浙江省常山县上震旦统西峰寺组碳酸盐的δ13C和δ18O测定

作者对浙江省常山县三里亭北九家坞的上震旦统剖面的碳酸盐系统采集的54个样品,作了碳、氧稳定同位素的分析。其中δ¹³C除4个外几乎全为正值,平均值2.16%,这与前人提到过的文德期以δ¹³C负迁移为特征的结论不符。离散变为9.0。最大负峰值出现在剖面近中部的磷块岩层中,可能与海流状况的剧变有关。δ¹⁸O除最末两个为小的正值外,几乎全为负值。     

雾水的D和18O同位素研究进展

凝结水的D、¹⁸O同位素研究目前主要集中在雾水方面,露水和土壤吸附水的相关研究仍属空白。由于形成时的温度较高,大多数雾水的D、¹⁸O同位素较当地雨水富集,但不同类型雾的同位素特征存在差异。平流式海洋雾为单级的蒸发—冷凝封闭循环系统的首次凝结,D、¹⁸O同位素较当地雨水显著富集;热带云雾林中的地形雾与降雨同时发生,且水分源于同一云团,δD、δ¹⁸O值差异较小;内陆辐射雾因部分水汽源于当地水分的再循环,过量氘和δD、δ¹⁸O值高于降雨。目前有少量研究用D、¹⁸O同位素指示雾水对植被、地下水和地表径流的补给作用,但以定性分析为主,基于端元混合模型的定量评价极少。露水和土壤吸附水的稳定同位素研究是干旱区凝结水研究的重要方向;D、¹⁸O同位素与其它同位素或化学指标的结合有助于促进凝结水生态水文效应的研究进展;短间隔、高密度的长期观测和用于稳定同位素分析的凝结水采样器的设计是需要进一步开展的工作。     

关中地区2万年以来黄土序列中蜗牛化石及其有机质的14C AMS测年初探

前人在黄土—古土壤地层的¹⁴C年代学研究中,探讨了不同测年物质的可靠性,但不同物质组分获得的年代差异较大,这是由于选用的样品不符合定年条件,所以选择可靠的样品组分和有效的前处理方法显得尤为重要。对关中地区2万年以来黄土序列中有机质、花粉浓缩物和蜗牛化石进行了AMS¹⁴C年代学研究。运用现生蜗牛壳体的AMS¹⁴C测定来校正化石蜗牛的年龄,结合剖面中孢粉浓缩物、土壤有机质的AMS¹⁴C年代学对比研究,发现蜗牛化石壳体的文石可以提供较可靠的年代数据,为¹⁴C测年的可靠性研究提供了一种可能的途径。     

贵州龙动物群产出层位碳氧同位素研究

贵州龙动物群是二叠-三叠纪大绝灭后海洋生态系统辐射发展阶段最晚期的典型代表,为了解其古环境信息,对贵州省兴义地区顶效及周边产地开展了精细剖面测量,采集碳酸盐岩进行了全岩碳氧同位素测试。测试结果显示：泥麦谷剖面δ¹³C值分布范围-6.3‰~2.6‰,δ¹⁸O分布范围在-5.7‰~-1.2‰;谢米剖面δ¹³C值分布范围在-4.5‰~2.5‰,δ¹⁸O在-5.7‰~-1.2‰;坝尾剖面δ¹³C值分布范围在0.5‰~2‰,δ¹⁸O在-6.4‰~0.1‰;顶效剖面δ¹³C值分布范围在-4.3‰~2.1‰,δ¹⁸O在-7.3‰~-2.5‰。根据碳氧同位素数据相关性分析显示泥麦谷、谢米、坝尾剖面的同位素值受后期成岩作用影响较小。在泥麦谷、谢米及顶效贵州龙动物群产出层位下段均出现明显的δ¹³C负异常,与低水位时期海洋生物快速死亡密切相关,也与火山作用存在一定的联系。由于顶效剖面受后期成岩作用影响,笔者利用泥麦谷、谢米及坝尾剖面δ¹⁸O数据对兴义地区古海水温度进行了恢复,结果显示温度分布在19~27℃,平均为23℃左右,说明当时属于温暖气候环境。     

新疆准噶尔盆地独山子泥火山天然气地球化学特征

独山子泥火山位于新疆准噶尔盆地南缘, 地处北天山山前坳陷带的独山子背斜轴部。本文通过分析独山子泥火山喷出天然气组分及其碳同位素研究, 对天然气的来源进行了判识。3个天然气样中δ¹³C₁值均在–41‰左右, C₁/(C₂+C₃)<20, 为热成因气; δ¹³C_(C2-C1)在15‰左右, iC₄/nC₄和C₂/C₃值均较高, 说明天然气曾遭受了厌氧微生物降解作用; 其中两个喷口的天然气δ¹³C_CO2值超过+10‰, 说明天然气在受微生物降解后发生CO₂还原作用二次生成甲烷, 而另外一个喷口δ¹³C_CO2值无正异常, 未发生CO₂还原作用。不同喷口相同成因天然气在储藏或运移过程中发生不同的改造作用, 说明泥火山不同喷口对应不同的天然气运移通道或储藏条件。     

低δ18O岩浆岩的成因

具有显著低于正常幔源岩浆δ¹⁸O值的岩浆岩是地球上比较罕见的一种岩石,其形成需要特殊的岩浆过程。虽然岩浆分异过程基本上不改变氧同位素组成,但水岩反应可以明显改变岩石的氧同位素组成,高温水岩反应会导致岩石的氧同位素组成显著降低,这得到了理论计算的支持。对黄石高原流纹岩和冰岛玄武岩这两个典型的低δ¹⁸O岩浆实例的长期研究发现, 在地表遭受了高温热液蚀变的低δ¹⁸O岩石部分熔融或者被岩浆同化是形成低δ¹⁸O岩浆的重要机制,这通常通过裂谷构造带破火山口的垮塌来实现。塞舌尔和碾子山代表了结晶于低δ¹⁸O岩浆的花岗岩实例,其形成需要源区有亏损¹⁸O的地壳物质参与。大别-苏鲁造山带超高压变质岩亏损¹⁸O的幅度和这些亏损¹⁸O岩石的分布面积都非常令人瞩目。对这些超高压变质岩的原岩进行氧同位素研究,能够为其这些低δ¹⁸O岩石的成因提供有力的制约。目前已经在北淮阳花岗岩中报道了具有新元古代年龄和低δ¹⁸O 值的锆石。研究显示,这些花岗岩可能经历了两次高温水岩反应,第一次导致了低¹⁸O岩浆的形成和低δ¹⁸O值锆石的结晶,第二次则进一步降低了其它矿物的δ¹⁸O值,导致了氧同位素不平衡。对这些低δ¹⁸O花岗岩的深入研究,特别是进行原位微区分析,不仅有助于我们深入认识低δ¹⁸O岩浆的形成机理,而且有助于进一步理解水岩反应中元素和同位素的地球化学行为。     

攀西宁南地区上震旦统灯影组麦地坪段C、O同位素特征和震旦系/寒武系界线的划分

对上震旦统灯影组麦地坪段的C、O同位素组成进行了分析,并根据δ13C值在剖面上的变化特征,讨论了该地区震旦系/寒武系的界线。结果表明,麦地坪段白云岩δ13C值在-3.19‰～2.86‰之间,平均值为0.10‰;δ18O值在-10.75‰～-5.17‰之间,平均值为-7.82‰。在剖面上δ13C值出现了有规律的变化,剖面下部2～21层,δ13C值均为正值,在0.04‰～1.68‰之间,平均值为0.92‰;上部23～32层,δ13C值均为负值,在-3.19‰～-1.42‰之间,平均值为-2.13‰,δ13C值存在一个显著的负漂移,变化高达4‰。麦地坪段白云岩δ13C值的变化特征与国内外同期地层非常相似,具有全球可对比性,可作为震旦系/寒武系划分的地球化学标志。     

攀西宁南地区上震旦统灯影组麦地坪段C、O同位素特征和震旦系/寒武系界线的划分

对上震旦统灯影组麦地坪段的C、O同位素组成进行了分析,并根据δ13C值在剖面上的变化特征,讨论了该地区震旦系/寒武系的界线。结果表明,麦地坪段白云岩δ13C值在-3.19‰~2.86‰之间,平均值为0.10‰;δ18O值在-10.75‰~-5.17‰之间,平均值为-7.82‰。在剖面上δ13C值出现了有规律的变化,剖面下部2～21层,δ13C值均为正值,在0.04‰~1.68‰之间,平均值为0.92‰;上部23～32层,δ13C值均为负值,在-3.19‰~-1.42‰之间,平均值为-2.13‰,δ13C值存在一个显著的负漂移,变化高达4‰。麦地坪段白云岩δ13C值的变化特征与国内外同期地层非常相似,具有全球可对比性,可作为震旦系/寒武系划分的地球化学标志。     

中国湖相碳酸盐岩碳氧同位素时空特征及其古湖泊学意义

湖相碳酸盐岩是一种分布极其广泛的陆相碳酸盐岩。中国湖相碳酸盐岩沉积始于二叠纪—三叠纪,经侏罗纪—白垩纪发展,鼎盛于古近纪,具有沉积时间跨度长、分布面积广的特征。碳酸盐岩发育方式多样,常以多个单层、薄夹层状、互层状、韵律沉积为主,也见以结核状或钙质微体化石等薄层赋存于泥岩、页岩等细粒碎屑岩中。湖相碳酸盐岩δ¹³C值介于-10.0×10^-3~+10.0×10^-3之间,多数为-5.0×10^-3~+5.0×10^-3,正负值均有。二叠系—三叠系δ¹³C发生负偏,侏罗系—白垩系先正向漂移随后负偏,古近系—新近系再次正偏,达最大值约+5.0×10^-3。氧同位素δ¹⁸O值介于-20.0×10^-3~+2.0×10^-3之间,多数为-15.0×10^-3~-0.0×10^-3,几乎全部为负值。二叠系—三叠系、侏罗系—白垩系碳酸盐岩δ¹⁸O值在-15.0×10^-3~-3.0×10^-3之间变化,古近系—新近系δ¹⁸O值明显正偏移,多数位于-10.0×10^-3~0.0×10^-3。中国湖相碳酸盐岩碳氧同位素相关性分析表明,δ¹³C与δ¹⁸O密切相关,且δ¹³C值多正值或轻微负值,指示湖泊为封闭型咸水—半咸水环境;δ¹³C和δ¹⁸O不相关,δ¹³C值为负值,指示湖泊为开放型淡水环境。     

南天山蛇绿混杂岩和中天山南缘糜棱岩的40Ar/39Ar年龄及其大地构造意义

 ⁴⁰Ar/³⁹Ar同位素年龄测定,获得南天山蛇绿混杂岩基质黑云母石英片岩单矿物黑云母的两个坪年龄分别为(370.0±4.8)Ma和(259.0±3.3)Ma;中天山南缘长英质糜棱岩单矿物黑云母的坪年龄为(250.5±7.9)Ma,二云母花岗岩单矿物白云母的坪年龄为(348.9±0.3)Ma。结合南天山古生代沉积特征和塔里木及伊犁-哈萨克斯坦板块古地磁数据的综合分析,提出南天山晚泥盆世至石炭纪早期完成向伊犁-哈萨克斯坦板块的B型俯冲,中-晚二叠世进行陆内A型俯冲造山的板块碰撞演化模式。     

IODP 311航次底栖有孔虫碳稳定同位素对天然气水合物地质系统的指示

为了探索海洋天然气水合物背景下有孔虫特征的响应,对综合大洋钻探计划(IODP) 311航次岩芯沉积物中底栖有孔虫Uvigerina peregrina和Bulimina mexicana进行了初步研究。通过对冷泉站位U1328和毗邻的非冷泉站位U1327沉积物中底栖有孔虫Uvigerina peregrina和Bulimina mexicana的显微形貌特征和碳、氧稳定同位素测试等,证实有孔虫壳体未受到后期成岩作用的改造和自生碳酸盐岩的交代影响,有孔虫壳体的碳稳定同位素呈现明显的负偏。其中U1327站位中U.peregrina δ¹³C为-0.67‰～-2.75‰（PDB）,B.mexicana δ¹³C为-0.51‰～-1.52‰（PDB）;U1328站位中U.peregrina δ¹³C为 -0.72‰～-2.71‰（PDB）,B.mexicanaδ¹³C为 -0.58‰～-1.45‰（PDB）。底栖有孔虫壳体的碳稳定同位素负偏成因可能与水合物不稳定分解释放的甲烷厌氧氧化作用和食物源有关,因而可较好地指示海底天然气水合物系统地质背景。     

华南 Pc－C 过渡期深水相剖面的碳、氧同位素记录

本文对湘西三岔、杆子坪与贵州织金3个震旦纪－早寒武世深水相剖面进行了系统的碳氧同位素研究，研究表明，这3个剖面下寒武统底部都出现明显的δ13C负漂移。其δ13C在剖面上的变化规律与全球浅海相碳酸盐部面相似。这可能是下寒武统海洋生物产率的降代而导致沉积碳酸盐的δ13C负漂移。     

不同实验条件对早新生代沉积物有机碳同位素的影响

利用沉积物中有机质碳同位素相对丰度变化重建古环境、古植被已成为有效的方法和手段, 然而由于实验方法、所用仪器及测试环境不同, 使有机碳同位素测量结果与真实值之间存在较大偏差。对于年代较老地层的样品来说, 影响其有机质碳同位素的因素更为复杂, 而实验条件的研究相对较少, 从而限制了有机碳同位素在老地层中的应用。为此, 我们以早新生代沉积物为对象, 针对实验材料、不同仪器和实验温度等可能影响实验结果的因素进行了系统的对比实验分析。结果表明: (1)PC离心管在低温环境下对样品δ¹³C值无影响, 与利用玻璃烧杯的结果没有差别。(2)EA-IRMS在线技术整体比MAT-252离线技术δ¹³C值高2‰~4‰, 氧化温度和仪器测试环境的不同是导致偏差的关键。(3)对于老地层样品来说, 850℃的氧化温度不能使其完全氧化, 平行样品结果的重现性较差, 说明样品氧化没有达到稳定状态, 随着氧化温度的升高, δ¹³C值有偏正的趋势; 1020℃能使其完全氧化, 平行样品测试结果重现性较好, 达到稳定状态。(4)含石膏样品进行测试时, 应注意及时去除石膏加热时产生的水汽, 以减少水汽的不利影响。     

中国南部睦化剖面泥盆纪/石炭纪界线处δ~(13)C异常的意义

中国南部贵州省的睦化剖面是国际泥盆纪/石炭纪三个界线层型候选剖面之一。虽然地层和古生物的资料已有发表,但稳定同位素的研究尚未做过。睦化剖面详细的δ~(13)C和δ~(18)O的分析结果揭示,在Siphonodella crenulata牙形石带底部存在一个有意义的短暂δ~(13)C负异常,其值为—8～9‰。这是首次在泥盆纪与石炭纪界线处发现的δ~(13)C负异常,这类似于二叠纪/三叠纪界线、白垩纪/第三纪界线 前寒武纪/寒武纪界线报导的δ~(13)C异常。因     

中东亚干旱半干旱区C3植物δ13 C值的分布 及其对气候的响应*

植物化石和土壤中的有机质碳同位素指标常用来反映古气候的变化,然而碳同位素这个指标在特定地区反映气候的定量关系缺乏检验。研究剖面选择自中国的秦岭(34°14'24″N,106°55'30″E)到蒙古人民共和国北部,接近贝加尔湖地区(51°35'08″N, 100°45'49″E)的研究剖面线,选择了3种C₃植物(Artemisia scoparia, Ajania achilleides 和 Artemisia frigida),在剖面线上沿南北方向上每隔4'到5'采取一个样点,共选取161个C₃植物茎叶样品进行了δ¹³ C值测定。同时收集了剖面线附近气象站的降水、气温等资料,用插值方法得到每个采样点的气温、降水数据。分析表明:C₃植物的δ¹³ C值分布范围为-30 ‰ ~-22 ‰ ,其平均值为-26.81 ‰ ,该平均值较全球C₃植物δ¹³ C平均值偏正。通过对比C₃植物δ¹³ C与年均温、年均降水量、生长季节的干燥度等随纬度的变化规律,发现C₃植物δ¹³ C、年均降水量、生长季节的干燥度有非常一致的变化趋势,而C₃植物δ¹³ C和年均温不具有一致性。通过一元回归分析也同样发现C₃植物δ¹³ C与年均降水量呈线性负相关关系(y=-0.0077x-24.838,n=161,R²=0.4418,p=0.01),与生长季节的干燥度呈线性正相关关系(y=0.7328x-28.806,n=161,R²=0.3685,p=0.01),而与年均温度没有明显的相关关系(y=-0.0461x-26.756,n=161,R²=0.0232,p=0.01)。在本研究区C₃植物δ¹³ C对年均降水量和生长季节的干燥度响应十分显著,而对温度的响应不明显。研究区具有明显的降水和温度的梯度分布特征,是验证植物碳同位素与气候关系的理想场所,而土壤中的有机质碳同位素与其地面上的植物碳同位素息息相关。研究也说明,在本研究区或其他气候植物组合相似的地区可以利用古土壤中的有机质碳同位素来定量或半定量地反映古气候的变化。     

贵阳地表水—地下水的硫和氯同位素组成特征及其污染物示踪意义

喀斯特地表水和地下水的交换活跃,地下水系统容易受到地表污染物的污染。为了解喀斯特城市地表水—地下水系统污染特征和污染物质来源,对贵阳市地表水、地下水、雨水和城市排污污水的硫同位素和氯同位素组成变化进行了研究。贵阳市不同类型水体的δ³⁷Cl值在-4.07‰～+2.03‰之间变化,δ34SSO4值变化为-20.4‰～+20.9‰。大气输入物质和城市排污污水的δ³⁷Cl、δ³⁴S及Cl^-/SO₄^2-比值与地表水和地下水的不同,稳定硫和氯同位素的结合研究为示踪地下水污染物来源提供了有效研究手段。贵阳市地下水中的Cl^-和SO^₄2-至少有4种来源,人为活动通过城市排污和大气输入向地下水系统大量输入了硫酸盐和氯离子。      

塔里木盆地玛扎塔格第四纪沉积环境演变及构造学意义

塔里木盆地腹地玛扎塔格地区最近发现了完好出露的新生代连续沉积地层,其中第四系主要为细粒湖相沉积,从而提供了最新的来自盆地内部的古气候古环境研究载体。在详细野外考察基础上,沿厚约140m的剖面采集两百多块样品,本文报道了野外考察结果和样品碳氧稳定同位素数据,以期初步探讨盆地新生代晚期环境变化及相应的构造意义。中更新世气候转型期在玛扎塔格地区有清楚显示,主要表现为沉积组合的显著不同,湖相沉积物氧碳同位素数据(δ¹⁸O和δ¹³C)则呈现周期性波动震荡特征,并呈现出明显的反相关特征,尤其剖面最上部出现显著的δ¹⁸O负偏和δ¹³C正偏,可能暗示了一次较为极端的气候异常事件,或说明冰雪融水的影响逐步加深,说明积雪源区向沉积区的扩展。玛扎塔格地区广泛发育的第四纪湖相沉积和山前地带沉积特征明显不同,说明了区域构造运动的显著不均一性,作为西昆仑北缘冲断带的前锋部位,玛扎塔格断裂的最新活动时间为更新世晚期或全新世,且目前可能仍在持续进行。     

羌塘盆地双湖地区早中侏罗世过渡期碳同位素波动及成因研究

藏北双湖县巴岭乡地区出露一套深水相黑色页岩地层,包括下侏罗统曲色组和中侏罗统色哇组二个组地层单元。根据菊石化石控制的生物地层时代,下伏曲色组划归Pliensbachian-Toarcian 阶,上覆色哇组级代表Aalenian-Bajocian 期沉积,二者之间为连续沉积,是目前西藏特提斯域菊石化石控制程度最高的中下侏罗统地层。野外实测了索布查J₂/J₁界线剖面,按2m间距采集了148件样品,室内开展了无机碳(δ¹³C_carb)和有机碳(δ¹³C_kero)分析,目的是揭示早侏罗世末期到中侏罗世初期这一时段的古海洋演化过程。研究结果表明,曲色组沉积期古海水δ¹³C_DIC偏正,而色哇组δ¹³C_DIC偏负,J₂/J₁界线上下δ¹³C_carb值显示阶步式负向偏移的特点。根据相关分馏方程计算,Toarcian期海洋浮游植物繁盛,δ¹³C_DIC偏正_,海水营养盐NO₃浓度偏低,而Aalenian期海洋浮游植物衰减,δ¹³C_DIC偏低,NO₃浓度升高。沉积有机质或干酪根碳同位素δ¹³C_kero在J₂/J₁界线上下与δ¹³C_carb变化趋势一致,也具有由高值逐渐偏低的特点,但δ¹³C_carb和δ¹³C_kero变化曲线的波峰和波谷并不同步,这是因为海源和陆源有机质相对含量高低变化所致。文中根据碳同位素质量平衡方程,定量的描述了索布查界线剖面陆源和海源有机质比例的变化过程,讨论了曲色组和色哇组烃源岩在油气勘探中的意义。     

广东凡口铅锌矿床赋矿地层稳定同位素研究

广东凡口铅锌矿床是中国著名的大型铅锌矿床。在凡口矿区新发现有类似奥陶系岩性的地层,与寒武系一起构成矿区的浅变质基底,其δ¹³C_V-PDB值为-6.5‰、δ¹⁸O_V-SMOW值为14.9‰,在矿区各地层中最小,受热液作用影响最弱,主要受岩性影响。由深至浅,泥盆系地层的δ¹³C_V-PDB、δ¹⁸O_V-SMOW值逐渐增高、⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值逐渐减小,该段岩层的主赋矿层位（D₂d和D₃t）δ¹³C_V-PDB接近零,δ¹⁸O_V-SMOW在18‰左右,稳定同位素的变化除受岩性影响外,主要受后期热液蚀变作用的影响,为成矿提供了一定的前提条件。石炭系（C₂ht）白云岩的δ¹³C平均值为2.17‰,δ¹⁸O平均值为21.9‰,与其他层位性质明显不同,为矿区的盖层。     

用树轮δ13C重建1685年以来的大气CO2浓度变化趋势

对采自浙江西天目山地区的3株柳杉树盘,交叉定年后,测定了3株树轮^δ13C的年序列,分析了3株树轮^δ13C序列中所含的共同环境变化信息。用二项式拟合法去除气候因素引起的3个^δ13C序列的高频变化,得到3个低频变化序列。分析了theLowDome冰芯记录的大气CO₂浓度与树轮^δ13C序列低频变化趋势的关系,建立了相应的转移函数,重建了天目山地区1685年以来大气CO₂浓度变化。结果表明:用3株树轮^δ13C序列重建的结果有较好的一致性,并与南极冰芯的记录及前人研究结果有很好的吻合。这一结果表明用同一地区不同树木个体的树轮^δ13C序列的低频变化序列可以重建出基本一致的大气CO₂浓度变化历史。