泥炭样品的AMS 14 C年龄测定: 全样、植物残体和孢粉浓缩物*

沉积物¹⁴ C的年龄测定一直是第四纪年代学研究的热点。文章对中国干旱、半干旱地区的内蒙古库伦泥炭剖面的泥炭全样、植物残体和孢粉浓缩物进行了AMS ¹⁴ C测年比较研究。从泥炭沉积物中提取用于AMS ¹⁴ C测年的孢粉浓缩物的关键步骤包括:过筛(125μm,63μm和10μm),重液浮选(比重1.9)及在180倍的体视显微镜下进行手工挑选。测年结果表明:孢粉浓缩物的测年值比同一层位的泥炭沉积物全样或植物残体的测年值老225~340年; 植物残体与孢粉浓缩物的测年结果较为接近。但是,距地表24~27cm处孢粉浓缩物给出了610~780A.D.的年龄值,远老于其下样点的年龄,而泥炭全样为现代样品,二者相差1255年,这可能与该样品孢粉纯度较低、掺杂有一些老碳物质燃烧后形成的微粒杂质有关。因此,提高孢粉纯度对孢粉浓缩物¹⁴ C测年至关重要。     

黄土剖面古土壤和生物化石14C测年对比

精确、可靠测定古土壤和生物化石年代是重建环境变化过程、探讨人地关系的关键.研究古土壤中不同组分年代的异同对于分析土壤中碳附存状态和碳储存库十分重要.对甘肃省榆中县境内兴隆山典型黄土剖面采集的动物化石、土壤无机质、土壤有机质3个样品进行常规14C和AMS测年,发现同一地层相同点样品不同组分的测年结果相差悬殊,样品无机质比其有机质年龄(3 682±70)a偏老2 624 a.对其14C测年可靠性对比分析发现,常规14C和AMS对骨骼和牙齿化石测年相差仅为13 a,校正为日历年后几乎相等,认为实验室产生的误差很小,而碳的来源、组成及其"死碳"混入的比例是影响测年结果的主要因素.化石年龄与土壤有机质年龄之间的差别,揭示该剖面可能存在持续时间达千年以上的沉积间断.由于同一层位骨化石、土壤有机质、土壤无机质14C测年结果差异,在进行化石年代确定、考古及古文明研究、生态植被恢复、土壤无机碳存储库研究中,年龄的界定应选择相应的测年数据.     

柴达木盆地察尔汗贝壳堤剖面年代学研究*

利用常规¹⁴ C、加速器(AMS)和²³⁰ Th等测年方法,对位于青藏高原东北部柴达木盆地察尔汗古湖贝壳堤剖面化石贝壳、湖泊沉积(包括现代沉积)样品有机质(包括碱性残留和胡敏酸组分)、碳酸盐(CaCO₃)和剖面顶部石盐(NaCl)晶体在不同实验室进行了系统的实验研究,探讨了不同样品测年结果的可靠性和精确性,并通过与已有研究结果的对比,对柴达木盆地贝壳堤剖面记录的察尔汗古湖高湖面演化历史进行了探讨,得出察尔汗古湖高湖面形成于约39.7~17.5 ¹⁴ C kaB.P. ; 研究证明柴达木盆地沉积物中有机质含量很低,且主要来源于菌藻类等低等藻类和微生物,受老碳和溶解物质影响强烈,因此必须经过多种方法综合测年才能比较可靠地确定所测样品的形成年代; 测年结果的不确定性不仅来源于样品自身元素(同位素)的特性和沉积过程中再沉积作用的影响,也可能源自于放射性¹⁴ C产生过程的不稳定性; 对比发现贝壳化石老于同层位有机质¹⁴ C年龄15~18ka,这可能与柴达木盆地所处的特殊地理位置和巨大的古湖泊面积及水体有关; 同时,不平衡铀系测年在确定开放体系矿物晶体年代应用中的可靠性尚须进一步深入分析,其机理也还需要探讨和实验研究。     

湖泊沉积物的14 C和光释光测年* ——以固城湖为例

富含有机质的湖泊沉积物被认为是¹⁴ C测年建立古环境记录年代标尺的理想材料,光释光测年方法近年开始应用于水成沉积物的定年。应用¹⁴ C和光释光两种方法对江苏固城湖湖心钻孔岩芯进行了年龄测定,结果表明全样有机质的¹⁴ C年龄与石英的光释光年龄存在系统差异,后者较前者年轻约2000年。系统光释光测年研究排除了光释光年龄低估的可能性,所以,二者的差异可能是湖泊沉积物碳库效应的反映。     

14C-AMS测年在考古学中的应用

14C加速器质谱(14C-AMS)测年技术具有测量精度高、速度快以及样品需求量少的特点,为考古年代学研究提供了一种新的途径.通过对中国考古学中的一些断代难题,例如夏商周断代工程、城头山遗址的环境考古、江西瑞昌铜岭冶铜遗址的14C-AMS测年分析,以及周原黄土地层学与年代学相结合的研究,总结了14C-AMS测年技术在提供可靠的年代、解决考古年代学中微量样品的测年难题方面,具有不可替代的优势.指出考古学的研究既要与地层学相结合,更重要的是与现代高灵敏度的测年技术相结合,并认为14C-AMS测年将成为未来中国考古年代学研究的一个重要方向.     

孢粉浓缩物在AMS 14C测年研究中的应用及展望

可靠的¹⁴C测年材料是建立高精度年代序列的前提。在陆生植物残体缺乏的沉积类型中或某一沉积层位,利用其他¹⁴C测年材料可能会影响测年结果的精度。而陆生植物孢粉广泛存在于各类地质载体中,利用其浓缩物定年是解决这一问题的途径之一。文章综述了不同沉积类型孢粉浓缩物的提取方法及其测年结果的验证;成功提取了秦岭太白山高山湖泊大爷海表层沉积物中的孢粉浓缩物,其AMS ¹⁴C定年结果与全有机质年代对比表明高山封闭湖泊孢粉浓缩物能够提供较为可靠的年代估计且在一定程度上能避免碳库效应的影响;但仍需对湖泊岩芯多个层位开展多种测年材料（如陆生植物残体、炭屑、有机质）的对比定年研究以做进一步验证。基于前人及本研究提取经验,归纳总结出适用于湖泊沉积、泥炭沉积、黄土-古土壤序列以及冰楔冰中孢粉浓缩物的提取流程,主要分为前期的孢粉富集（酸碱法）和后期的纯化处理（化学法、镜下挑选与重液浮选）,并梳理了目前孢粉浓缩物在定年应用中需要注意的问题。探索沉积物孢粉浓缩物提取的新方法、改进并简化其现有提取流程、提高孢粉浓缩物提取效率（短时间内获取足量的、高含量的陆生植物孢粉）,将极大地促进孢粉浓缩物定年方法在晚第四纪年代研究中的应用。

     

AMS14C法在地学中应用的发展近况

本文介绍了国外利用AMS¹⁴C法研究极冰、海水中溶解的碳、大气中含碳,深海沉积含碳物等的最新进展和成果。这些成果表明,由于AMS¹⁴C法测定需要的样品量仅是常规测定用量的千分之一,因而为在地学领域中的应用开辟了广阔的前景。我国的AMS¹⁴C方法研究已经起步,新方法的建成和使用必将推动有关学科的进一步发展。     

博斯腾湖湖泊沉积物光释光年代测量*

使用光释光年代学的单片再生法测量了博斯腾湖沉积剖面中碳酸盐泥及粉砂质泥底部的浅湖相灰色粉细砂和风成沙的年龄,对剖面上部碳酸盐层中陆生植物残体进行了AMS ¹⁴ C测年。通过不同测片的等效剂量(D_e)值的分布状况评价了样品的晒褪程度,选择不随灵敏度校正后的自然释光信号变化的相对集中的等效剂量(D_e)值计算了样品的埋藏年龄。通过这些年龄结果的对比,发现石英矿物的OSL年龄和AMS ¹⁴ C年龄在地层上是一致的,表明尽管在浅湖相细砂中存在不完全晒褪,但根据相对较小而集中的D_e值计算得到的年龄结果是可靠的。这些年龄结果和地层资料揭示末次冰消期以来至早全新世,博斯腾湖处于无水干盆地向深水湖泊转化的浅水湖泊状态,现代深水博斯腾湖大约形成于距今8ka前后。     

东海陆架浙闽沿岸泥质区不同属种底栖有孔虫对14C测年的影响及其原因初探

底栖有孔虫是浅海陆架区钻孔岩芯¹⁴C测年的良好材料,但由于其个体细小,为了获得足够的样品量,常常采用不区分属种和大小的混合壳体样品,不利于高分辨率的古环境研究。本研究选择东海陆架浙闽沿岸泥质区的两个钻孔沉积物样品,对其中不同的底栖有孔虫属种壳体化石分别进行¹⁴C测年,结果显示同一沉积物样品中不同的底栖有孔虫属种壳体化石¹⁴C年龄值存在差异,以Quinqueloculina spp.壳体¹⁴C年龄最老,其次是Ammonia comperessiuscula壳体,最年轻的分别为Elphidium spp.壳体和Bolivina cochei壳体。从底栖有孔虫的生态习性和壳体的结构特征等方面分析推测,同层位不同底栖有孔虫属种壳体年龄差异,不能简单地用它们生活时壳体和所处的微生境水体同位素交换来解释;不同属种有孔虫壳壁构造不同可能是产生壳体化石¹⁴C年龄差异的原因。建议为地质钻孔建立高分辨率年代地层挑取底栖有孔虫AMS ¹⁴C测年样品时,尽量选择相同的属种,或微生境相同、个体大小相近、壳壁厚度和壁孔大小密度近一致的类别,以降低属种不同对测年结果产生的影响,为海岸带高分辨率的古环境研究提供高精度的测年数据。

     

电子自旋共振(ESR)化石测年及其在晚新生代动物群年代学研究中的应用

动物群化石组合通常被用来限定地层的相对年代,但很难给出地质事件的精确时间.电子自旋共振(ESR)方法能够对化石样品本身直接测年,测年范围可以覆盖更新世和上新世.ESR化石测年的难点之一在于化石中铀放射性衰变体系的开放性.通过与铀系分析相结合,可以更精确的重建牙齿化石中铀元素的迁移过程,进而获得更可靠的年龄.本文对ESR化石测年方法进行了介绍,并展示了该方法在国内外动物群年代学研究中的一些应用.通过与生物地层学相结合,ESR化石测年方法为晚新生代地质和动物考古学年代学研究提供了一种更直接的绝对测年手段.     

黄土高原西部秦安新近纪风尘堆积的蜗牛化石证据

对黄土高原西部秦安地区晚新近纪甘肃群中的一套黄土-古土壤序列以20cm间距采集的310个蜗牛化石样品进行了系统的研究。结果表明,黄土层与古土壤层中的蜗牛化石全部为陆生种类,以Gastrocopta,Pupilla,Vallonia,Metodontia,Cathaica和Punctum等占优势,与黄土高原第四纪黄土-古土壤序列中蜗牛化石的种属组成基本一致,这表明研究剖面是一套陆生成因的地层,与黄土高原第四纪黄土-古土壤序列有着相似的沉积环境。上述结果为提取古环境信息从生物学角度提供了证据。     

末次盛冰期黄土高原蜗牛化石记录的气候快速变化及其影响机制

本文通过对渭南黄土剖面末次盛冰期地层较高分辨率的蜗牛化石记录研究,发现这一时期特征蜗牛种类峰值的演替反映了古气候的演化过程和温、湿度的组合关系,气候变化显示出百年～千年尺度波动的特征,温度的变化明显地要早于湿度(降水)的变化1000～2000a,表现为变冷-冷湿-冷干-温干-温湿的气候过程,研究认为造成这一气候特点的原因是东亚冬、夏季风共同作用的结果。对喜温湿蜗牛种类的研究,揭示出东亚夏季风在这一时期至少能够持续地影响到黄土高原的东南部地区,这个时期冬季风强化的结果之一是影响了夏季风在这一地区滞留的时间,加大了季节性的差异。分析表明尽管夏季风在这一地区滞留的时间缩短,但维持了它固有的强度,提供了适量的水热条件供喜温湿蜗牛种类在这一寒冷阶段持续地生长和发育。     

Fossil hunting in the Neolithic: Shells from the Taurus Mountains at Çatalhöyük,Turkey

The Neolithic site of Çatalhöyük in Turkey contains thousands of mollusk shells, among them about 200 fossils. About 25 fossil gastropods and bivalvesoriginate in a Miocene fauna from the Mediterranean Tethys province, and are known from several localities in the Taurus Mountains, dating to the Miocene. The rest are scaphopods belonging to two species of Dentalium and dating to the Pliocene. The gastropods and bivalves were likely collected in the Karaman‐Mut Basin at adistance of about 50km from Çatalhöyük, while the scaphopods were brought from the Hatay Basin. Most of the fossil mollusks at the site were discovered in the upper phases, that is, late in the Pre‐Pottery Neolithic B sequence, and are associated with feasting activities. They may have been collected and brought to the site by the inhabitants as part of transhumance activities, or by visitors. © 2010Wiley Periodicals, Inc.     

The Holocene fossil marine macrofauna of the Vestfold Hills, East Antarctica

The Holocene (< 10,000 years old) fossil marine macrofauna (molluscs, polychaetes, mammals and birds) of the Vestfold Hills, Antarctica (68°30'S, 78°00'E) is described. All species are extant, with circumantarctic or wider distributions and wide depth ranges. At Heidemann Bay, Pleistocene-age (> 30 ky old) shell fragments occur in a Holocene moraine. These are interpreted as being glacially reworked fossil shells. Holocene benthic estuarine and coastal molluses and serpulid worm tubes are abundant on the flanks of terraces above saline and hypersaline lakes. Extensive radiocarbon dating gives a chronology of these deposits which were not synchronous. Mummies of seals and penguins, which are concentrated on the shores of the saline lakes and scattered across the Hills, are of no use in dating geomorphological events. Marine fossils in moraines are difficult to interpret because they can be glacially-transported live or fossil shells, or deposited after wind transport. The fossil fauna has such a wide ecological range that it indicates only in general terms that for part of the Pleistocene and most of the Holocene, climatic conditions were broadly similar to the present.     

陆生蜗牛壳体高分辨率的稳定氧同位素记录与季节的干湿变化

季节变化是气候系统的基本特征,然而受研究材料和方法所限,陆相沉积序列中难以获得古气候的季节变化信息。文章选择兰州地区,在旱季和雨季分别采集两个现生条华蜗牛（Cathaica fasciola）,通过沿壳体生长轴高分辨率取样分析,发现兰州地区旱季生长的蜗牛壳体稳定氧同位素组成（δ¹⁸O）整体偏正、雨季生长的壳体显著偏负,单个壳体内部δ¹⁸O的波动幅度捕获了季节干湿变化信号。综合现代观测、黄土高原其他地区记录、通量平衡模式等证据,提出蜗牛壳体δ¹⁸O旱季偏正,主要受蒸发效应和温度影响,蒸发效应可能更为重要;蜗牛壳体δ¹⁸O雨季偏负,主要受降水氧同位素组成和温度影响。蜗牛壳体高分辨率的稳定氧同位素研究在揭示亚洲古季风季节干湿变化方面有巨大应用潜力,系统的现代过程研究是推动该方法进一步发展的关键所在。

     

黄土中蜗牛壳Mn^2＋的EPR研究及其古气候意义

对黄土高原陕西省洛川和甘肃省西峰剖面中黄土－古土壤层中的蜗牛壳进行了EPR波谱分析，同时对洛川地区的现代蜗牛壳也进行了测定。结果显示：（1）不同种类的蜗牛壳具有相近的EPR信号强度，表明不同种类的蜗牛对Mn^2+的吸收没有差异性。（2）黄土层中蜗牛壳的EPR信号强度远大于占土壤中的，即黄土中蜗牛壳所含的Mn^2+远大于古土壤中的蜗牛壳的Mn^2+的含量，说明前者生活在比较还原的条件下，后者形成环境的氧化性较高。因此本认为为蜗牛壳中Mn^2+的含量可反映其生长环境中Mn^2+的含量和氧化还原条件，对古气候的重建具有重要意义。     

淡水软体动物壳质氧同位素组成与气候环境

研究现代及第四纪淡水软体动物一些属种的氧同位素组成,显示如下规律:与海相软体动物相比,淡水软体动物富集轻氧同位素组成,δ16<-5‰;相同水域生活的不同属种的氧同位素组成相差较小（萝卜螺等例外）,不同水域生活的软体动物壳质氧同位素相差较大;全贝壳氧同位素主要继承生活时的水体的氧同位素组成,受气候干湿程度影响;第四纪化石也富集轻氧同位素组成,δ16O分布范围较宽;湿润期,化石富集16O,凉干期,化石富集16O。     

Preservation of the shell matrix protein dermatopontin in 1500 year old land snail fossils from the Bonin islands

Organic molecules such as proteins can be preserved in certain fossils. The bulk properties of fossil proteins of both vertebrates and invertebrates have been studied for over half a century. Named proteins have so far been identified, however, only in vertebrate fossils, such as collagen from mammoth bones. Using immunological assays, we examined 1500 year old fossils of the extinct land snail Mandarina luhuana from the Bonin islands for the presence of dermatopontin, a molluscan shell matrix protein. First, we examined the shell microstructure and mineralogy of the fossil shells using scanning electron microscopy (SEM) and powder X-ray diffraction (XRD) in order to estimate the extent of diagenetic alteration. The results suggest that the original microstructure and mineralogy of the shells are preserved. Antiserum raised against the Type-1 dermatopontin fragment of the living land snail Euhadra brandtii showed significant immunological reactivity with the extracts from the fossil shells of M. luhuana. Immunological binding curves drawn for the shell extracts of extant M. aureola and the extinct M. luhuana confirmed the presence of dermatopontin in the fossil shells and provided an estimate that about 75–98% of the original dermatopontin was lost from the M. luhuana fossils. This is the first report of a named protein being identified in invertebrate fossils.     

Changed late Quaternary marine environments on Atlantic continental shelf and upper slope

About 2000 large sediment samples were collected during the early 1960s throughout the continental shelf off the Atlantic coast of the United States to establish and map sediment types including sediments relict from times of glacially low (and subsequently higher) sea levels. In about 510 of these samples we found fossil shells of mollusks remaining from environmental conditions different from those at present. Publications and collections by others contain about 70 additional samples having relict mollusks. Some of these shells indicate lower sea levels, others colder water, and still others warmer water than is now present. Radiocarbon measurements from earlier studies by us and others established the dates of colder water (late Pleistocene), and we made additional measurements to learn the dates of warmer water (about 1000 to 2000 yr B.P.). The results show reasonably enough that continental shelves are the sites of relict faunas as well as of sediments that indicate changed and complex environmental histories.     

微量元素分布揭示腕足化石壳体原始信息保存现状

以产于四川龙门山地区泥盆系观雾山组的有铰纲腕足化石Ｉｎｄｅｐｅｎｄａｔｒｙｐａ ｌｅｍｍａ Ｃｈｅｎ为研究对象,利用激光熔样等离子质谱（ＬＡ－ＩＣＰ－ＭＳ）对其壳体棱柱层中Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎａ、Ｂａ和Ｓｒ六种微量元素进行了就位分析。它们在壳体横切面中的对称分布特征总体上与壳体增生方式和过程相一致,表明壳体的绝大部分未经成岩作用的改造。与常用的结构判据、阴极发光判据和微量元素含量判据相比较,微量元