洞穴石笋古温度研究的同位素地球化学方法

应用同位素地球化学方法，并以现代溶岩水的δ￣１８Ｏ＿ｗ代替石笋生长时期原生包体水的δ￣１８Ｏ＿ｗ，根据Ｏ’Ｎｅｉｌ方程，计算了福建宁化天鹅洞内第四纪碳酸盐堆积物的古温度。结果表明，温度计算偏差在±０．５℃左右。在与全球深海氧同位素曲线对比后，指出该地区大约在２１０～１８ｋａＢＰ，武木亚间冰期的起始时间（氧同位素期３／４阶界限）估计在６５ｋａＢＰ。结果表明，福建宁化地区晚第四纪古气候环境没有形成冰川的条件，但明显受到全球气温变化的控制。     

桂中合山组碳酸盐岩的氧,碳稳定同位素组成及古盐度和古温度

本文探讨了桂中晚二叠世合山组碳酸盐岩氧、碳稳定同位素的“年代效应”校正及古盐度与古温度计算问题,结果表明合山组煤系的碳酸盐岩形成于海相环境,校正后的δ~13C在0.07～4.75‰之间,z值>120,且Z值的梯度变化与沉积环境基本一致。用校正后的δ~18O计算出碳酸盐岩形成时介质古温度为12～37℃,且大多在19—29℃,说明晚二叠世该区属温暖或炎热的热带气候。     

十五万年来周口店洞穴石笋古温度研究

十五万年来周口店洞穴石笋古温度研究王兆荣，黄培华，张汉昌，朱洪山（中国科学技术大学，合肥２３００２６）（中国科学院研究生院，北京１０００３９）关键词石笋，氧同位素，Ｕ系年龄，古温度稳定同位素地球化学测温法是７０年代以来发展起来的一种比较精确的测温方法...     

福建宁化天鹅洞石笋年代和古温度

石笋的实测年龄和δ18Ｏ的变化同深海岩芯Ｖ２８-２３８对比相吻合，大于２５万年前生长，１．８万年后停止，属中更新世产物，该区和全球古气候变化同步。同台湾海峡、中国南海古环境相同。δ13Ｃ的变化在δ13Ｏ７-６、５-４、３-２段界期有明显的不同，对温度变化和年代划分亦有参考价值。     

早寒武纪小壳化石的地球化学研究

寒武纪是生命的开端，化石则是生命开始的直接证据，因寒武纪地层对揭示生命的成因具有重大意义，多年来寒武纪地层是众多学科领域关注的热点。对寒武纪的研究，在古生物学方面，已经取得了很好的进展；但是对于这些生物所赖以生存的环境的研究还仅停留在定性阶段，仅限于利用环境指标反应环境的变化。而且，经过成岩作用过程，沉积岩可能已经改变了与海洋所达成的化学平衡。Longinelli等（1973）提出了利用沉积磷酸盐与水的氧同位素平衡的方法计算沉积阶段的古水温，这一温度计为利用小壳化石壳同位素组成计算古水温提供可能。但是，这种可能变成现实的前提条件是：小壳化石的磷酸盐壳质是原生的。小壳化石在存在于寒武纪底部白云岩层，在华南分布广泛。采样点位于云南省会泽县大海乡乡村公路旁。化石形体上呈圆锥型，具有坚硬的磷酸钙壳体，体腔常被石英充填。化石含量高的地层可富集成矿，例如贵州织金磷矿属于这种矿床类型。经过磷酸的浸泡，化石壳饰已被破坏，扫描电镜下呈现不规则的溶蚀坑。偏光镜下化石的横截面上可以看到石英填充物晶形完好。对采集样品进行了元素及同位素地球化学分析，分析结果表明，小壳化石的磷酸盐部分比碳酸盐部分含有更高的REE；Mn/Sr 按 SSF2＜FB＜SSF1＜DH－23 递增，体现了小壳化石中的磷酸盐部分后期成岩作用的影响最小，其可能能够反应古海水特征。小壳化石与颗粒磷的磷酸根氧同位素δ18Ophos在误差范围内是一致的，根据公式 Longinelli 等（1973）计算出来的古海洋温度为28.4～29.4℃。化石中的碳酸盐部分与基质白云岩在碳同位素δ13Ccarb上基本一致。另外，本项研究首次采用硅同位素方法探讨小壳化石中的石英的来源，结果表明化石与基质石英的Si同位素相当［（－0.6＋0.1）‰］，体现了热液特征，与寒武纪底部硅质岩硅同位素特征 0.4‰～1.4‰ 完全不同。化石的磷酸盐成分（SSF）与颗粒状磷矿（FB）成分具有较低的 Mn/Sr比值（0.12，0.23），壳体的碳酸盐成分的 Mn/Sr比值为8.5，基质白云岩 Mn/Sr比值高达200。小壳化石与颗粒状磷矿的磷酸盐氧同位素相近［（16.8＋0.2）‰］，高于相近磷块岩地层（13.3‰～15.9‰）。成岩作用对磷酸盐氧同位素的影响是使氧同位素降低，从这点意义上说小壳化石受成岩作用或后期矿化作用的影响更小。这些分析数据表明，小壳化石中壳体的磷酸盐成分是原生成分。经酸分离的小壳化石表面的溶蚀坑表明，磷酸盐并不是化石壳体的唯一成分，碳酸盐也可能是壳体的组成成分。碳同位素分析表明，壳质中碳酸盐部分与基质白云岩具有相近的δ13C，而且壳体中碳酸盐成分的 Mn/Sr 比值也不高。所以，碳酸盐部分也可能是原生的。根据公式 Longinelli 等（1973）计算出来的古海洋温度为 28.4～29.4℃，Ling等（2004）发表了关于前寒武纪古海水温度的数据，建议 32～34℃ 为前寒武纪古海水温度的上限，但是他所研究分析的磷块岩受成岩作用的影响很大，所以计算的温度较高。从某种意义上说，越小的计算值越接近真正的古海水温度。华南早寒武纪有没有热液这一问题对于发育于早寒武世黑色页岩系中的 Ni－Mo－PGE 多金属硫化物矿床的成因问题尤其重要。热液与沉积成矿观点一直在争论着，从某种意义上说，笔者的Si同位素结果支持了热液成因观点。     

白垩纪特殊沉积的古气候指示及红层定量古温度测量研究

介绍了白垩纪陆相红层研究的现状及前景,特别是其在白垩纪陆相古气候恢复方面所具有的重要意义。系统讨论了白垩纪陆相红层中的特殊沉积及其古气候指示意义,并讨论了碳酸盐岩氧同位素方法定量古温度恢复的可能性及其局限性。指出白垩纪古气候具有时间上和空间上的不均匀性;并结合陆相红层的类型、特殊沉积的分布,参照古生物的地理分区对白垩纪古气候进行初步地理分区。     

白垩纪陆相红层及其古温度的氧同位素重建方法探讨

介绍了白垩纪陆相红层研究的现状及前景,特别是其在白垩纪陆相古气候恢复方面所具有的重要意义,并介绍了氧同位素测温方法的一般原理.在白垩系陆相红层古温度恢复过程中可能普遍使用两种载体：碳酸盐岩及三价铁氧化物.陆相红层古温度重建对于理解陆相古气候、陆相红层的形成机制、重大地质事件以及“温室气候"具有十分重要的科学意义.     

渤海有孔虫同位素古温度初探

60年代以前,对第四纪古气候的研究是利用动植物的迁移和植物的孢子花粉、古微体化石以及动植物化石等的分析而知。60年代以来,由于深海钻探的进展,利用氧同位素的分析,对第四纪气候的冷暖旋回及气温升降幅度,取得了很多的数据。在大陆与海洋的第四纪古气候的比较与研究方面也取得了进展。我国不少学者根据近海岩心有孔虫种属的变化、迁移情况,     

腕足类化石壳体同位素地球化学在恢复古环境中的应用

地球历史时期的生物硬壳或骨骼记录着丰富的地球过去环境特征的信息,对这些化石成分进行同位素地球化学研究是发掘其中信息、探索地球历史环境变化的有效途径之一。过去四十年来化石同位素地球化学在恢复古海洋环境、气候、盐度以及研究碳、氧同位素长期变化等方面的应用越来越受到人们的重视。腕足类化石壳体是古生代海洋环境恢复的主要手段之一。但这一方法也还存在一定的问题,这些问题集中在腕足壳体是否与其生存的海水存在同位素的平衡、是否存在由于生物生命过程中的新陈代谢作用造成的稳定同位素分馏的同位素生命效应(VitalEffects)、是否保存其原始的同位素信息等方面。详细回顾了腕足类化石壳体同位素——这种在恢复古环境研究中广泛应用方法的发展历史、研究现状、存在的问题,以及不同的学者对这些存在的问题所做的工作和他们对这些问题的不同观点。同时也介绍了这一方法的一些研究新进展。     

福建宁化天鹅洞石笋晚第四纪同位素古温度研究

应用同位素测年测温技术，得出福建宁化天鹅洞内碳酸盐堆积物的同位素古温度，在与全球深海Ｏ同位素曲线对比后得出，该地区大约在２１０－１８ｋａＢ．Ｐ．之间，经历过五次大的气温变化过程，分别相当于Ｏ同位素第６、５、４、３和２阶段。里斯冰期的结束时间估计在１５５ｋａＢ．Ｐ．，武木亚间冰期的起始时间估计在６５ｋａＢ．Ｐ．。结果表明，宁化地区晚第四纪古气候环境没有形成冰川的条件，但明显受到全球气温变化的控制。     

5万年来杭州地区同位素古温度与海平面变化的研究

用稳定同位素地球化学古温度测定方法，对杭州地区临安瑞晶洞穴石笋的同位素古温度进行了研究，获得距今5-1万a间该区的古气候变化的记录，并与杭州湾海平面变化曲线进行了对比。     

高放废物深地质处置库预选场址的古温度环境

填隙矿物的流体包裹体研究与矿物的同位素地球化学研究可较好地揭示高放废物深地质处置库预选场址的深部热环境及古地下水热历史。中国高放废物深地质处置库第一个预选场深部花岗岩内填隙矿物的同位素、矿物学以及流体包裹体研究结果显示,甘肃北山地区花岗岩深部至少存在两种环境：浅部花岗岩(0～150m)填隙方解石的δ^18O=-18．2‰～-15．8‰(PDB),δ^13C=-9．5‰～-8．4‰(PDB),包裹体的均一温度(th)为140～160℃,包裹体的冰点温度为-2．5～-1．5℃,地下水可能以大气降水成因为主,且可能混合了盆地卤水并与花岗岩反应,形成温度、盐度(2％～5％,NaCleq)均较低的地下水;在350～550m区段内(深部花岗岩),其δ^18O值为-32．6‰～-17．6‰(PDB),δ^13C值为-10．5‰～-6．2‰(PDB),流体包裹体的均一温度较其上部的稍高,为160～190℃,而其冰点温度则较低,为-4～-3．2℃(盐度5％～8％,NaCleq),地下水类型为大气降水与盆地古卤水的混合,以大气降水为主。石英的氧同位素组成和计算的古地下水氧同位素组成则进一步表明,花岗岩深部(350～550m)也存在两种温度环境：较低温度(140～160℃)、较高盐度(5．5％～8％,NaCleq)的地下水;较高温度(220～240℃)、较低盐度(3％～5．5％,NaCleq)的地下水,其地下水类型为大气降水和与花岗岩平衡的卤水。     

腕足壳体与碳酸盐岩全岩中碳、氧、锶同位素差异

利用碳酸盐岩中的地球化学信息反演是研究地质历史时期古环境、古气候变化的一种常用手段.上世纪八十年代前,学术界一直将碳酸盐岩全岩样品作为研究对象.近年来,腕足化石壳体引起了科学家的注意,认为相比碳酸盐岩全岩样品,腕足壳体能更为完好地保存原始的地球化学信息.研究通过对比四川龙门山泥盆纪腕足化石和碳酸盐岩全岩样品中碳、氧、锶同位素(黄思静、卢长武等人数据),发现腕足化石中氧同位素明显高于碳酸盐岩全岩;但碳、锶同位素基本一致.上述结果表明:相比腕足化石,碳酸盐岩全岩样品蕴含的地球化学信息虽有所差异,但在大多数情况下,尤其是缺乏腕足化石的时期,碳酸盐岩全岩蕴含的地球化学信息照样可以反演地质历史时期的古环境变化,尤其是碳、锶同位素.     

利用干酪根热解动力学模拟实验研究塔里木盆地下古生界古地温

通过热解动力学模拟实验，对塔里木盆地塔参1井奥陶系干酪根的热演化过程进行了模拟，以此基础上利用KINETICS软件求取干酪根镜质体反射率（R0）的生成动力学参数，并结合塔参1井的沉积埋藏史，计算塔参1井寒武－奥陶系的古地温，这对于研究塔里木盆地下古生界高过成熟烃源岩的古地温是一种新方法。     

鄂西大九湖晚更新世以来沉积物的碳氮比值、有机碳氮同位素特征与气候环境演变

通过对神农架大九湖DJH-ZK8孔岩芯上部739cm的沉积物样品进行高分辨率总有机碳（TOC）、总氮（TN）、C/N、δ¹³C_org以及δ¹⁵N的测定和分析,结合天文调谐确立的年代框架及沉积物岩性特征分析,探讨了大九湖湿地98.5ka B.P.以来的气候的演变历史及驱动因素。结果表明：1）湿地沉积相态的转变是控制TOC、TN的最重要因素。C/N值的有规律的波动,表明不同的沉积阶段有机质的来源不一样。C/N的低值对应湖相沉积,水生植物发育;C/N的高值对应陆生环境,陆生植物发育;C/N在一定程度上可以反映湿地的水文状态。TN和TOC呈现显著的正相关性,有机质中的碳、氮来源具有一致性,碳、氮具有类似的生物地球化学过程。2）与深海氧同位素记录对比发现大九湖湿地98.5ka B.P.以来的气候演变阶段可较好的与深海氧同位素MIS5中后期（98.5~71.0ka B.P.）、MIS4（71~57ka B.P.）、MIS3（57~29ka B.P.）、MIS2（29~14ka B.P.）和MIS1（14ka B.P.至今）阶段对应。3）大九湖湿地沉积物的δ¹³C_org值和δ¹⁵N值在冰期更偏正,间冰期时偏负,湿地植被的演替是影响δ¹³C_org值、δ¹⁵N值的最直接因素。4）DJH-ZK8孔沉积物有机地化指标与三宝/葫芦洞石笋高分辨率气候记录以及北半球夏季日照量曲线变化趋势具有较好的一致性,但在部分时段又有明显差异,说明大九湖湿地的气候变化主要由北半球太阳辐射量变化驱动,其气候和环境演变信息既响应了全球性变化又有区域特征。

     

泥盆纪海水的碳、氧同位素变化——来自腕足化石的同位素记录

生物壳体中的碳、氧同位素一直被用来反演地质历史时期海水同位素组成。具有较强抵抗成岩后生作用(低镁方解石)的腕足化石,分布广泛,被认为是反演古生代海水同位素的理想样品之一。本文通过对四川龙门山泥盆纪保存完好的腕足化石碳、氧同位素的提取,建立该时期海水同位素变化曲线,并对其控制因素进行探讨。研究显示：碳同位素组成在~2‰~+2‰(PDB下同)之间变化。其间经历3个旋回,其相对高值分别对应龙门山地区其中3个成礁期。同时因海平面变化不同,碳同位素表现出正偏幅度的不同。表明生物生长以及海平面变化共同控制着海水碳同位素组成,且生物生长对其影响较大。氧同位素组成在4‰~ -10‰之间变化。在埃姆斯阶对应的甘溪组、谢家湾组以及二台子组时期,氧同位素从-10‰逐渐升高到-6‰。但相对于世界其他地区该时期氧同位素偏低-2‰~ -4‰。可能原因是早期处于封闭海洋环境的平驿铺群时期,淡水注入造成海水氧同位素严重偏负。埃姆斯阶全球海平面上升,广海海水同化作用,氧同位素不断上升。从养马坝至小岭坡组时段内,氧同位素在-4‰~ -6‰之间变化,同世界其他地区相当。其幅度变化表明：温度可能是其控制因素。     

牡蛎壳体的同位素贝壳年轮研究

贝壳年轮学通过研究水生生物骨骼的周期性增长,来解译其生命历史及记录的环境信息。介绍了贝壳年轮研究的对象和方法、回顾了贝壳年轮的发展历程,并以渤海湾地区的现生和埋藏牡蛎壳体为例进行了贝壳年轮与壳体同位素剖面分析研究,首次同时关注牡蛎壳体剖面内的生长层和壳体韧带槽表面的特征层,二者共同指示了准确的生长年轮。结果显示,对应于壳体韧带槽表面凹沟的壳体剖面内灰色半透明生长层,具有一个年生长周期内最重的氧同位素比值,是晚秋至早春季节水温较低、食物来源匮乏时期形成的缓慢致密生长层;对应于壳体韧带槽表面外凸层中部的壳体剖面内灰色半透明生长层,具有较轻的氧同位素比值,是春季牡蛎产卵而形成的缓慢致密生长层;二者均具有良好的季节性指示意义,可以根据这些特征生长层对壳体的生长年龄进行准确的判断。     

广西六景泥盆系腕足壳体的微量元素组成及其对海水信息的保存

低镁方解石腕足化石壳体被广泛地应用于地质历史时期原始海洋地球化学组成的重建研究,其保存度的识别是该研究的一项重要内容。通常使用显微结构、阴极发光和微量元素含量等3种方法验证其对原始地球化学信息的保存,微量元素含量的识别方法一直被置于较为次要的地位。我们对采自广西六景泥盆系腕足化石微量元素研究表明,其Fe、Mn、Sr分别为(12~2800)×10-6、(1~711)×10-6和(243~1835)×10-6。上述3种识别方法实质上都是微量元素的识别,其余两种识别方法只是微量元素的不同表现而已。通过氧同位素组成、Mn和Sr/Mn对比,得知Mn含量小于100×10-6,Sr/Mn值高于10的腕足化石壳体基本上保存完好。这一发现为利用腕足化石研究海水原始碳氧同位素提供了有力的判据。