸盐岩中氧、碳同位素组成特点

湘南泥盆系碳酸盐岩的沉积环境，可以区别为四种类型：台地相、广海陆棚相、生物礁相及台盆相。69个样品的氧、碳同位素分析结果表明，从台地-广海陆栅-台盆，随着沉积深度的增加，以及沉积环境由局限到开放的变化，碳酸盐岩的氧、碳同位素组成具有同步增加的趋势。     

乌裕尔河流域颗粒有机碳的来源：碳同位素证据

以2008、2009年所采集的乌裕尔河9个点位水体中的悬浮物为研究对象,对丰、枯水期颗粒有机碳（POC）含量、碳同位素组成（^13C、^14C）及表观年龄进行了系统测试与分析,以期探讨河流中颗粒有机碳来源与流域土壤侵蚀的关系。研究结果表明,该河流中颗粒有机碳（POC）主要来源于未受玉米残体及根系输入影响的深层土壤,且土...     

碳同位素与早元古代地层对比

本文首次较详细地研究了早元古代碳酸盐地层的碳同位素组成，样品采自华北早元古代标准地层单元──山西五台地区滹沱群，结果表明碳同位素组成随地质时代有明显的变化，并与地层层位有很好的对应关系。作者认为，碳同位素对于早元古代碳酸盐地层的对比是很有用的。     

碳酸盐岩氧、碳稳定同位素地球化学研究目前面临的几个问题

碳酸盐岩氧,碳同位素的研究是地球化学重要的示踪手段之一。它可以为认识地质历史时期的地质过程,地球表面的气候过程和海洋环境过程等提供定量依据。４０多年的研究结果,尤其是进入８０年代方解石质的腕足化石壳体和早期成岩胶结物等特殊样品的应用,取得了若干重大研究进展,但同时也发现了一些新的问题。