南海北部滨珊瑚硼同位素气候环境指示意义再研究

珊瑚碳酸盐硼同位素（δ¹¹B）是古海洋中非常重要、具有特殊环境指示意义的地球化学指标。利用δ¹¹B重建古海水pH值,极大地推动了对海洋酸化历史以及海洋生物适应酸化潜力的认识。然而最近的研究表明,自然环境下生长的珊瑚具有非常强的调控钙化流体pH的能力,甚至有可能超过外部海水pH的影响,为δ¹¹B-pH指标研究带来了极大的挑战。因此,需要对珊瑚钙化流体δ¹¹B-pH气候环境指示意义重新进行分析、挖掘和再解释。本文利用前人测量的南海北部滨珊瑚（Porites）长时间尺度的钙化流体δ¹¹B-pH记录,根据大气二氧化碳、海水温度、海水溶解无机碳含量和总碱度记录对δ¹¹B-pH进行了重构。结果显示冬季风能够影响珊瑚礁海水pH值和珊瑚内部钙化环境,是控制南海北部珊瑚钙化流体pH值变化的主导因素。对于珊瑚礁周围的海水,冬季风通过影响珊瑚礁生态系统的钙化作用、光合作用以及水体交换来控制海水pH值;对珊瑚内部钙化流体,冬季风通过影响温度,从而影响珊瑚呼吸作用来调控钙化流体溶解无机碳含量,最终影响流体pH值。虽然目前利用珊瑚δ¹¹B-pH精确地定量重建外部海水pH存在着挑战和不确定性,但是在南海北部这个冬季风敏感海区,珊瑚δ¹¹B-pH可以作为冬季风强度变化的潜在新指标。

     

南海南部最近几十年珊瑚钙化趋势与大气CO2浓度升高和全球变暖的联系

本研究11个现代滨珊瑚年龄在16~49年之间,包括两个种属Porites lutea和P.lobata,于2008年7~9月采自南海南部南沙群岛海域水深3~4m处。用数字图像技术和实测方法沿珊瑚骨骼主生长轴测量生长率、密度和钙化率。结果表明,自1993~2008年,11个珊瑚平均生长率为 0.96±0.05cm/a,16年增加了10.77%,变化率0.67% /a; 密度为 1.17±0.03g/cm3,16年减小了6.92%,变化率为-0.43% /a; 钙化率为 1.13±0.05g/cm2 ·a,16年增加了2.69%,变化率为0.17% /a。标准差分析显示,密度是3个生长参数中最不易变化的参数,因此,钙化率变化主要取决于生长率。珊瑚3个生长参数的趋势变化为: 多数珊瑚生长率和钙化率都增加而其密度减小,少数珊瑚3个生长参数都增加或都减小。线性相关分析显示,多数珊瑚生长率和钙化率与大气CO2浓度和温度正相关而其密度与之负相关,然而,少数珊瑚与之反相关或相关关系不明显。这些相关关系进一步揭示,过去50年,人类活动产生的温室气体增加引起南海表层温度升高使珊瑚呼吸作用增强,从而导致其生长率和钙化率增加而密度减小。而且,少数珊瑚对大气CO2浓度升高和全球增温显示的差异响应可能与珊瑚样品个体生长的差异和局地环境的影响有关。     

工业革命以来南海珊瑚钙化生长对海洋升温的响应

珊瑚礁不仅滋养着近1/3的海洋生物, 同时也贡献了近一半的浅海碳酸盐沉积, 在海洋碳循环中扮演重要角色。然而, 在"CO2问题"的影响下, 珊瑚钙化受到来自海洋升温和酸化的双重胁迫, 致使珊瑚礁生态系统遭受到严重的扰动。我国南海由北至南分布有大量的珊瑚礁, 在近几十年来活珊瑚覆盖率和生物多样性都呈现退化的趋势, 但尚不清楚珊瑚钙化是否也同样受到气候变化的干扰而处于退化状态。本研究汇集了目前已报道的南海滨珊瑚钙化生长的重建记录, 分别对海南岛、西沙和南沙典型珊瑚礁区的滨珊瑚钙化生长演变特征进行了对比分析, 探讨了工业革命以来南海珊瑚钙化对海水温度变化的响应情况。研究结果表明, 南海近岸和离岸的滨珊瑚骨骼密度均呈现长期下降的趋势; 而骨骼生长速率呈现多年代际的波动变化, 近50年以来仅在西沙显示出下降趋势, 这使得珊瑚综合的钙化速率在西沙和南沙均出现明显退化。进一步分析表明, 海水温度对南海滨珊瑚钙化生长有显著影响, 并且不同海域的背景温度决定着珊瑚骨骼生长对海表温度变化的响应情况。具体来说, 西沙和南沙的滨珊瑚骨骼密度受温度影响显著, 随着海温升高而逐渐降低, 而骨骼生长速率和钙化速率对温度变化并无明显响应。与前两者不同, 海南东部滨珊瑚的骨骼密度与温度变化关系并不显著, 而其骨骼生长速率和钙化速率受升温影响而有升高的趋势。这些差异可能反映了海南岛较低的冬季温度限制了珊瑚骨骼的钙化生长, 因此升温对珊瑚生长有促进作用; 而西沙和南沙海域的冬季温度均保持在适宜珊瑚生长的温度范围, 且夏季温度较高, 因此温度的升高可能限制了珊瑚钙化生长。     

南海珊瑚礁:从全球变化到油气勘探——第三届地球系统科学大会专题评述

第三届地球系统科学大会设置了关于南海珊瑚礁的专题,系统讨论了南海珊瑚礁从响应、记录全球变化到岛礁工程建设和油气勘探等的研究进展。受全球气候变暖和人类活动加剧等因素的双重影响,南海珊瑚礁在过去50多年来退化幅度高达80%,不少区域现代活珊瑚的覆盖度20%。珊瑚骨骼的地球化学指标清楚地揭示,自工业革命以来南海海水的污染程度增加、CO2驱动的海水p H值降低(变酸)等,这些环境问题对南海珊瑚礁构成了进一步的威胁。而日益增加的珊瑚礁区工程活动将不可避免地对珊瑚礁带来更大的环境压力,因此建议充分研究珊瑚礁区的工程地质特征,充分考虑珊瑚礁生态的脆弱性特点,进行岛礁工程的合理规划和布局,倡导"绿色工程"的理念。广布于南海的生物礁,其主要成礁时期为中新世以来,多种礁型储层及其良好的生储盖组合,决定了南海生物礁油气藏具有广阔的勘探前景,同时也具有多时间、空间尺度的环境记录功能。     

我国火山地热流体地球化学研究新进展

本文综述了最近几年来中国研究者在地热流体地球化学研究领域取得的主要进展。在国际上关于地球内部流体及其作用研究取得重要进展的大背景下,我国学者在地热流体地球化学研究上也取得了一些重要成果,主要表现在火山地热区和非火山地热区两大方面,在火山学、地热学、环境学、大地构造学、地震学等五个学科领域都取得了一些重要进展。     

古流体研究的无机地球化学方法综述

研究与成藏过程相关的古流体活动有助于深入认识油气成藏过程,从经济目的出发预测储层质量,精确分析不同阶段古流体活动对油气成藏的影响具有重要意义。目前国内外石油地质学家主要利用同位素地球化学、元素地球化学、流体包裹体分析等无机地球化学方法分析古流体活动特征及其对油气成藏的影响。在归纳前人研究成果的基础上,总结了各种无机地球化学方法的最新研究进展,认为同位素地球化学方法有助于分析古流体来源与成因,元素地球化学方法可示踪烃类流体的运移,流体包裹体分析技术结合岩相学研究可分析油气运移的时间、期次、相态、通道和油气藏的富集规律,并指出油气运移和聚集的有利方向。在运用无机地球化学方法研究古流体活动时不应局限于单一方法,综合利用多种无机地球化学方法更有利于全面分析古流体活动特征。     

中国SEDEX型矿床成矿流体硼、硅、氦-氩同位素组成研究评述

SEDEX型矿床成矿流体的研究是矿床地球化学研究的重要课题之一。正确识别系统中不同的流体来源及其混合过程,是深刻理解SEDEX型矿床形成演化的关键。系统总结了国内几个典型的SEDEX型矿床同位素研究成果,认为B和Si同位素是根据SEDEX型矿床独特的矿物组合而提出的一种示踪方法,对矿床成因和沉积环境示踪效果理想;He、Ar同位素则因为在地壳和地幔储库中有极不相同的组成,是理想的幔源流体示踪剂。鉴于SEDEX型矿床含有电气石、黄铁矿、硅质岩等特殊的矿物与岩石组合,B、Si、He-Ar同位素可能更适合SEDEX型矿床矿化流体来源研究,并指出其理论发展的薄弱之处。     

深海沉积与全球变化研究的前缘与挑战

海洋正在经历变暖和酸化等人类活动引发的全球变化的影响,而深海沉积储存着地球演变历史时期由自然因素驱动过去全球变化的详细档案,通过探究其现今和过去全球变化过程,能够揭示全球变化的特征和规律,为预测未来变化提供依据。近年来在该领域的突出研究进展,是针对社会选择的未来排放轨迹,在深海记录中都能够找到相应的类似情形,用于评估未来地球系统各种变化的过程和后果。其中,以Dansgaard-Oeschger变化为代表的千年尺度事件、以厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)和北大西洋涛动(NAO)为代表的十年尺度气候变化事件,是最接近现今地球变暖的快速气候变化场景。地球系统的发展轨迹目前正处于人类排放温室气体的“热室地球”路径的起点上,如果地球超过了这个“临界点”,它将沿着一条不可逆的道路进入“热室地球”状态,另一种路径则是通向“稳定地球”状态。深海沉积档案中的类似情形能够为社会选择未来排放的轨迹提供重要参考。全球变化研究面临的重大挑战是重新认识其关键过程的理论机制。以海洋变暖和酸化影响硅藻和颗石藻的海洋生物泵过程为例,传统知识认为酸化有利于硅藻建造,但最新的围隔实验研究却发现酸化大幅减少全球硅藻输出;传统知识认为酸化导致海洋生物钙化危机,但近期针对中生代大洋缺氧事件的黑色页岩研究,发现颗石藻的碳酸钙输出在海洋酸化期间大幅增加。这些颠覆性的认识严重挑战了传统全球变化某些关键过程的理论体系。     

腾冲新生代火山作用流体组成及其来源——火山岩流体化学组成和碳同位素制约

腾冲新生代火山区是青藏高原唯一幔源挥发份大量排放的火山-地热区,大规模火山作用的流体组成的系统研究具有多方面的科学意义。对腾冲马鞍山、老龟坡和打鹰山等地新生代火山岩进行流体化学组成和碳同位素分析,结果表明腾冲新生代火山岩的流体组成中H2O占有极高的比例,CO2、N2和O2的含量较高,而且不同火山区的流体组成有所差异。CO2的δ13C值为-27.1‰~-7.5‰,位于地壳和地幔范围之间;CH4、C2H6、C3H8和C4H10等甲烷同系物的碳同位素组成随碳数增高具有整体正序、C2H6与C3H8局部反序的分布特征,显示海洋环境I型有机质热裂解成因烃类气体的特征。腾冲火山作用中存在地幔来源的CO2,岩浆存在轻微的CO2去气作用。含碳流体挥发份主要表现为俯冲大洋板片脱出流体挥发份的加入,特别是俯冲洋壳沉积有机质热裂解产物,大量的H2O可能来源于岩浆上升过程中围岩流体或再循环流体的加入,不同火山区岩浆上升演化的差异造成了流体组成的不同。     

阿西金矿床流体成矿的地球化学示踪研究

依据阿西金矿床H、O同位素组成特点对成矿流体的来源进行了示踪研究,并且研究了矿床的水岩交换作用,讨论了水-岩作用与金成矿的关系.根据矿床中典型热液矿物和岩矿石的稀土元素地球化学特征对成矿流体作用过程进行了示踪研究,与同位素地球化学示踪研究取得了基本一致的结果.根据成矿流体活动踪迹建立找矿标志,是进行矿产资源预测的新思路.     

流体包裹体的研究进展

前人对流体包裹体进行了大量研究,本文在此基础上,系统阐述了流体包裹体的各种分类方案和主要的研究方法,重点介绍了包裹体在研究油气藏烃源岩排烃史、油气形成时物化条件、油气运移演化、成藏期次和时间等方面的应用,以及在矿床类型、成矿流体来源、成矿条件、成矿物质搬运及成矿机制研究中的应用新进展。大量的研究表明,流体包裹体在理论、原理和方法等各个方面都取得了很大的发展,并逐渐在地质领域发挥其重要作用,已经成为解决某些地质问题的重要手段。     

成矿流体演化与成矿物理化学

成矿流体是富含挥发分 (CO2 、CH4等 )是具有较高含盐度的特殊地质流体。本文讨论了在流体演化过程中挥发分的来源 ,指出主要来自水岩作用、有机质分解及地幔去气和岩浆 ;碱金属及卤素同样具有多来源的性质 ,以海水、含盐系淋滤、建造水为主要来源 ,含盐系重熔可以形成富含碱金属的成矿流体。流体演化过程中氢氧同位素、硫同位素的分馏主要与温度、水岩比值或硫源丰度有关。一个重要的结论是 ,成矿流体的形成主要与地质作用有关 ,而流体来源是次要的。海底热水流体的地球化学特征以高δ3 4 S值、中稀土富集及正铕异常为特征。本文总结了热水流体成矿物理化学条件 ,指出水热流体物相点 :1) 10 80℃ ,7.5× 10 8Pa水溶液与硅酸岩熔浆分熔点 ;2 )水溶液的第二个临界点是气水溶液的超临界点 (374.15℃ ,2 .2 1× 10 7Pa) ;3)水溶液的沸点 (≥ 10 0℃ ,≥ 1× 10 5Pa) ;4)水溶液的冰点 (≤ 0℃ ,1× 10 5Pa) ;5 )H2 O CO2 体系的不混溶温度点 (2 6 6℃ ,2 .15×10 8Pa[1 3 ] 等是重要的成矿相变点。     

流体包裹体研究的进展和方向

国外近十年来,在流体包裹体研究方面取得很大进展,除了在地质年会上有许多成果报道之外,专业会议更是每年召开一次（指北美流体包裹体会议和欧州体包裹体会议）,报道了大量最新的有关包裹体的研究成果。本文将从４个方面评述国外近年来流体包裹体的研究进展：即人工流体包裹体及Ｐ－Ｔ－Ｖ－Ｘ属性;流体包裹体的成分分析和年代学;流体包裹体在金矿及其他矿床研究中的应用和利用流体包裹体寻找石油。     

Influence of Pore Fluid Chemistry on the Mechanical Properties of Clay-Based Materials

The producers of nuclear waste, within all countries exploring options, including Canada, have determined the long-term solution to be a deep geological repository. In the Canadian concept, within the deep geologic repository a number of clay-based barriers will separate the containers from the surrounding geosphere. Following placement the surrounding groundwater will infiltrate into the repository. In order to analyze the performance of the repository under very complex conditions, accurate material properties are required. The chemistry of the host rock is an important aspect as the behaviour of clay-based barrier materials could be affected by the saturating saline groundwater. This paper investigates the saturated mechanical behaviour of light backfill (composed of 50 % silica sand and 50 % Na-bentonite clay) and dense backfill (composed of 70 % crushed granite, 25 % glacial lake clay and 5 % Na-bentonite clay) and the quantifying the effect of pore fluid chemistry on the strength and compressibility behaviour of the materials. The results indicate that light backfill behaviour is strongly influenced by its pore fluid chemistry while dense backfill shows limited effects. The material parameters of light backfill and dense backfill are interpreted for input into numerical simulations. These results and interpretation enrich the understanding of the mechanical response of light and dense backfill, two components of the sealing system of the Canadian deep geologic repository.     

角质型金珊瑚与黑珊瑚的宝石学特征研究

采用常规宝石鉴定方法、偏光显微镜、X射线荧光光谱仪、光栅光谱仪及红外光谱仪对未处理和覆膜处理的角质型金珊瑚、黑珊瑚样品的宝石学特征进行了测试研究。结果表明,该珊瑚样品的实测折射率为1．4851．505,密度为1．3361．349g／cm^3;其横截面呈同心环状结构,纵切面呈粗细不均的纤维结构,证明其横纵空间生长的机理;样品的主要化学成分为纯有机质,主要化学元素为I,次要的Cl,Br,S和Ba,少量Si,Ca,Mg,Na以及微量元素Zn,Ti,Mn,Cu,V等,未出现Fe;耐酸蚀实验表明,样品在HCl和HNO3中不溶,在H2SO4中可缓慢溶解;样品的红外光谱具有3组弱-中-强特征吸收峰,表明其存在一系列氨基酸等有机成分。     

珊瑚礁岩石磁学、环境磁学和磁性地层学研究进展

本文系统总结了珊瑚礁的岩石磁学、环境磁学和磁性地层学研究,尤其是磁性矿物类型、来源以及磁学性质对气候的响应等方面的成果,归纳出珊瑚礁磁性矿物的主要类型为:磁铁矿、磁铁矿或磁赤铁矿的混合物、碎屑钛磁铁矿颗粒等,且磁性矿物的粒径从单畴到多畴都有分布.关于磁性矿物的来源,目前存在以下3种观点:磁性矿物主要来自海水中含有的陆源物质;微生物成因;火山碎屑矿物成因.在气候响应记录方面,珊瑚礁的环境磁学参数与其他方法相结合,可以很好地指示气候的冷暖状态、大陆输入通量、火山或地震活动,以及海啸灾难等重大突发构造活动或气候事件.综上,珊瑚礁中的磁性矿物类型和来源多样,因此需要采用磁学与非磁学方法进行多学科交叉研究,才能更深入探讨其磁性特征对气候事件的响应与记录.     

青藏高原大气降水和气溶胶化学特征研究进展

近10 a来青藏高原大气降水和气溶胶化学研究取得了显著进展,特别是结合冰川考察和冰芯研究工作,在高海拔冰川区获得了一批降水化学资料.回顾了早期青藏高原大气降水和气溶胶化学研究的背景,从高海拔冰川区降水化学的区域分布、季节变化、全球对比以及台站降水和气溶胶化学等方面综述了近年来该领域的研究成果,并对其研究前景进行了展望.     

聚合物钻井液防塌机理的试验研究

在试验研究的基础上对比了无机聚合物硅酸盐和有机聚合物——聚乙烯醇（PVA）、部分水解聚丙烯酰胺（PHPA）、非水解聚丙烯酰胺（PAM）和聚丙烯酸钾防塌能力的大小；由试验得出吸附成膜速度的快慢和保护膜的致密程度是决定钻井液体系防塌能力的关键因素；钻井液体系的防塌能力是无机聚合物和有机物质协同作用的结果；部分水解聚丙烯酰胺钻井液体系的防塌能力较非水解聚丙烯酰胺钻井液体系的防塌能力强；Na-CMC和PHP的加入可提高吸附膜的致密性及体系的防塌能力。     

甘肃省鹿儿坝金矿流体包裹体研究:对流体演化和成矿机制的探讨

西秦岭地区矿产丰富,金资源储量巨大.国内学者对于该区域的众多金矿床开展了大量成矿流体性质及来源的研究工作,但是并没有形成统一的认识;此外,西秦岭礼(县)—岷(县)成矿带,合作—鹿儿坝—崖湾金、汞、锑多金属成矿亚带的成矿流体研究工作比较薄弱.鹿儿坝金矿床为该成矿带的一个代表性金矿床,其赋存于三叠统浊积岩建造中,属于微细粒...     

绿色分析化学技术的研究进展

绿色分析化学技术已成为国际分析化学的前沿,其目标是利用以好的方法和原理,尽量不用或少用有在化学试剂,将环境污染减少到最低限度,目前的研究主要集中于环境友好的样品处理和富集技术,如微波消解、微波萃取、超临界流体萃取、固相萃取、固相微萃取和膜萃取等,以及绿色分析技术,如用开发仪器的功能来消除干扰,从而取代使用掩蔽试剂,将不机相测定变为水相测定等,文章对上述内容进行了综述,引用近期文献５４篇。