南海中部沉积物捕集器中浮游有孔虫的稳定同位素分析

通过对南海中部沉积物捕集器中浮游有孔虫的氧，碳稳定同位素分析，探讨了它们与海洋学参数之间的关系。分析结果显示，G.ruber的δ^18O值和δ^13C值都比G.sacculifer的轻；两者的δ^18O差值（△δ^18O)平均为0.520‰，δ^13C差值（△δ^13C)平均为0.544‰，证明G.ruber的生活水深（约30m)比G.sacculifer的（约50m)浅。G.ruber与G.sacculifer之间的△δ^18O呈现夏季大，冬季小的特点，可能与海水的垂向温度梯度在夏季较大有关，G.ruber幼体的δ^13C比成年个体的轻，幼体的δ^18O比成年个体的重，揭示了该种在繁殖期前，随着个体发育，生活的水层深度逐渐变浅。     

北美洲东南近海布莱克海岭中气体水合物赋存沉积区域内自生碳酸盐矿物的分带特点

自生碳酸盐矿物的分布特点，是体现孔隙水地球化学特征的一个侧面。在布莱克海岭气体水合物赋存的沉积区域里(ODP994#、995#、997#)就利用这点来评价成岩作用。碳酸盐矿物的分布特点揭示了三个独特的成岩分带：(1)在上部20mbsf (bsf：below seafloor，海底以下深度)处的碳酸盐矿物主要是生物成因的，没有显示成岩作用的存在。这个区域的方解石FOC和8180值(PDB)反映了海相碳酸盐的特点，是与海水平衡的条件下沉淀形成的；(2)在20mbsf和100mbsf深度，方解石的FOC值明显呈现负数(低至-7．0‰)，自生白云石较普遍可见(2—40wt％)，δ^13C值在3．6‰～13．7‰之间；(3)在，100mbsf以下，白云石从含量丰富减低至微量分布，而分散状的菱铁矿成为主要出现的矿物。菱铁矿的δ^1C和δ^18O值分别在5．0‰～10．9‰、2．9‰～7．6‰之间变化。把溶解无机碳(DIC)的δ^1C剖面分布特点和孔隙水的浓集梯度趋势与自生碳酸盐矿物的δ^13C和δ^18O值对比，我们发现，自生碳酸盐矿物在一个独特的深度区域里形成，呈带状分布。在20mbsf深度及以下，无机碳的δ^13C DIC出现最小负值(≤-38‰)、方解石白云石出现δ^13C负值，这种现象的出现是伴随着孔隙水碱度的增加、硫酸盐的亏损和孔隙间Ca^ 2 、Mg^ 2 离子的减少一起发生的，这表明自生方解石和自生白云石的形成是在硫酸盐还原带的底部开始(21mbsf左右)而在100mbsf附近深处大量出现。菱铁矿的形成很显然是在120～450mbsf之间发生，这个区间在气体水合物赋存的沉积物区域内和上部(赋存区域200—450mbsf)。菱铁矿的δ^13C和δ^18O值从它们出现的薄层一直到沉积物底部都几乎一致。然而，现在孔隙水中的δ^13C DIC仅仅与120～450mbsf间的菱铁矿的δ^13C值相似。此外，从菱铁矿中计算出来的与之平衡的δ^18O值与120～450mbsf区段处菱铁矿的δ^18O测量值很好地匹配起来。该区段以高碱度(40-120mm)、低Ca^ 2 、Mg^ 2 浓集度为特征，这符合菱铁矿的形成条件。     

利用δ^18O和烯烃记录恢复海水表面温度和盐度

深海沉积物中有孔虫壳体的氧同位素成分(δ^18O)被广泛用做古气候变化标志，但是这种δ^18O的变化是由海水表面温度、全球冰体体积和区域盐度相互作用造成的，这三者的影响难以分开．最近已发展了一种根据浮游藻类中不饱和稀烃(alkenone)的丰度比值来计算古温度的技术．这里我们利用取自于阿拉伯海和孟加拉湾间的深海钻孔氧同位素和烯烃记录相结合的方法来提取盐度信号．     

南海南部水体和沉积物中的浮游有孔虫氧碳同位素分析

通过对2002年南海南部春季水体和表层沉积物中浮游有孔虫的δ^18O和δ^13C分析,初步探讨该区有孔虫氧碳同位素的海洋环境指示意义及其与沉降过程的关系。结果表明,南海南部春季表层水体中Gltbigerinoides ruber （G．ruber）与Globigerinoides sacculifer（G．sacculifer）的δ^18O均值基本相似,相对它们在表层沉积物中的δ^18O明显要小;但在表层沉积物中G．ruber的δ^18O则比G．sacculifer相对要小0．34‰。这种差异可能与G．sacculifer的配子生殖二次钙化以及2个种属的季节性差异有关。Pulleniatinaobliquiloculata（P．obliquiloculata）的δ^18O在沉积物和水体中均较G．ruber和G．sacculifer明显偏大,表现出较大的种间差异。P．obliquiloculata的δ^18O在春季水体中比其在沉积物中平均约小0．7‰,差值较大,可能是因为P．obliquiloculata为冬季种,主要出现在冬季低温水体中。3种浮游有孔虫的δ^13C以G．sacculifer最大,G．ruber次之,P．obliquiloculata最低,这种差异可能主要由属种间的生命效应所引起。表层沉积物中G．ruber和G．sacculifer的δ^18O从区域的西北往东南有逐渐变小的趋势,可能受区域年均表层水温西北低东南高的影响。在上升流发育区,P．obliquiloculata的δ^18O和δ^13C均明显偏高,其δ^13C与水体营养的关系与南海北部的明显相反,有待进一步深入研究。     

采用孔隙水的氧同位数分馏和δ^18O异常估算天然气水合物含量

大西洋西部布莱克海岭ODP164航次994，997钻孔沉积物孔隙水δ^18O值在上部200mbsf为0.3--0.5‰（SMOW），随深度增加而出现下降趋势；然后在含水合物带（200-450mbsf)出现明显的正异常波动，△=0.2-0.5‰，最后随深度从-0.4‰增加到700mbsf时的-0.2‰。含流水作业事物带δ^18OIW的正偏移可能是沉积物岩心中水合物分解造成的，天然气水合物样品富δ^18O,δ^18O值为2.7-3.5‰，水合物和其周围孔隙水的δ^18O值算得，在12-16℃，31MPa(海平面下3km)条件下的其分馏系数为1.0034-1.0040。根据该分馏系数和布莱克海岭水合物带同位数异常推算，该沉积物孔隙中水合物的饱和度为6-12%。     

冰期是突然来到的

到1992年秋季，国际冰川学规划。格陵兰冰岩心计划。的参加者采用专门的装置获取3029m冰岩心柱．该岩心柱下部为约200ka前堆积的沉积物．根据冰的同位素组成(^16O／^18O比值)可以确定过去的气温；化学分析可以确定大气环流特征、     

厦门大气降水的氢氧同位素研究

本文研究了厦门地区大气降水的氢、氧同位素组成,提出了大气降水线方程的δD＝8．16δ^18O＋10．68,并与全国及全球降水线进行比较,揭示了该降水线方程的特征。对全年氚过剩值（d）及降水线特征研究表明,厦门岛全年降不涞源较为单一,主要为海洋性气团。降水中δD与δ^18O的降水量效应明显,且该影响远远掩盖了温度效应。     

末次冰期以来西太平洋暖池变化的浮游有孔虫记录

探讨了末次冰期以来西太平洋暖池区浮游有孔虫动物群变化对环境和全球气候变化的响应。对取自西太平洋暖池核心区WP92-5柱样中的浮游有孔虫及其壳体δ^18O的分析结果表明,西太平洋暖池末次冰期的冬季表层水温比全新世低2℃以上;浮游有孔虫Neogloboquadrina pachyderma的含量变化与Globigerinoides sacculifer的δ^18O值呈明显相关,各时段的峰值可能与YD事件和Heinrich事件H1、H2和H3大致对应,分别出现在21—29、38—46、64—72和106—117cm,^14C年龄约为9．7—11．1、12．8—14．7、19—20．9和26．2—27．4ka B．P．;浮游有孔虫N．pachyderma的含量与G．sacculifer的δ^18O在各峰值之间含有数个频次不等的亚级变化,反映了末次冰期以来西太平洋暖池区气候的短尺度快速变化特征。     

基于浮游有孔虫Mg/Ca温度重建的末次盛冰期以来北欧海次表层温度的变化

对我国第五次北极科考在北欧海所采集的两根岩芯样品进行了冰筏碎屑(Ice-Rafted Debris,IRD)丰度、AMS 14C测年、有孔虫丰度统计、浮游有孔虫Neogloboquadrina pachyderma(sin.)(Nps)稳定氧碳同位素及其Mg/Ca重建的次表层海水古温度等指标分析,建立了20ka以来的年代框架。结果表明,在末次盛冰期(20.0~17.5kaBP),次表层温度整体较低(~3℃),钙质生产力下降,冰筏碎屑输入增加;在冰消期(17.5~11.7kaBP)的Heinrich Stadial 1(HS1)事件中较轻的δ^18O和δ^13C指示大量淡水输入,水体分层加剧,向北输送的北大西洋水聚集在次表层,导致次表层水温逐渐升高。从B?lling-Aller?d(B/A)事件开始,次表层水温度达到4.5℃,表明北大西洋水流入增强。早全新世(11.7~8.2kaBP)早期次表层温度达到6.5℃,钙质生产力升高,冰筏碎屑输入降低;在中全新世(8.2~4.2kaBP)早期(8.2~5.6kaBP),钙质生产力逐渐升高反映通风作用增强,导致营养盐供应增加;6.6~5.6kaBP,明显降低的次表层温度(~4℃)反映夏季太阳辐射量降低以及大西洋水流入减弱;5.6~4.2kaBP期间次表层水变暖导致δ^18O偏轻,而δ^13C轻值反映生产力降低。晚全新世(4.2~0.8kaBP)的新冰期(4.2~3.0kaBP),次表层温度逐渐降低,Nps-δ^13C偏轻反映生产力下降,Nps-δ^18O偏轻以及IRD增加反映冰融水排放。3.0kaBP以来,生产力上升,次表层水体温度不断上升,可能是向北输送的北大西洋水增强。     

大洋和近岸水的氧同位素组成研究

本文通过对大洋表层水的δ~(18)O值测试,论述了洋区δ~(18)O值分布的均匀性特征。天然降水的淡化作用,可以造成局部洋区瞬时的δ~(18)O值变化。长江冲淡水和南极冰融水的δ~(18)O值,提供了研究海水混合作用、海流运移方向以及水团性质的重要信息。大洋表层水的δ~(18)O值与盐度呈极好的正相关关系,这种关系是探讨大洋深层水来源问题的重要依据。     

中国粉尘源区表土碳酸盐含量与碳氧同位素组成

在中国的主要沙漠和戈壁等粉尘源区采集了地表沙或土壤(统称为表土)样品,分析了样品的碳酸盐含量和碳酸盐的碳氧同位素组成。结果表明,中国粉尘源区表土碳酸盐含量在空间上随着年降水量的增加而逐渐减少,大致呈现自西向东逐渐降低的趋势;碳酸盐δ^13C值在空间上随着年降水量的增加而逐渐偏负．δ^18O值缺乏规律性;塔克拉玛干沙漠细颗粒物质中碳酸盐含量相对偏高,但不同粒级颗粒中碳酸盐的δ^13C值基本一致,表明风蚀时粒度的分选并不影响源区的同位素组成特征;由于粉尘源区表土碳酸盐含量和δ^13C值均具有区域特征,因此利用大气粉尘的碳酸盐含量和δ^13C值示踪不同的源区是可能的。     

南海北部陆坡九龙甲烷礁冷泉碳酸盐岩沉积岩石学特征

本文对南海北部陆坡九龙甲烷礁采集的两个冷泉碳酸盐岩样品TVG-1和TVG-11进行了矿物学、岩石学和碳氧同位素分析研究。X射线衍射分析（XRD）结果表明,自生矿物主要为文石、白云石和高镁方解石等,碎屑矿物含量较少。TVG-11中存在大量的文石,而TVG-1只保留了已转化为方解石的文石假象,据此可以推断TVG-1的形成要早于TVG-11。扫描电镜（SEM）显微结构特征显示,自生矿物主要是通过细菌的厌氧氧化作用,直接从冷泉中沉淀出来的。碳、氧同位素测试结果显示,碳酸盐岩具有强δ^13C亏损和一定程度的δ^18O富集的特征,TVG-1和TVG-11的δ^13C值分别为-46．22％。和-52．88％,均低于-40%,表明碳源于微生物作用的甲烷厌氧氧化,是指示该海域存在冷泉的重要证据;TVG-1和TVG-11的δ^18O值分别为3．19‰和4．07‰,存在一定程度的δ^18O富集。碳氧同位素和矿物的显微结构特征都说明九龙甲烷礁碳酸盐岩是烃类渗漏微生物作用而形成的自生碳酸盐岩,可能是天然气水合物分解引起的沉积,显示该区存在水合物的可能性很大。     

浮游有孔虫壳体氧同位素的古水温及古盐度意义--以东北印度洋260ka以来沉积记录为例

以东北印度洋的两支岩心为研究对象,由稳定同位素质谱仪获得浮游有孔虫壳体Globigerinoides ruber的δ^18O.研究表明,利用壳体δ^18o计算表层海水温度必须充分考虑盐度效应的影响,在近岸的边缘海,盐度影响甚至大于温度的影响。通过分析SSTMg/Ca与SSTδ^18O的关系以及海水背景值δ^18Ow与盐度的关系,计算出了东北印度洋260ka以来各时期较准确的海水盐度值。结果表明,冰期盐度高而间冰期盐度低,且冰期时南北盐度梯度明显小于间冰期是该区显著的盐度分布和变化特征,这是特定的地理位置受南亚季风带来的蒸发-降水-淡水输入等诸多因素控制的结果。     

海南岛滨珊瑚δ18 O对环境条件的响应

利用采自海南岛东岸沙老岸礁的活体橙黄滨珊瑚岩心,测试了其中11 a(1992—2002)的珊瑚骨骼氧同位素组成。通过与同期观测记录的海洋表面温度、海洋表层盐度进行比较分析,提出珊瑚δ18O对环境条件变化的响应特征。该地区珊瑚δ18O的年际变化主要受海洋表面温度的控制,而以夏季为代表的季节性变化则主要受海洋表层盐度的影响。     

桂林洞穴滴水对应CaCO3沉积物的稳定同位素特征与环境意义

桂林地区降水及茅茅头大岩滴水滴速和现代碳酸盐的碳氧同位素研究表明:(1)滴水沉积的δ18O达到了同位素沉积平衡,洞穴滴水的δ18O与同期降雨的δ18O值呈正相关关系;(2)在旱季和湿季交替时,滴水δ18O值滞后于降雨δ18O,受活塞效应的影响;(3)δ13C难以达到同位素沉积平衡,主要受滴水动力学影响;(4)同一洞穴不同滴水对环境的响应不同,如果洞穴顶板覆盖较厚,水分在土壤和岩层中滞留时间较长,滴水则反映受到平滑作用的降雨,反之则波动较大.     

西沙海区全新世海面温度变化幅度推算

根据南海西沙海洋站海温（SST）资料及附近SCS90－36井（柱状样）前人测量的δ^18O，长链烯酮不饱和指标（U^k37）等资料，用4种方法重新推算全新世古SST，得到西沙海区全新世200a心度SST变化幅度为2．5－3．0℃。     

南海北部表层沉积物碳酸盐含量和δ18O及δ13C的空间与粒径分布特征及其控制因素

为深入研究南海北部表层沉积物中碳酸盐的来源及其控制因素,采用湿筛法,对南海北部珠江口、陆架、陆坡及海盆表层沉积物中碳酸盐的含量、δ18O和δ13C及其粒度分布特征进行了研究。结果表明,南海北部表层沉积物中的碳酸盐可能主要以海洋自生碳酸盐为主,其含量在空间上以陆坡显著高于海盆、陆架及珠江口为特征。粒度上,陆架(水深80 m)和浅陆坡(水深550 m)处碳酸盐的粒度分布相对平均,但在珠江口及730 m以深,76.9%~84.5%的碳酸盐分布于小于32 μm的粒级中。另外,珠江口和陆架与陆坡和海盆碳酸盐δ18O和δ13C的空间及粒度分布特征显著不同。珠江口陆架区,在空间上从珠江口向陆架,全样碳酸盐的δ18O和δ13C由轻变重。粒度上,碳酸盐的δ18O和δ13C随着粒径的增大而变重,并且δ18O和δ13C之间正相关,主要受珠江淡水的δ18O及其δ13C_DIC控制。陆坡海盆区,空间上,从陆坡向海盆,δ18O略有变轻,δ13C基本不变。粒度上,碳酸盐的δ18O和δ13C随着粒度的增大没有明显的变化趋势,并且δ18O与δ13C之间不相关或负相关。其δ18O可能主要受表层海水的温度控制,其δ13C可能主要受海水δ13C_DIC控制。     

稳定同位素在天然气水合物地球化学勘查中的应用简介--以"布莱克海隆"海区为例

介绍了国外在布莱克海隆（包括ODP164航次994、995、997站位）进行天然气水合物勘查过程中应用稳定同位素的研究实例；通过对这3个站位样品的甲烷、CO2、DIC（dissolved inorganic carbon)、有机碳以及自生碳酸盐的δ^13C分析，指出浅部（0－30m)甲烷和DIC的δ^13C值随深度迅速降低又迅速升高的变化可以作为天然气水合物存在的地球化学指标。994站位孔隙水δ^18O值深度从0.30‰下降到-0.37‰；氢同位素δD随深度略有下降（从11‰到-12‰），这与水合物形成时氢氧重同位素相对富集于固相有关，表明天然气水合物的存在。997站位δ^37Cl从海底沉积物表层以下30m处为接近海水的最大值0，至钻孔底746.85m处降为-3.68‰，可能也与天然气水合物的形成有关。     

南海北部沉积物中浮游有孔虫Globigerinoides ruber壳体氧同位素指示的冬季表层海水温度

有孔虫壳体的氧同位素值(δ18 O)是由其生长时海水δ18 O和温度决定的,在海水δ18 O已知的情况下,可以由壳体的δ18 O值估算海水温度。本文以南海北部沿岸地区9个站位的柱状沉积物中浮游有孔虫Globigerinoides ruber为研究对象,测试了其壳体的δ18 O值。分别以相应站点夏季与冬季表层海水的实测δ18 O值代入温度公式,估算了对应的夏季与冬季的海水温度值。然后把计算结果与World Ocean Atlas(WOA)数据库相应站点的海水温度数据作比较。结果表明,计算出的夏季海水温度与WOA的夏季温度有较大差别,而计算出的冬季海水温度则与WOA的冬季海水温度基本相当。这说明δ18 Oruber记录的是该区域冬季表层海水的温度,此区域内G.ruber这一属种的生产力和沉积通量在东亚冬季风盛行期间出现了最高值。     

气体平衡法测定水的δD、δ~(18)O及其在冬季北海近岸水体示踪中的应用

在配备双路进样系统的稳定同位素质谱仪(Isotope Ratio Mass Spectrometry:IRMS)上采用气体平衡法测定微量水样的高精度氢氧稳定同位素组成,同时采用国际及国家水稳定同位素标样及实验室工作标准进行多次测试及校正,获得δD的外部精度为1.0‰-2.0‰,δ18O的外部精度好于0.1‰.利用该方法对2007年冬季北海附近表层海水、河口水等水体的δD、δ18O进行测定,结果显示,δD、δ18O组成可以区分不同的水体,δD与δ18O存在显著正相关关系,但其δD-δ18O相关关系与邻近地区大气降水有明显差异;同时δD、δ18O与盐度也存在很好的正相关关系.这些结果意味着δD-δ18O关系主要反映海水与河水的混合过程.结合现场观测的水文资料,发现δ18O与表面水温有中等相关性,意味着蒸发作用对水体的氧同位素组成也有一定的影响.这些关系可应用于海水对近岸水域影响的研究,以及利用δ18O-盐度方程重建古盐度.