水化学和钙华碳氧稳定同位素在古环境重建中的应用——以贵州荔波小七孔景区响水河为例

文章报道了响水河河水的现场监测结果,得到响水河河水的Ca2+和HCO-3非常低,这明显与河床中大规模钙华的存在和景区内发育的茂密植被不匹配;并仔细观察发现,钙华表面有被侵蚀的痕迹,如溶蚀槽和溶蚀坑等,这说明目前所见钙华可能是过去环境条件下的产物。根据钙华碳氧稳定同位素组成特征的分析得出:近4000年来,该地区总的气候环境变化趋势是4000～3400aB.P.为相对温暖湿润期,植被生长好,为良性生态期;3400～2000aB.P.前期仍比较温暖但干燥,后期到2000aB.P.左右变得比较凉爽,从这一冷期到大致900aB.P.前后,气候有些波动,但幅度较小,夹有冷暖干湿的交替;而900aB.P.至今,钙华碳氧稳定同位素值的急剧增加,反映出气候的冷干和源区人类活动加剧造成的水土流失增加,岩溶石漠化加重,生态朝恶化方向发展     

云南白水台钙华景区的水化学动态变化研究

本文采用水化学仪器自动记录、现场测定和取样室内分析等相结合的方法,对云南白水台钙华景区水的物理化学动态变化特征进行了综合研究,结果发现: 随着CaCO3 的沉积,水中的主要离子Ca2+ 和HCO-3 浓度、电导逐渐降低; p H值升高。我们对1号泉进行昼夜观测发现: 5月1号泉的水温呈周期性变化,周期约为28小时,而在9月水温保持恒定。对下游( 12号观测点)的动态观测发现水的p H值与水温呈反相关关系,在对中游( 6号观测点)的早、中、晚观测得到了同样的结果。最终我们得出结论: 1号泉水温变化可能受补给水源水温动态变化、降雨和地热影响;中下游pH值和电导率的变化与碳酸钙的沉积速率、碳酸平衡和藻类作用有关。      

云南白水台钙华沉积成因及主要沉积类型研究

白水台钙华景区是我国最大的冷泉型淡水泉华台地之一,其形成是由于大气降水通过玉席谷向斜构造及北西侧的断层构造向下渗透并接受来自深部地层的CO2补给,尔后岩溶地下水径流至白地盆边缘受到三叠系碎屑岩的阻挡呈带状出露于地表,CO2自水中逸出造成pH升高,CaCO3过饱和而发生沉淀,形成形态极其优美的钙华景观。但目前由于泉水流量的减少以及人为的干扰,白水台钙华景观正处在退化之中,须采取科学、合理的措施对其加以保护。      

黄土中钙结核的碳氧同位素研究（一）氧同位素及其古环境意义

稳定同位素分析已日益广泛用于对古环境的研究，成为一种十分重要的手段。本文从洛川离石黄土古土壤中钙结核的氧同位素组分分析结果，探讨了将钙结核δ１８Ｏ值转化为古土壤形成时古温度的途径。指出此方法有良好的应用前景，但需要积累大量资料，用统计的方法才能获得可靠的结果。洛川离石黄土中各种古土壤形成时的地表年平均温度都比当地现在的温度要高。发育最好的Ｓ５形成时高出约５℃。用氧同位素组分推算的古温度与其他方法得出的结果可互相比较，但也略有差异。     

黄土中钙结核的碳氧同位素研究(一)氧同位素及其古环境意义

稳定同位素分析已日益广泛用于对古环境的研究,成为一种十分重要的手段。本文从洛川离石黄土古土壤中钙结核的氧同位素组分分析结果,探讨了将钙结核δ18o值转化为古土壤形成时古温度的途径。指出此方法有良好的应用前景,但需要积累大量资料,用统计的方法才能获得可靠的结果。洛川离石黄土中各种古土壤形成时的地表年平均温度都比当地现在的温度要高。发育最好的S,形成时高出约5℃。用氧同位素组分推算的古温度与其他方法得出的结果可互相比较,但也略有差异。     

稳定碳同位素在第四纪古环境研究中的应用

文章对陆相沉积物、湖沼相沉积物以及脊椎动物牙齿中的δ13C研究作了系统的综述,特别对存在的问题提出了一些看法,认为黄土-古土壤序列中有机质δ13C与碳酸盐δ13C变化趋势相反的原因是CO2与碳酸盐交换平衡时的分馏系数在古土壤堆积时和黄土发育时不一致造成的;陆相沉积物的有机质δ13C较碳酸盐δ13C能更加直接地反映沉积时地表植被状况,陆相沉积物的碳酸盐δ13C在古生态中的应用还有待于对它的形成机制和形成过程进行进一步的研究;我国黄土高原末次冰期的气候不利于C4的生长.文章强调古环境、古生态研究应该从现代过程入手,了解现代植物δ13C与气候参数的关系以及现代C4植物的分布规律.同时还认为分子化石的稳定同位素研究这一新研究手段将会给第四纪研究带来更新的活力.     

四川黄龙沟景区钙华的起源和形成机理研究

对四川黄龙沟钙华景区的水化学测试发现，形成黄龙沟钙华的泉水具有很高的Ca^2 和HC03^-离子浓度，相应地，泉水的C02分压显著高于大气和土壤生物成因所能产生的C02分压。结合泉水出露的地质条件和泉口C02气体碳稳定同位素组成(δ^13C＝—6．8‰)的分析，进一步发现，高C02分压与深部成因的C02有关。可见，黄龙沟钙华属于热成因类钙华，而非原来普遍认为的“是气候岩溶作用的产物”。此外，黄龙沟钙华的大量出现与水中方解石的迅速沉积、Ca^2 和HC03^-浓度的大量降低有关。随着地下水自泉口出露，由于水的C02分压远高于大气，水中C02大量释放于大气，结果水的pH值迅速升高，方解石饱和指数由泉口的负值很快转变为高的正值，为方解石的沉积奠定了必要的物理化学基础。放置于水中的大理岩石片观测表明，流速较快的边石坝处的方解石沉积速率是其附近水池内的2—5倍，这清楚地显示了水动力条件对沉积速率的控制。进一步根据DBL理论模型分析发现，水动力条件对方解石沉积速率的控制在于其对固液界面间扩散边界层(DBL)厚度的影响，流速愈快，DBL厚度愈薄。且DBL厚度最终制约着沉积表面的化学组成浓度，即厚度愈小，表面H^ 浓度愈低(或pH愈高)、方解石饱和指数愈高，进而方解石沉积愈快。     

陆生蜗牛壳体碳氧同位素在古环境中的应用综述

陆生蜗牛壳体碳、氧稳定同位素组成分别受蜗牛生长时期植被中碳同位素组成和大气水中氧同位素组成的控制,已成为古气候和古环境重建的重要代用指标.本文详细介绍了蜗牛壳体碳酸盐碳、氧同位素古气候重建的指示机理、样品预处理方法及其在14C测年、古气候和古植被研究中的应用现状.在此基础上讨论了蜗牛壳体碳酸盐碳、氧同位素古气候解释中存在的问题,介绍了该领域未来的研究方向与趋势.     

云南白水台雨水线及钙华δ18O的季节和空间变化特征

通过对云南白水台地区大气降水的δ18O和δD分析,建立了该地区大气降水线,并通过对过量氘的季节性变化特征分析,发现白水台地区冬、夏季风期间降雨云团有不同的源区.对现代钙华δ18O的季节变化分析,发现钙华的氧同位素值与降雨量有着较好的线性负相关关系,这一发现为下一步利用古钙华的δ18O数据重建古降水量提供了基础.研究还发现,水中富含轻氧稳定同位素16O的H2O向大气蒸发以及富含轻氧稳定同位素16O的CO2向大气逸出,是下游方向钙华δ18O增加的主要原因.     

陕西岐山蓟县系碳氧同位素特征及其古环境意义

陕西岐山二郎沟蓟县系剖面位于华北克拉通南缘,发育一套浅海相碳酸盐岩,自下而上出露龙家园组和巡检司组。两个岩组共采集、测试了碳、氧同位素样品184件,结果显示δ13 C值落在-1.747‰～1.144‰之间,总体上较稳定,平均值为-0.523‰;δ~(18)O值整体在-8.662‰～-2.540‰之间,大部分落在-5.5‰至-3‰,平均值为-4.469‰,低幅高频振荡。碳同位素旋回性较明显,可以进一步划分出4个旋回。碳、氧同位素曲线与燕山地区蓟县系已有研究结果相似性较高,其中,巡检司组近顶部出现的约为2‰的负偏事件,可大致对应于蓟县剖面雾迷山组顶部至洪水庄组的负偏事件。碳同位素的升降趋势及藻类数量(叠层石)丰度变化表明当时海平面在不断变化。此外,二郎沟剖面研究结果还与俄罗斯南乌拉尔阿孜瓦尔组以及加拿大霍恩比湾群的碳、氧同位素曲线也颇为相近,符合全球中元古代碳同位素组成特别稳定的特征,是对全球统一的古海洋背景的响应。     

层状钙华及其地球化学指标的古气候/环境意义

层状钙华作为高分辨率古气候环境重建记录已被国内外许多学者所关注。钙华的微层厚度、氧碳同位素组成和微量元素的含量都呈现出随季节变化的周期性特点。钙华年层的形成与方解石沉积速率或者微生物生长活性的季节变化有关; 氧同位素组成的变化主要受温度和沉积水体的 δ18 O 控制,但蒸发作用(尤其是在干旱区)也有重要影响; 钙华的稳定碳同位素组成主要反映了不同 δ13 C 的碳源对水体溶解无机碳(DIC)的贡献。CO2的逸出和水生植物的光合作用会带走水中的 12 C,从而使 δ13 CDIC值增加。此外,钙华中的Mg,Ba和Sr等微量元素的含量与它们在水中的浓度和水温以及降雨量有关。然而,在钙华的高精度测年以及加积作用和再沉淀对同位素组成的影响等方面还需做进一步的研究。总之,层状钙华因其高沉积速率而在第四纪高分辨率古气候重建中有独特的优势,有可能成为第四纪研究的又一热点。     

苏皖地区凹凸棒石粘土矿床稳定同位素特征及其地质意义

本文对凹凸棒石粘土矿中坡缕石及其共生的蒙脱石、白云石、蛋白石进行了稳定同位素研究。坡缕石δ＾１８ＯＳＭＯＷ为２４．７‰￣２６．３‰，δＤＳＭＯＷ为－５９．１‰￣－１６．８‰，推算形成温度为７１￣８１℃。白云石δ＾１３ＣＰＯＢ为－７．２‰￣－１１．７‰，δ＾１８ＯＳＭＯＷ为１９．６‰￣２７．３‰，推算形成温度为２９￣７４℃。研究表明，苏皖地区凹凸棒石粘土矿床是在火山喷发间歇期，与火山作用有关热水溶液     

塔里木盆地第四系沉积物碳氧同位素特征及其古环境意义

根据塔里木盆地中部塔中KT2号钻孔剖面的碳氧同位素记录分析表明,3.4Ma来,塔里木盆地地区明显经历了5个气候变化旋回,从上新世以来气候由温暖较湿逐渐变得寒冷干旱。在百万年尺度上,本区的气候变化与全球的趋势基本一致,但在大趋势相同的背景下,在较小的尺度上,又有较大的差别,反映了气候变化的区域特点。     

脊椎动物足迹、游泳迹生态类型及在恢复古环境中的作用

脊椎动物足迹、游泳迹化石的形成需要严格的保存条件,不同类型的足迹、游泳迹化石对其形成环境具有很强的指示作用。对脊椎动物足迹、游泳迹进行了生态分类,分为硬基底足迹、软基底足迹、浅水划行迹、水深小于或等于生物身高的游泳迹、水深大于生物身高的游泳迹等5类。提出可以根据脊椎动物足迹、游泳迹的生态类型对古水体深度、古水流方向、沉积物中水分含量等古环境进行恢复。同时可以利用足迹群的方向性、足迹和游泳迹的层面组构及垂向更替进行古岸线的恢复及沉积过程和古气候旋回的分析。     

赤道西太平洋冬季浮游有孔虫分布与壳体同位素特征

通过对2009年1月在赤道西太平洋暖池区6个站位、28个垂直分层拖网浮游有孔虫样品进行分析,在0~250m水层内共鉴定出14个浮游有孔虫属种,以热带暖水种为主、广适应性冷水种仅零星出现。表层种Globigerinoides ruber平均生活深度较Globigerinoides sacculifer深,可能是由于赤道地区强烈的太阳光照射或两个种食物来源差别的缘故。G.ruber与Pulleniatina obliquiloculata壳体氧碳同位素协同变化,反映出海水碳酸盐化学体系是同位素变化的控制因子之一。此外,浮游有孔虫壳径也是壳体同位素值的重要影响因素,因而为了减小壳体壳径对壳体同位素值的影响,进行浮游有孔虫同位素分析时应尽量挑选壳径相近的壳体。     

四川盆地下侏罗统自流井组湖相碳酸盐岩的碳、氧同位素特征及其古湖泊学意义

四川盆地侏罗纪的湖相碳酸盐岩主要分布于早侏罗世自流井组地层之中。在对四川自贡、重庆合川自流井组上部大安寨段中的湖相碳酸盐岩的碳、氧同位素进行分析后,根据其组成特征及其相关性,探讨其碳、氧同位素的古湖泊学意义。两条剖面上碳酸盐岩的碳、氧同位素在组成上存在一定的差异,自贡贡井—高硐桥剖面上,样品的碳、氧同位素均为负值,δ13C值在-4.49‰~-0.85‰之间,1δ8O值-9.14‰~-6.75‰之间,两者具有一定的相关性(γ=0.62);合川炭坝剖面上,样品的碳同位素正负均有,氧同位素均为负值,δ18O值在-8.52‰~-4.56‰之间,δ13C值在-3.46‰~1.62‰之间,两者也具有一定的相关性(γ=0.64)。通过与现代湖泊碳酸盐碳、氧同位素特征的比较,认为四川盆地早侏罗世自贡地区的湖泊为开放型的淡水湖泊,而合川地区为具有一定封闭性的微咸水湖泊。