稳定碳同位素在第四纪古环境研究中的应用

文章对陆相沉积物、湖沼相沉积物以及脊椎动物牙齿中的δ13C研究作了系统的综述,特别对存在的问题提出了一些看法,认为黄土-古土壤序列中有机质δ13C与碳酸盐δ13C变化趋势相反的原因是CO2与碳酸盐交换平衡时的分馏系数在古土壤堆积时和黄土发育时不一致造成的;陆相沉积物的有机质δ13C较碳酸盐δ13C能更加直接地反映沉积时地表植被状况,陆相沉积物的碳酸盐δ13C在古生态中的应用还有待于对它的形成机制和形成过程进行进一步的研究;我国黄土高原末次冰期的气候不利于C4的生长.文章强调古环境、古生态研究应该从现代过程入手,了解现代植物δ13C与气候参数的关系以及现代C4植物的分布规律.同时还认为分子化石的稳定同位素研究这一新研究手段将会给第四纪研究带来更新的活力.     

元素碳碳同位素在古环境研究中的应用

元素碳几乎完全来源于植被的燃烧,长期广泛地分布于大气、土壤、沉积物、岩石、水体和冰体等自然界载体中,记录了大量的古环境信息。利用元素碳碳同位素(δ13CEC)指标来反映古气候、古植被信息是将元素碳应用到古环境研究的一个重要方面,本文通过总结国内外学者利用δ13CEC指标进行古环境研究的现状,总结出对于"直接利用δ13CEC指标进行古环境恢复"这一关键问题还存在不同认识。燃烧前后物质的碳同位素是否发生变化是利用δ13CEC进行古环境研究时需要考虑的一个重要问题,国内外学者近20年来对C3、C4植物开展了大量燃烧实验,主要结论是C3植物燃烧前后物质的碳同位素变化(Δδ13C)较小,在±1‰以内,而C4植物变化范围较大,在0‰～-9‰之间;此外,文中还讨论了元素碳外源输入等可能影响δ13CEC指标的因素。建议在利用δ13CEC指标进行古环境重建之前,有必要对δ13CEC进行详细的基础研究工作,进一步研究表土δ13CEC与地表植被相关性以及元素碳外源输入等问题。     

中国黄土高原沉积物稳定碳同位素指标在古植被环境研究中的进展

重建古植被、古气候演化历史一直是地质学领域的研究热点,恢复晚新生代以来古植被环境变化不仅可以加深气候驱动机制的理解,而且可以更准确地预测未来气候变化趋势。黄土沉积中不同载体（如土壤总有机碳、次生碳酸盐、正构烷烃和黑碳等）的稳定碳同位素组成响应植被和气候变化,被广泛应用于古植被环境研究。然而,黄土沉积中不同碳同位素组成的影响因素复杂等又在一定程度上限制了指标的准确性及不同指标间的相互印证。分析中国黄土高原22个典型沉积剖面约2500个样品的总有机碳稳定碳同位素（δ¹³C_TOC）与磁化率数据表明,二者具有复杂的时间、空间特征。约100ka以来,绝大部分剖面δ¹³C_TOC与磁化率的相关性较好,指示夏季风强盛时C₄植物增多。但在更长时间尺度上,要充分考虑δ¹³C_TOC分馏和区域气候差异的影响。空间演化上,现代季风-非季风区分界线附近的剖面δ¹³C_TOC与磁化率的相关性极高（R²>0.7,p < 0.001）,可能指示该区域植被对季风强弱变化十分敏感。综合对比灵台、蓝田、白水等6个剖面的次生碳酸盐碳同位素记录（δ¹³C_PC）,将该指标用于黄土高原地区古植被比例重建时,首先要修正大气CO₂的影响,也可利用黄土序列δ¹³C_PC记录来进行重建古大气pCO₂等新的研究。目前,正构烷烃单体碳同位素（δ¹³C_n-alkanes）相关记录较少,研究发现该指标可较好地指示植被演化,渭南剖面的δ¹³C_n-alkanes记录呈现出与古温度、古降水等气候指标较好的一致性,但样品提取困难也阻碍了δ¹³C_n-alkanes的深入研究。黑碳稳定碳同位素（δ¹³C_BC）更多反映的是燃烧植被信息,在以草本和灌木植被类型为主的区域与δ¹³C_TOC记录更为一致,可以较为准确地指示生长植被类型的变化。

     

稳定同位素在农业地质和环境地质中的应用研究

<正> 随着科学技术的发展,同位素质谱测试水平不断提高,稳定同位素在农业地质、环境地质等应用科学方面的研究也已开展,并取得了不少成果。稳定同位素在农业地质上的应用研究在农业生产活动中,一般认为,化肥施用得越多,农作物越增产,其实不尽然。盲目施用过量的化肥,不仅违背土壤地球化学规律,不利于土壤改良,而且有时农作物不但没有受益,反而污染了水体,破坏了土壤结构,造成无法挽救的危害。近年来,人们把稳定同位素示踪技术应用在农业地质上,取得了可喜的成果。在国外,大多的研究是围绕农作物对氮肥的吸收利用及氮元素或其他营养液在农作物体内     

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。     

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。     

《沉积地球化学应用》讲座(六) 第六讲 稳定同位素在古环境研究中的应用

按照R.C.Selley的意见,沉积乃是“在物理上、化学上和生物上均有别于相邻地区的一块表面”。而要认识古环境,必须要通过这些在物理上、化学上和生物上有差别地区的沉积物的研究才有可能。在自然界中稳定同位素的分馏作用,常常和这些物理、化学和生物因素有关,因此有可能籍助古沉积物中稳定同位素的分馏特点来判断环境。近几十年来在这方面已进行了许多研究,有的已经取得长足的进步。     

土壤次生碳酸盐碳氧稳定同位素古环境意义及应用

土壤次生碳酸盐碳氧稳定同位素特征是反映古气候与古环境的重要代用指标,其碳氧稳定同位素组成分别受土壤CO2中C同位素组成和大气水的O同位素控制。在一定深度的土壤中,土壤次生碳酸盐δ^13C就主要受当地植物类型(C3植物和C4植物等)控制。土壤次生碳酸盐样预处理中剔除土壤中原生碳酸盐以及有机物污染尤为重要。土壤中次生碳酸盐C、O稳定同位素地球化学在土壤发生学、古气候恢复、古生态重建以及全球变化研究中应用日益广泛,但解译时可能受应用年代范围、成岩作用、原生和次生碳酸盐混杂、土壤碳酸盐多元发生等因素影响,其应用机理和范围还需进一步探讨。     

环境同位素在水循环研究中的应用

环境同位素广泛存在于自然界水体中,在降水、地表水、地下水、土壤水和植物体内相互转化的水循环过程中,同位素的分馏效应导致不同水体具有不同的同位素含量。利用不同水体同位素含量之间的差异,可研究它们之间的相互转化方式及转化量。介绍了环境同位素在大气降水和降水-地表水-地下水“三水”之间转化中的研究进展,并阐述了其在水循环应用中存在的问题及应用前景。     

陆生蜗牛壳体碳氧同位素在古环境中的应用综述

陆生蜗牛壳体碳、氧稳定同位素组成分别受蜗牛生长时期植被中碳同位素组成和大气水中氧同位素组成的控制,已成为古气候和古环境重建的重要代用指标.本文详细介绍了蜗牛壳体碳酸盐碳、氧同位素古气候重建的指示机理、样品预处理方法及其在14C测年、古气候和古植被研究中的应用现状.在此基础上讨论了蜗牛壳体碳酸盐碳、氧同位素古气候解释中存在的问题,介绍了该领域未来的研究方向与趋势.     

稳定同位素地球化学及其在矿床研究中的应用

第四讲 硫同位素地球化学(续) (五)硫同位素分镏的动力学效应 前面讲的是硫同位素分馏的热力学效应,它叙述了在达到平衡条件下,各物相间硫同位素的分馏及物理化学环境(温度、氧逸度、酸碱度等等)对硫同位素分馏的影响,本节将讨论在运动过程中,同位素的物理化学性质差异所引起的同位素分馏效应——动力学效应。     

稳定同位素在水文学领域中的应用

0 引言 水资源是人类赖以生存和发展的基本物质条件之一,当前,水资源短缺和水环境恶化已成为全球性的大问题,与之相关的问题影响着亿万人的生活.     

稳定同位素地球化学及其在矿床研究中的应用

自然界千差万别的各种物质、我们研究的种种岩石与矿物都是由九十多种元素构成的,赤铁矿(Fe_2O_3)、磁铁矿(Fe_3O_4)是由氧(O)及铁(Fe)两种元素构成的,每一个元素由于其原子核及外电子层结构不同而性质有差异。同位素则是其原子核中质子数相同而中子数不同的一些元素。一个元素可以有一个或几个同位素,例如氧有O~(16)、O~(17)、O~(18)三个同位素。一个元素的不同同位素的原子核内质子数相同,因此核的正电荷数相同,外电子壳层的电子数及其结构相同,它们的原子序数相同,在元素周期表中处     

稳定同位素地球化学及其在矿床研究中的应用

第三讲 硫同位素地球化学 许多金属元素,首先是有色金属在矿床中主要呈硫化物态存在,因此探讨这些金属,矿床的成因时,硫同位素地球化学的研究是极为重要的,事实上硫同位素地球化学到目前为止确实也是稳定同位素地球化学中研究得最详细的,除了岩石、矿石、矿物,自然水等地质体中硫位素的比值已累积了大量数据以外,还进行了不少硫同位素地球化学的实验工作,理论上的总结、讨论也较多。它在阐明矿床的成矿物质来源,确定成矿溶液的物理化学条件,研究它们在空间与时间上的演化过程等方面获得了不少成果。     

同位素在环境科学研究中的应用

同位素在环境科学研究中的应用已十分广泛,本文介绍了同位素在水文地质、环境保护和监测及古气候、古环境研究中的应用原理及部分研究成果.     

环境同位素技术在地下水研究中的应用

简要介绍了环境同位素技术的应用原理,综述了目前国内外常用的稳定同位素与放射性同位素的具体应用。提出稳定同位素主要用于分析地下水的来源组成与循环途径等;放射性同位素主要用于地下水测年与示踪的研究。最后总结了环境同位素在我国地下水研究中应用的主要问题。     

环境同位素在水文地质和环境地质研究中的应用

氢和氧的稳定同位素作用为水起源的标记业已成为水文地质学和环境地质学的重要工具，被用来定量评价自然界的许多水文地质学和环境地质过程。但是，难点是标记的确定，14C作为时钟可用于测定地下水年龄。然而，放射性碳是一个难于掌握的工具。困难是确定补给水到达潜水面时14C的初始放射性。     

运用碳稳定同位素进行底栖生物组合环境古盐度的比较研究

从葡萄牙卢西塔尼亚盆地侏罗纪生物底栖组合的化石中选取了５４件样品用作碳稳定同位素成分测试，分析其古盐度。按这种方法所恢复的古盐度数据和按底栖组合分析所得到的古盐度能够较好地吻合，由此可作下列结论：（１）尽管化石壳体的原始稳定同位素值可能会受到成岩作用、生物效应、温度差异等因素的影响，但碳稳定同位素值与氧同位素值相比，其重结晶作用产生的成岩影响很小，生物效应却是非常明显地表现于双壳类壳顶区和壳缘的碳同位素值的差异。（２）碳同位素的古盐度表明，葡萄牙卢酉塔尼亚盆地在侏罗纪时曾是一半咸水海湾，其水体含盐度低于２４‰。，所以生物组合中以机会种和半咸水地方性种占优势。（３）机会种分布于中盐至高半咸水的盐区域，而大部分地方性半咸水种局限于中盐度域．（４）卢西塔尼亚盆地晚侏罗世的牡蛎类生存于真盐和高半成水域，定量的盐度研究可能提供牡蛎类自中生代以来对盐度的适应演化。（５）卢西塔尼亚盆地晚侏罗世双壳类虽然属于半咸水属种，但仍然具有厚壳体大的特征。