陆生蜗牛壳体碳氧同位素组成与气候

陆生蜗牛响应气候环境变化敏感,其壳体化石碳氧同位素组成（δ¹³C和δ¹⁸O）具有重建古生态和古大气水文条件的巨大潜力。然而目前针对中国黄土古土壤沉积序列中蜗牛化石碳氧同位素组成开展的古环境古气候重建研究却仍然不足,根源在于对蜗牛壳体δ¹³C和δ¹⁸O指标气候意义的认识仍不明确。文章从现代过程研究着手,综述了目前有关蜗牛壳体δ¹³C和δ¹⁸O气候环境意义的研究进展,并指出各自指标存在受控因子的复杂性和多解性等问题。通过总结这些研究认为：陆生蜗牛壳体δ¹³C值主要通过反映植物（尤其C₃）δ¹³C值变化来进一步响应当地降水量变化,进而指示环境的干湿程度,但同时需要考虑环境碳酸盐、大气CO₂等额外因子对壳体δ¹³C的影响;壳体δ¹⁸O值可以在较大程度上反映大气降水δ¹⁸O值变化,但同时需要考虑蒸发作用和温度等因素对壳体δ¹⁸O的影响;壳体δ¹³C和δ¹⁸O在作为气候指标时常受区域和蜗牛种属等因素影响。此外,还介绍了目前中国北方黄土地层中蜗牛壳体化石稳定同位素组成重建季风变化的研究进展和近十年来有关蜗牛壳体团簇同位素新方法的研究进展。最后,论文针对壳体δ¹³C和δ¹⁸O指标存在的问题提出可能的解决办法,并对以后蜗牛碳氧同位素古环境研究方向进行展望。

     

树木年轮稳定同位素分析样品前处理方法探讨

树木年轮稳定碳氧氢同位素(δ13C、δ18O和δD)作为树轮气候学、树轮生态学研究的一种重要信息,随同位素分析技术的发展得到广泛应用.在利用树轮同位素指标进行古气候、古环境研究中,对原木样品进行纯化得到α-纤维素及硝化纤维是一项耗时、耗力且又必须进行的前处理步骤.总结了目前国内外多种纤维素和硝化纤维提取的实验流程,综述了树轮同位素样品分析制备的提取流程,并提出了本研究组的纤维提取试验流程,讨论了该方法的可行性及存在的问题.建议实验室在利用树轮同位素指标进行古气候和全球变化生态学研究时,应关注树木年轮同位素样品制备流程差异对最终获取的同位素比率的影响,以消除不同实验流程造成的实验结果上的差异,为树轮同位素指标大范围空间指标比较提供基础.     

北冰洋西部晚第四纪浮游有孔虫氧碳同位素记录的海冰形成速率

北冰洋西部晚第四纪浮游有孔虫Neogloboquadrina pachyderma(sin.)(Nps)壳体的δ18O和δ13C与浮游有孔虫丰度和筏冰碎屑含量的综合研究表明,MIS 7晚期以来,Nps的δ18O和δ13C值出现7次明显的偏轻,可能与海冰形成速率的提高造成轻同位素卤水的生产和下沉相关.偏轻的Nps δ18O和δ13C值对应于极低的浮游有孔虫丰度和筏冰碎屑含量,因此这些轻值与温暖的大西洋水和淡水的输入无关,应当指示进入北冰洋的大西洋水减弱和楚科奇海陆架水的大量减少.相反,Nps δ18O的重值则反映输入北冰洋的淡水和太平洋水的减少;Nps δ13C的重值指示来自陆架流通性更好的表层和盐跃层水向北冰洋的输送.     

青藏高原降水中稳定氧同位素研究进展

稳定氧同位素（δ18O）在冰芯研究中能够很好地反映气候变化,尤其是气温变化的一项重要指标。研究青藏高原降水中δ18O为科学的解释冰芯中δ18O记录具有重要的指示意义。分别介绍了青藏高原季风区、非季风区以及季风区和非季风区的过渡区降水中δ18O研究历史和现状,并对该领域未来的研究趋势进行了展望。     

祁连圆柏中稳定碳同位素分布特征

树皮、树叶和木质间的δ13C有明显的差异, 树皮最低, 木质最高. 树木不同方位的δ13C也有明显的不同. 但木质δ13C随高度而没有不同, 说明叶片通过光合作用合成的有机质在沿树干向下运输时不存在同位素的分馏效应. 近60 a来木质δ13C有明显的降低趋势, 而与树高和方位没有差异.     

广西横县六景吉维特期腕足类Rhynchospirifer和Stringocephalus的环境元素和稳定同位素生物效应

利用现代生物学研究模式,对比了吉维特期不同层位中原地埋藏的Rhynchospirifer属壳体次生层（纤维层）与其围岩之间元素和碳、氧稳定同位素变化,探讨了不同时期同属腕足类的古环境元素和稳定同位素生物效应及其变化趋势;通过对比同层位Rhynchospirifer属和Stringocephalus属化石壳体次生层及其围岩之间的元素变化,探讨了同时期、同生境不同属腕足类的古环境元素生物效应。当环境元素含量发生变化时,Rhynchospirifer因其对各元素生态幅和耐受限度的差异而并不完全对环境中各化学因子的变化产生一致性的响应,而当跨越牙形石Lower varcus和Middle varcus亚带后,其属内适应性变异造成属内特异性选择发生一定程度的变化。Stringocephalus和Rhynchospirifer对其耐受限度较小的Al,K,Sc,Co等元素保持较高的属内有效性和特异性选择;对其耐受限度和生理有效性中等、可被其他元素替代的Mn,P,Ni,Cu等元素,其特异性选择有限,并可能与有效性原则和丰度作用相叠加;对于生态幅较宽的V,Cr,Sr,Pb等元素,属内的特异性选择弱化。当与同时期生态龛比邻属种对比时,彼此的生态幅发生部分重叠,部分元素如Mg,Na,As,Pb等的含量甚至较不同时期同属生物更加接近。Rhynchospirifer壳体次生层与其围岩碳、氧同位素比值分别保持着较好的同步性和一致性,即不存在碳、氧同位素生物效应。     

环境同位素在识别伊犁河谷地下水补给来源中的指示作用

重点分析了研究区潜水、浅层承压水、泉水及地表水δD、δ18O的分布特征, 并对5组水文钻探井地下水样品进行分析. 潜水δD变化范围为-97.32‰~-67.51‰, 平均值为-80.34‰; δ18O为-15.85‰~-10.66‰, 平均值为-12.08‰. 浅层承压水δD为-111.93‰~-68.38‰, 平均值为-84.79‰; δ18O为-16.01‰~-10.52‰, 平均值为-12.30‰. 泉水δD为-102.06‰~-71.63‰, 平均值为-84.10‰; δ18O为-14.21‰~-9.70‰, 平均值为-12.24‰. 地表水δD为-90.53‰~-60.99‰, 平均值为-72.58‰; δ18O在-13.20‰~-9.54‰, 平均值为-11.21‰. 地下水δ13C为-9.4‰~-5.6‰, 平均值为-8.3‰, 极差为3.8‰. 结果表明: 地下水与地表水均起源于当地大气降水. 潜水与浅层承压水水力联系较强, 潜水与浅层承压水属于同一含水系统. 与浅层承压水相比, 深层承压水年龄较大, 在20 ka左右, 属于沉积埋藏水. 深层承压水与浅层承压水的水力联系较弱. 潜水与浅层承压水的δ13C值较为接近, 且接近大气CO2的δ13C值-7‰. 研究区地下水中碳的主要来源为大气CO2.     

新疆柴窝堡盆地地下水化学及稳定同位素研究

地下水是维持乌鲁木齐河流域社会经济发展和生态系统的最重要的水源,尤其是柴窝堡盆地因大量开采使得地下水水位下降、湖面萎缩,地下水系统动态特征发生了变化,所以研究区内地下水水流系统及其补径排关系对于深入研究盆地地下水流系统特征和合理开发利用地下水水资源能够提供重要的基础资料,尤其是对调整地下水资源的开采布局具有现实意义。本次研究主要以地质、水文地质背景资料为基础,结合地下水补给环境的差异,利用水化学和水的稳定同位素进行示踪研究,确定了柴窝堡盆地地下水的补给来源和排泄途径,区分出盆地排泄带不同点的补给区,包括东山、南山和西山补给区,对同一补给区又细分出不同的水流系统。     

西藏林芝冷杉树轮稳定碳同位素对气候的响应

对采自西藏林芝的喜马拉雅冷杉进行交叉定年后, 建立树轮δ13C序列. 将δ13C序列去除生长趋势和大气CO2浓度升高导致大气δ13C下降影响得到Δ13C, 利用附近气象资料, 分析了Δ13C对气候要素的响应. 结果表明: 冷杉Δ13C的高频振荡与季节的气温、降水、空气相对湿度显著相关, 并存在强的滞后效应. 冷杉Δ13C序列与降水和空气相对湿度关系密切, 在树木生长初期4月和9～11月, 降水和空气湿度对年轮生长影响较大; 除3月年平均最低温度和年平均温度的11、 12月对年轮Δ13C有一定影响外, 温度对年轮生长影响小于降水和相对湿度的影响.     

OIPC和RCWIP降水氢氧稳定同位素数据在新疆天山地区的适用性

降水中氢氧稳定同位素的空间分布是同位素水文学和同位素生态学研究的基础资料, 近年来高空间分辨率的氢氧稳定同位素分布数据产品获得了越来越多的重视。利用新疆天山地区实测降水同位素数据, 评估两套常用的全球降水同位素分布模拟数据（OIPC和RCWIP）的适用性。结果表明： 从时间尺度来看, 两套产品在夏半年（4 - 10月）的模拟效果明显优于冬半年（11月 - 次年3月）; 在各自然区中, 准噶尔盆地荒漠自然区的模拟效果相对较好, 而吐鲁番盆地-哈密（戈壁）荒漠自然区模拟效果相对较差。通过均方根误差、 线性判定系数、 平均偏置误差、 平均绝对误差等指标的比较, 在本研究区内RCWIP数据产品对降水同位素值的模拟效果比OIPC的效果好。结合乌鲁木齐多年降水氢氧稳定同位素数据, 发现降水同位素年际变化差异并未明显影响到代表性, 在缺乏长期监测的情况下这两套数据仍有重要的使用价值。     

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。     

树轮稳定碳同位素研究的应用现状与发展趋势

获取历史时期环境气候变迁资料是研究环境气候变迁的基础，在各种获取资料的方法中，树轮同位素方法是较为新颖，准确，定量的一种高分辨率方法。本文较为系统，深入地评述了树轮稳定碳同位素方法的原理及其在环境气候变迁研究的应用现状，并简要归纳了研究工作中的发展趋势。     

南中国海8KL岩芯氧同位素第6期以来的氧、碳稳定同位素记录与堆积速率研究

通过对南中国海重力活塞岩芯８ＫＬ的４个浮游有孔虫种和２个底栖有孔虫的δ１８Ｏ和δ１３Ｃ则定，发现浮游和底栖有孔虫种的氧同位素记录可清晰地划分出１８６Ｋａ以来的氧同位素的１-６期。浮游有孔虫的碳同位素记录了氧同位素１／２和５／６期界限处两个明显变轻的事件。反映了由冰期向间冰期过渡时存在着显著的中层水和底层水上涌现象。根据浮游有孔虫种的氧同位素组成判断，各浮游有孔虫种的生存深度由浅至深依次为，Ｇｌｏｂｉｄｅｒｉｎｏｉｄｅｓｒｕｂｅｒ（ｐｉｎｋ），Ｇ·ｒｕｂｅｒ和Ｇ．ｓａｃｃｕｌｉｆｅｒ。氧同位素地层学研究表明，南中国海冰期时的沉积速率和沉积通量要明显大于间冰期。     

氧、碳同位素在白云岩成因研究中的应用

白云岩的成因可分为准同生期、成岩期和成岩期后等三种成因类型,但其成因机理则是长期悬而未决的问题。经过多年对白云岩的深入研究,已提出了多种不同的成因模式（如渗透回流、蒸发泵吸、混合水、调整白云岩等模式）,对特定环境中形成的白云岩可以作出圆满解释。江西萍...     

柴达木盆地新生代以来的气候变化研究:来自碳氧同位素的证据

青藏高原北缘柴达木盆地内部始新世—更新世的碳酸盐中的碳、氧同位素分析结果显示了几次与区域性气候变化和构造运动相关的地质事件,包括青藏高原形成和隆升。新生代厚层的湖相-陆相沉积物记录了在中新世时气候以干旱条件为主。红三旱剖面中出现了两个较短1 Ma到3 Ma的δ13C变化周期。通过稳定同位素的研究可以识别出4个明显的构造事件:(1)上干柴沟组晚期δ13C和δ18O出现明显的增加,反映周边山脉的隆升;(2)上干柴沟组和下油砂山组界限处δ13C和δ18O的剧减,反映了整个柴达木盆地的总体抬升和喜马拉雅山在24 Ma左右的隆起;(3)19~18 Ma同位素数据出现的正异常峰值应该和阿尔金山的强烈隆起有关,同时盆地相对沉降,地貌高差增大,气候变得干旱;(4)12 Ma的明显负异常反映了整个柴达木盆地的海拔又一次增高,而盆地本身相对沉降周边山脉隆升。     

土壤发生性碳酸盐碳稳定性同位素模型及其应用

干旱、半干旱地区土壤无机碳库比有机碳库大2~5倍,无机碳库及其周转在该地区土壤碳平衡中具有重要意义。土壤发生性碳酸盐是土壤发育过程的产物,与岩生性碳酸盐溶解/沉积平衡、土壤有机碳分解CO2的再转化密切相关。发生性碳酸盐碳稳定性同位素主要由土壤CO2的碳同位素组成决定,可以用描述不饱和层气体质量传递的扩散—生成模型模拟。在土壤碳酸盐体系（土壤CO2(g)、碳酸盐和土壤溶液）处于同位素平衡状态时,根据生物过程产生的分子扩散以及碳酸盐化学平衡反应的分馏模型,发生性碳酸盐δ13C值比有机质δ13C值大14‰~16‰。扩散—生成模型和/或分馏模型可以用于鉴定和定量化分散态发生性碳酸盐组分、区分土壤碳酸盐悬膜上发生性碳酸盐的比例,并可用于定量评价土地利用管理措施对碳酸盐溶解/沉积平衡的影响,这在全球碳循环研究中具有重要意义。     

稳定性氢氧同位素在水体蒸发中的研究进展

介绍了同位素分馏的基本概念以及利用稳定同位素研究水体蒸发的基本原理。综述了国内外对水体蒸发中稳定同位素分馏机制的研究,分析了温度、湿度等气象因子对蒸发同位素分馏的影响,对动力分馏模型进行了详细推导,概述了利用同位素估算蒸发量的方法。指出了国内这方面研究的不足,并展望了今后的研究趋势。     

高砷地下水中溶解性有机碳和无机碳稳定同位素特征

随着稳定同位素分析技术的逐步完善,碳稳定同位素被广泛应用于地球化学领域。高砷地下水砷的生物地球化学循环是目前环境化学研究热点之一。分析概括了碳稳定同位素应用于地下水领域的研究现状,介绍了地下水中有机碳和无机碳稳定同位素的前处理方法以及测试技术。在此基础上,选取了内蒙古河套平原具有代表性的高砷地下水进行氧化还原敏感组分、碳稳定同位素的测定与分析。结果表明,As分布极不均匀,其含量为1.24~387 μg/L。地下水溶解性有机碳(DOC)含量相对较高,与溶解性无机碳(DIC)浓度基本呈正相关。δ¹³C_DIC相对δ¹³C_DOC较富集¹³C;δ¹³C_DIC-δ¹³C_DOC与δ¹³C_DIC之间具有显著的正相关关系;表明δ¹³C_DIC值越贫化,δ¹³C_DIC-δ¹³C_DOC越小,地下水中来源于有机物氧化分解的无机碳越多,进一步说明有机碳的氧化分解在无机碳稳定同位素贫化过程中起主要作用。此外,δ¹³C_DIC-δ¹³C_DOC与As浓度呈一定的负相关关系;表明有机物的微生物降解对砷的富集具有明显的促进作用。微生物可利用的碳源增加,促进异养微生物的代谢,并消耗氧气,最终形成有利于地下水As富集的还原环境。     

准噶尔盆地液态烃分子碳同位素组成特征及其应用

文章报导了准噶尔盆地不同地区、不同产层原油和烃源岩样品中正构烷烃和类异成二烯烃碳同位素组成特征。在ｎＣ₁₁－ｎＣ₃₄之间，保罗系湖沼相成因的原油，正构烷烃δ13Ｃ值大部分分布在－２７．０‰──３２．４‰之间，比海相地层的原油重，具有富集13Ｃ的特征。ⅡＡ型烃源岩产出原油的单烃δ13Ｃ值比ⅡＢ型的轻，相对富集12Ｃ。碳源组成相同的原油在正构烷烃和类异成二烯烃碳同位素组成上，有相似的分布范围和较为一致的总体变化趋势，因此单烃碳同位素组成可用于油－油对比和油－源对比中。