地球关键带视角理解生态系统碳生物地球化学过程与机制

陆地生态系统研究通常未考虑影响整个岩石风化层--土壤剖面的生物地球化学过程,而关键带科学则强调从冠层到基岩重新认识整个生态系统的结构和功能,在流域尺度上应该强调大气和植物之间、植物和土壤之间、小流域土壤和溪流之间物质和元素循环的相互联系等。植物碳固定及分配、从地表到基岩的土壤碳库分解和转化以及小流域碳迁移与平衡是碳生物地球化学循环的起始、周转和迁移过程的关键环节,应该加强流域尺度上从冠层到基岩的生态系统碳循环过程、机制及其生态功能研究。同位素技术具有指示、示踪和整合功能,通过δ13C自然示踪和人工标记技术,可以辅助解析碳生物地球化学过程与机制。     

喀斯特地区地球关键带科学与生态水文学发展综述

针对我国西南喀斯特地区生态环境演变历史及新的形势下面临的挑战问题,系统地总结了植被退化、人工恢复、自然演替三个阶段植被、水文、土壤和溶蚀等观测实验得出的成果,阐述了喀斯特生态水文模型的发展及存在的问题。以地球关键带科学系统思维和多学科综合研究范式,提出了喀斯特地区大气－植被－土壤－岩石系统结构和组成以及协同演变理念;从多学科交叉、系统观测、模型集成视角,探讨了生态水文与碳、水、钙循环协同演变的研究途径,并以此提出推动喀斯特生态水文学发展的建议,为全球气候变化和绿色发展形势下喀斯特地区生态环境恢复提供科学支撑。     

关键带土壤演化及其控制机制研究北大核心CSCD

地球关键带(简称关键带,Critical Zone)对维系地球生态系统功能和人类生存起着决定性作用。日益严重的水土流失和喀斯特石漠化等生态环境问题主要与人类活动引起的关键带土壤物质迁移和能量交换平衡破坏有关。当前关键带土壤演化研究主要集中在关键带土壤形成机制、成土速率及其控制因素、土壤地表和地下侵蚀速率及其控制因素,以及土壤演化的控制机制等方面。然而,针对不同地质、气候和人类活动区域的关键带土壤演化及其模型预测方面的对比研究还比较少。喀斯特地区是我国生态较为脆弱的地区之一,未来还需要重点针对喀斯特和非喀斯特关键带开展土壤演化及其模型预测的对比研究,为关键带形成、演化与维持机制研究提供理论基础,并为水土流失防治和生态恢复提供决策参考。     

祁连山地区关键带过程与生态自然修复的关系研究

为研究祁连山地区地球关键带过程与生态自然修复的关系,对该地区进行了生态单元划分和土壤全剖面测量。通过野外路线调查、剖面测量,结合遥感影像,从构造环境、成土母岩、地貌、土壤、植被、主要生态问题及生态功能等,将研究区划分出4个三级生态地质单元,其中Ⅶ3-e生态地质单元进一步划分出2个四级生态地质单元。通过对全剖面土壤连续采集的39件土壤样品的主、微量元素分析,发现研究区关键带成土过程中不同元素淋失程度不同:Ⅶ3-e-2生态地质单元的砾岩风化成土过程Ⅶ3-e-2生态地质单元的砂岩风化成土过程Ⅶ3-e-1生态地质单元的闪长岩风化成土过程Ⅴ3-i生态地质单元内的砂岩风化成土过程;土壤中有益元素的迁移和富集与气候、植被类型关系密切,有益元素含量普遍高于背景值。研究表明,随着近年来研究区气候暖湿化趋势持续增强,降雨量增加,加之祁连山矿山环境治理工作和祁连山国家级自然保护区生态移民搬迁工作的强力推进,祁连山地区生态问题可以实现自然修复。     

西北太平洋深海有机碳埋藏演化及其气候环境意义

西北太平洋发育差异显著的亚极涡和亚热涡海洋环流体系,具有不同的沉积源汇过程,可能影响海盆尺度有机碳的埋藏演化。本文通过系统整理亚极涡和亚热涡内深海沉积记录资料,建立了30 ka以来西北太平洋不同纬度深海有机碳(TOC)的埋藏演化记录,并探讨其控制因素。结果表明,受生产力、水体氧化还原条件和矿物保护等因素的影响,TOC埋藏通量(Mass Accumulation Rate, MAR_TOC)呈北高南低分布态势。末次冰消期亚极涡区MAR_TOC高值可能与水体层化减弱、垂向混合增强而导致的生产力较高有关,而末次冰期亚热涡区MAR_TOC高值则可能与风尘输入增强和底层水体相对还原有关,更利于有机碳的沉积和保存。此外,有机碳在深海的沉积埋藏过程和机制与矿物作用等密切相关,例如矿物压舱作用或更有利于亚极地高纬度深海有机碳的沉积埋藏。本研究有助于系统认识不同纬度深海有机碳埋藏保存的控制机制及其气候环境意义。     

喀斯特关键带溶解性碳的迁移转化过程及其对降雨事件的响应

喀斯特地区良好的水文连通性和丰富的碳酸盐岩使喀斯特关键带碳循环过程十分活跃,并对全球气候变化具有快速响应。为解析流量-溶解性碳浓度-碳同位素(Q-C-I)之间的动态关系以及喀斯特关键带重要的碳生物地球化学过程,本研究在降雨过程中对中国西南典型喀斯特流域——陈旗流域内的雨水、穿林雨、山坡径流、地表水和泉水进行了同步高频采集。结果表明,雨水中的溶解性无机碳(DIC)浓度很低,对地表水和泉水的整体贡献小。地表水和泉水中的DIC浓度随流量增加均表现出"溶质恒定(chemostatic)"行为,生物降解来源的CO2是主要调控因素,其相对贡献比在采样期间随流量增加而上升,而碳酸盐岩以及大气CO2的贡献相对较低且在水文变化时波动较小。流量相同时泉水中的DIC浓度及其单位时间的输出量均高于地表水。相比而言,雨水中的溶解性有机碳(DOC)浓度在穿过植被冠层后能上升1倍左右,在随径流从山坡运输到流域洼地的过程中也有上升趋势。地表水和泉水中的DOC浓度均随流量增加而增加,具有积聚效应,在运输过程中主要靠陆源补给,其输出量受控于与降雨情况有关的运输限制。因此,不同赋存形态碳在水文变化中的响应具有差异性,相互之间的转化也可能会改变流域的碳归趋行为。整体而言,流域内强烈的碳酸盐岩风化和农业活动对碳循环、气候以及水环境都会产生潜在影响。未来需要深入研究溶解性碳相互转换的时间尺度和控制机制及其在地表-地下运移过程中与喀斯特关键带结构的相互作用机理。     

中国南方海相层系埋藏史类型与生烃演化模式

在漫长的地质历史中,中国南方海相层系经历了多旋回构造运动与强烈后期改造。印支运动以来,多期沉降与隆升及其地区差异性表现产生了"早降晚抬"和"早抬晚降"两大类6种形式的埋藏演化史类型。受埋藏史类型控制,南方各地区不同层系烃源岩的生烃演化史存在明显差异性。按生烃过程是否连续及成熟演化明显暂停前是否已达到或超过生烃高峰期,将南方海相烃源岩的生烃演化过程归纳为连续生烃模式、二次生烃模式和晚期生烃模式等3种类型。     

新疆阿尔泰地区冲乎尔递增变质带特征及其演化

新疆阿尔泰海西造山带主要发育两期区域变质作用：第一期为区域低温动力变质作用类型,第二期为区域动力热流变质作用类型。冲乎尔递增变质带是后者的典型代表之一,从火山沉积盆地边缘到中心发育十字石-蓝晶石带、黑云母-石榴石带、绿泥石-黑云母带、绢云母-绿泥石带,递增变质作用强度具有逐渐减弱的趋势。结合变质变形关系和变质作用演化特点,将变质作用划分为早期、峰期和晚期3个阶段。早期和峰期为连续的递增变质过程,形成典型的中压型递增变质带,晚期则属于后期的退化变质过程。变质作用演化具有顺时针的p-t轨迹,这种递增变质带的发育特征和变质作用演化特点反映了阿尔泰造山带特定的大地构造环境和地壳演化的动力学机制。     

四川广元上寺剖面二叠系栖霞组沉积碳库与有机碳埋藏

通过比对四川广元上寺剖面二叠系栖霞组碳同位素变化,探讨了该区烃源岩发育的古生态环境。 由于二叠纪高CO₂ 浓度背景使得古海洋海水中相对富集¹³C ,因此二叠纪海相沉积的四川广元上寺剖面栖霞组碳 酸盐岩碳同位素均为正值。广元上寺剖面栖霞组底部向上碳酸盐岩碳同位素逐渐正偏,显示从栖霞组底部沉积 时期开始海平面逐渐上升,向相对缺氧沉积环境过渡。栖霞组中部古海洋生产力增高,使得总有机碳同位素正 偏。受总有机碳同位素波动的影响,碳同位素分馏值( ∈_TOC)在整个栖霞组波动频繁。根据平衡状态下碳循环 有机碳埋藏分数模型,计算了整个栖霞组有机碳埋藏分数,结果显示有机碳埋藏分数 (f_org)在整个栖霞组都较 高,符合二叠纪的碳埋藏在整个显生宙处于最高阶段的地质背景。栖霞组中部高 TOC含量层位对应 f_org逐渐增 高,反映f_org 与有机碳沉积的保存环境密切相关,说明利用古海洋生产力和 f_org 的变化,可在一定程度上指示原始 碳埋藏量的变化。     

湖北宜昌地区寒武系—下奥陶统的碳氧同位素记录

对宜昌地区寒武系和下奥陶统的碳酸盐碳、氧同位素进行测定,所得δ18O大 于－10‰且与δ13C不相关,表明研究区碳酸盐样品基本上保存了碳、氧同位素的初 始比值。δ18O在白云岩样品中呈现正漂移而在非白云岩样品中呈现负漂移,认为δ 18O反映海水古盐度变化,即δ18O随着古盐度升高而增大;δ13 C在缺氧沉积物中呈现负漂移,但负漂移的δ13C却不限于缺氧沉积物,推测δ13 C可能反映古海洋的初级生产力,即δ13C随着初级生产力的提高而降低。研究还指 出,由于Z值与δ13C密切正相关（相关系数为0.99）,综合运用δ18O和δ 13C的经典盐度公式不适用于研究区古盐度环境的重建。     

湖北清江龙潭河水系变迁

在南流洞-南冲-嵩水坪古河道内遗留了大量的河流混杂堆积物，从砾石的岩性来看，其来自上游的泥盆系，志留系，奥陶系及寒武系等地层，中更新世晚期，在可溶性地层，构造裂隙及侵蚀基准面下降等因素的相互作用下，于南流洞发生地下水袭夺地表水，致使龙潭河转入暗流，清江在中更新世中期迅速下切，由此导致的侵蚀基准面下降是龙潭河水系变迁的直接动因。     

贵州新民剖面晚二叠世碳同位素变化特征及有机碳埋藏的意义

根据碳循环模式,通过无机碳和有机碳碳同位素记录,半定量-定量地计算了贵州新民剖面晚二叠世有机碳埋藏分数forg,同时结合表征古海洋初级生产力的疑源类、藻类与菌孢的丰度值,详细分析了有机碳埋藏分数forg、古海洋生产力与岩石中保存的残余TOC之间的耦合关系。该研究发现新民剖面晚二叠世初级生产力较有机碳埋藏分数forg对残余TOC的贡献更大。但这一结果仍需进一步论证:新民剖面和煤山剖面forg与δ13Ccarb的高度相关性暗示forg主要受控于δ13Ccarb,而在Kump碳循环模型中忽略了晚二叠世火山活动对无机碳同位素组成的重要影响。     

湖北松滋地区下奥陶统叠层石沉积特征

系统性地对湖北松滋地区下奥陶统叠层石特征进行的详细研究。结果显示,叠层石在研究区下奥陶统南津关组、分乡组和红花园组均有分布,在纵向上具有规模、厚度和数量逐渐减小的特征,横向上叠层石类型也发生有规律的变化,由水平层状、波状逐渐变为柱状的类型。新发现并命名了两种叠层石类型,即凝块状叠层石和双锥柱状叠层石。根据几何形态特征,可以将研究区的叠层石分为层状、波状、柱状、丘状以及凝块状五种类型。在对各类型叠层石的沉积特征进行详细阐述基础上,根据叠层石发育的形态类型,结合不同类型叠层石内部的岩性、微相及显微特征,对研究区各类叠层石沉积环境进行了分析,并总结了研究区叠层石的沉积模式。根据中奥陶世初期后生动物的大量增加与叠层石突然减少的对应关系,结合研究区叠层石中发现大量后生底栖食草腹足类Ecculiomphalus化石等现象,认为叠层石的逐渐减少、衰退与后生动物丰度增加有一定关系,食草动物不仅啃食了形成叠层石的菌藻类微生物,造成叠层石数量的不断减少,而且破坏了叠层石的生长状态,并形成了独具研究区特征的凝块状叠层石。此外,研究认为,中奥陶世开始,海平面的快速上升也是研究区叠层石减少直至消失的原因之一。     

湖北潜江凹陷古近系深层富钾卤水成因及演化

地下深层富钾卤水是非常重要的钾盐资源,目前很少从区域尺度系统研究沉积盆地中富钾卤水水化学特征及成因.对潜江凹陷深层富钾卤水进行了主、微量元素分析.研究区卤水矿化度为125.70～347.00 g/L,K含量为0.32～6.83 g/L;富集Li、B、I、Na、Cl,亏损Mg、Br,Ca、SO4有富集也有亏损.储层岩石矿...     

南方地区第八次石油物探技术研讨会

中国石油学会物探专业委员会于1997年4月19日至24日在河南开封召开了“南方地区第八次石油物探技术研讨会”。近30个单位的代表在会上交流了各类论文共36篇。会议主要围绕南方复杂构造地区的地震勘探方法、资料采集、处理、解释和其它物探方法的应用等展开了讨论。其中,有关海相地层油气勘探技术方法研究和前景分析的部分内容如下。     

湖北宜昌樟村坪地区陡山沱组地层划分与对比

华南峡东地区（黄陵隆起南缘）的陡山沱组是国际上埃迪卡拉纪地层和生物与环境事件的研究热点之一,但近在咫尺的黄陵北缘陡山沱组地层研究相对较少,已有的研究不足以反映黄陵北缘陡山沱组地层的特征,甚至与黄陵南缘地区未能建立起明确的对比关系.选取了黄陵北缘樟村坪及其周边地区的4个完整的陡山沱组剖面进行研究,以完整连续的钻孔剖面为依据,配合露头剖面的宏观沉积现象,对埃迪卡拉系陡山沱组进行详细的划分和对比.将樟村坪地区陡山沱组岩石地层划分出4个岩性段,并在层序地层学上划分出两个半三级层序,层序界面分别位于陡山沱组底界、陡山沱组第二段第二亚段顶界和陡山沱组第三段与第四段分界处.通过与黄陵隆起南缘陡山沱组各段岩性比较分析,建立了南、北缘地层对比联系,从而为黄陵北缘磷矿区的地层学研究奠定了基础.      

湖北省随州杨家棚地区辉长岩Rb-Sr同位素年龄

对湖北省随州地区组成花山蛇绿混杂岩的杨家棚MORB型辉长岩进行了RbSr同位素分析,其矿物(辉石、斜长石)等时线年龄为435±49(2σ)Ma,ISr为0.70516±28(2σ),与该地区出露的三里岗二长花岗岩的RbSr等时线年龄(422Ma)在误差范围内是一致的;反映了该地区在加里东期曾受到强烈地质事件的作用,并进一步表明花山洋盆可能是一个形成年龄较老的洋盆,以前有关花山洋盆存在时限(海西印支期)的推测在这里没有得到确证。     

Neogene Paleoseismic Events and the Shanwang Biota’s Burial in the Linqu Area, Shandong Province, China

Several paleoseismic events are recorded in the Neogene Linqu Group, exposed in the Linqu area, Shandong Province, China. The events were interpreted on the basis of fieldwork and laboratory analysis, which showed the presence of seismites with plastically deformed soft-sediment deformation structures in the Shanwang Formation, and of seismic volcanic rocks in the Yaoshan Formation which show brittle deformation. The earthquake-triggered soft-sediment deformations in the seismites include load structures, ball-and-pillow structures, flame structures, pillow-like beds, boudinage structures, slump folds, syn-depositional faults, veins of liquefied sand, and dikes of liquefied sandy lime-mud. The seismic activity is also reflected in what might be called ‘brittle seismites'; these originated when, under the influence of seismic vibrations, semi-consolidated conglomerate was shattered. Moreover, volcanic activity is related to intense earthquakes that affected basalts intercalated with sand layers; these successions are known as ‘seismic volcanic rocks', which are characterized by veins of liquefied sand intruding the basalts. All above traces of paleoseismic activity were left from one single time span of 4 Ma with active seismicity that took place 14–10 Ma. This time span is known as ‘the Linqu Neogene Paleoseismic Active Period', which is divided into four paleoseismic episodes, which were responses to tectonic extension and basin rifting in this area. It even includes the activity of the Yishu Fault Zone during the Miocene and the Neogene. The ratios of trace elements in the seismites, w(La)/w(Sc) and w(La)/w(Th) are higher than the average value of the upper crust, but w(Th)/w(Sc) is lower; this is geochemical evidence for the basin rifting that resulted in a high sedimentation rate. The intense and frequent paleo-earthquakes are held responsible for the rapid burial of the Shanwang Biota. Secondary earthquake-induced processes(e.g. slumping of a lake shore and the strongly increased lacustrine sedimentation rate) contributed to the rapid burial of the biota.     

湖北崇阳二叠纪—三叠纪之交生物灭绝和沉积微相演化

二叠纪—三叠纪之交,湖北崇阳地区处于浅水碳酸盐岩台地环境.二叠纪末的全球事件在该剖面的沉积微相和生物演化上均留下了清楚的记录.二叠纪末生物大灭绝之前,崇阳地区为典型的正常浅海台地环境,生物种类多样,数量丰富,主要生物化石有钙藻、有孔虫、腕足、棘皮类和海绵等.生物大灭绝之后,钙藻、(筳)类、棘皮类、海绵、绝大部分有孔虫开始消失,取而代之的是个体微小的腹足、介形虫和大量的蓝细菌化石.大灭绝界线之上,首先出现的是25 cm厚的纹层状的微生物岩,含较丰富的种类单调的有孔虫化石.之后逐渐相变为花斑状微生物岩和穹隆状微生物岩,厚度分别为6.4,2.3m.不同类型微生物岩在结构构造和生物组成上存在差别.微生物岩沉积结束之后,则相变为浅滩相鲕粒灰岩.共划分出3种沉积相,即开阔台地相、潮坪相和浅滩相.崇阳剖面的生物灭绝和沉积微相变化是二叠纪—三叠纪之交浅水台地环境生物与环境过程的典型代表,为认识二叠纪末浅海沉积相演化和全球事件提供了新材料.