冲绳海槽MIS6期以来底栖有孔虫碳氧同位素特征及其古海洋指示意义

基于AMS ¹⁴C年龄和底栖有孔虫氧同位素建立的地层年代框架,重点探讨了冲绳海槽中北部CSHC-15孔MIS6期以来(约200 ka)底栖有孔虫δ¹³C特征及其古海洋指示意义。结果显示,冰期-间冰期表层初级生产力和有机质通量的变化是导致底栖有孔虫δ¹³C值在MIS4和MIS6期负偏而在MIS1、MIS3和MIS5期正偏的主要原因。MIS2期的底栖有孔虫δ¹³C正偏,指示了NPIW侵入冲绳海槽,导致通风性加强,底层水呈弱氧化状态。甲烷渗漏引发的甲烷厌氧氧化作用(AOM)是导致CSHC-15孔底栖有孔虫在MIS4期碳同位素大幅负偏的原因。     

中国南海沉积物中有孔虫的氧同位素研究

317-82-25和NS86-43孔岩芯分别取自南海北部和南海南部海底表层沉积物,V24-134孔岩芯取自菲律宾东苏禄海。通过对浮游有孔虫Pulleniatina obliquiloc(?)-late、Globorotalia menardii 和Neogloboquadrina dutertrei 的氧同位素分析,建立了氧同位素阶段,表明约60000年以来南海沉积物中有孔虫的氧同位素变化与世界各大洋相似,但有较大的变化幅度。这种差异可能是南海海水温度在冰期—间冰期较大幅度变化的结果。南海沉积速率明显大于远洋沉积速率,说明南海沉积物主要是陆源的。     

西菲律宾海190 ka以来钙质超微化石的氧碳同位素记录

对西菲律宾海Ph05-5柱状样190ka以来钙质超微化石进行了氧碳同位素分析.研究结果表明, 钙质超微化石δ18O值在末次间冰期(MIS 5e) 和全新世明显低于末次冰期(MIS5d~2) 和倒数第二次冰期(MIS6).超微化石δ18O值与浮游和底栖有孔虫δ18O值都呈明显的正相关关系, 但超微化石δ18O平均值比浮游有孔虫Globigerinoides rubber δ18O平均值高0.431×10-3, 比Neogloboquadrina dutertrei δ18O平均值低0.410×10-3, 而这三者又远远低于底栖有孔虫Cibicides wullerstorfi的δ18O平均值.超微化石δ13C值变化阶段性特征明显, 并与该孔超微化石绝对丰度变化趋势极为相似, 二者共同反映出西菲律宾海大约从190ka到110ka的MIS6和大约MIS 5e期, 表层海水初级生产力相当稳定且显著低于其他各时期; 大约从MIS5d期开始表层初级生产力显著上升, 初级生产力的这一高值一致持续到约25ka左右的末次冰期; 在25ka以来的MIS1、2期, 表层初级生产力有所下降, 但仍高于190ka到110ka的MIS6和MIS 5e期.      

南海北部有孔虫碳氧同位素特征与晚第四纪水合物分解的响应关系

为探寻晚第四纪以来水合物分解事件在南海北部甲烷渗漏环境下有孔虫中的记录,对南海北部陆坡2个区块的沉积柱状样有孔虫碳氧同位素组成和测年分析发现,底栖有孔虫Uvigerina spp.碳同位素值为-2.12‰～-0.21‰,浮游有孔虫Globigerinoides ruber.氧同位素值为-3.11‰～-0.60‰,ZD3、ZS5 2个柱状样孔底年龄分别为26 616、64 090 a,对应了氧同位素Ⅲ、Ⅳ期末期,有孔虫碳同位素负偏的层位与氧同位素Ⅱ、Ⅳ期(冷期)层位相对应,负偏程度达到了-2‰,与布莱克海台和墨西哥湾等地区晚第四纪沉积层中有孔虫碳氧同位素组成相似。分析认为:研究区是典型的甲烷渗漏环境,该区在氧同位素Ⅱ、Ⅳ期,由于全球海平面下降,导致海底压力减小,天然气水合物分解释放,具轻碳同位素的大量甲烷释放进入海底溶解无机碳(DIC)池并记录在有孔虫壳体内,造成有孔虫碳同位素负偏;同时在有孔虫负偏层位黄铁矿和自生碳酸盐较发育,进一步证实了有孔虫碳同位素受甲烷影响较大,而海洋生产力的降低和早期成岩作用对有孔虫碳同位素负偏的影响较小。     

南海西部晚更新世以来表层海水剩余氧同位素及盐度变化

根据南海西部越南岸外MD05-2901岩芯成对的有孔虫壳体氧同位素和U3k7′-SST计算出过去450ka以来南海西部表层海水氧同位素～δ¹⁸O_water和盐度S_water变化记录,二者的变化范围在冰期分别为0.2‰～0.6‰和34.2‰～35.1‰,间冰期分别为-0.6‰～0和32.4‰～33.7‰,表现为冰期高、间冰期低的特征。相反扣除冰盖影响后的剩余氧同位素～δ¹⁸O_resid和剩余盐度S_resid,呈现冰期低、间冰期高的特征,在冰期分别平均为-0.5‰和32.7‰,间冰期分别平均为-0.3‰和33.1‰。研究认为该现象主要与赤道太平洋海域冰期纵向的ITCZ平均位置偏南导致的降雨增加有关,同时冰期温度低蒸发弱,间冰期温度高蒸发强以及冰期海平面下降,南海地理格局的改变、河流输入增多等因素也有一定影响。     

南海北部ODP 1144站中更新世气候转型期有孔虫稳定同位素古气候意义

中更新世气候转型期是第四纪古气候研究的一个特殊时期。利用大洋钻探ODP 184航次在南海北部钻取的1144站时间分辨率高达约290年的沉积物样品，开展中更新世气候转型期古气候变化的研究。在中更新世距今80~100万年前，浮游和底栖有孔虫壳体的稳定氧碳同位素变化揭示出，中更新世气候转型中心，即中更新世革命0.9 Ma左右，南海北部表层海水温度的降低和降水量的增加指示东亚冬、夏季风增强。以中更新世革命为界，水体垂向结构上温跃层和营养跃层的深度从之前的间冰期较浅转变为之后的间冰期较深，底层水与表层水的垂直温度梯度从冰期时较大转变为冰期时较小。轨道尺度上，冰消期时南海北部的表层水、次表层水和底层水的变化几乎是同时发生的，不存在超前或滞后的相位差。千年尺度上，有孔虫的氧碳同位素变化都呈现出非常明显的约0.8 ka和约1.4 ka的气候波动周期。氧同位素0.8 ka滤波显示出：在中更新世气候转型期，较强的信号主要出现在间冰期，有时也出现在冰期，与晚第四纪千年尺度气候波动主要出现在冰期不同，说明中更新世的气候转型不仅表现在轨道尺度的气候周期变化上，同时也体现在千年尺度气候波动的特征变化中。      

沉积过程中有机碳及Globigerinoides ruber氧、碳同位素变化特征--以南海南部为例

由水体到沉积物,不同沉积阶段的沉积过程也有所不同。通过对比南海南部（SCS-S）水体沉降颗粒物、海底表层沉积物和岩芯柱状沉积物（上部3 m）中Globigerinoides ruber氧、碳同位素（δ18O、δ13C）值和有机碳（TOC）含量及堆积速率的变化,系统分析了TOC、δ18O、δ13C等环境演变指标参数在沉积过程中的变化特征。结果显示:1）整个沉积过程中,TOC及同位素等环境演变指标参数的变化情况并不一致。不过,由下层水体沉降到海底表层的过程中,TOC及堆积速率（分别由4.20%、0.38 g/（cm2·ka）下降到1.182%、0.039 g/（cm2·ka）、δ18O、δ13C值（分别偏重0.196 ‰、0.855 ‰） 均出现了明显变化。而一旦形成表层沉积物并被埋藏覆盖形成海底沉积物层（以岩芯柱状沉积物代表）以后,在不考虑冰期-间冰期气候旋回的影响下,除TOC外,δ18O、δ13C值等则基本保持不变;2）不同沉积阶段,TOC含量变化与δ18O、δ13C值的相关性分析表明,岩芯柱状沉积物中TOC含量变化与δ18O、δ13C变化之间的相关性最为明显,特别是TOC含量与δ18O 变化间呈显著正相关（r=0.74）,即由下层水体到表层沉积物这一沉降过程中,TOC含量与堆积速率的突变及其对应的底层水中溶解氧（O₂）、二氧化碳（CO₂）含量变化可能是诱导δ18O、δ13C大幅偏重的主要因素。因此,利用TOC等指标参数进行古环境变化分析时有必要考虑不同沉积过程的影响。     

孟加拉湾晚第四纪的碳酸盐溶解旋回

孟加拉湾由于陆源物质大量输入产生稀释效应,使碳酸盐含量表现为冰期时减小、间冰期时增大的“大西洋型”旋回。通过对该区四支活塞岩芯的有孔虫溶解指数、浮游有孔虫沉积通量、CaCO₃ 沉积通量和 >16 0 μm粗组分沉积通量的分析发现,研究区碳酸盐溶解作用强烈,表现出冰期减弱而间冰期增强的总趋势,且溶解作用滞后于浮游有孔虫壳的氧同位素旋回,尤以氧同位素 4、5期的高溶解度情况与印度洋和太平洋氧同位素 5期晚期至 4期为CaCO₃溶解高峰一致。因此,孟加拉湾地区的CaCO₃ 旋回是大西洋型稀释作用与太平洋型溶解作用两者叠加的产物.     

南海北部天然气水合物远景区末次冰期以来底栖有孔虫稳定同位素特征及其影响因素

底栖有孔虫碳同位素负偏移是地质记录中天然气水合物释放的重要证据之一.对南海北部西沙海槽和东沙陆坡等天然气水合物远景区XH-27PC和DS-4PC柱状样分别进行顶空气甲烷含量分析、有机碳含量分析、粒度分析和有孔虫氧碳同位素分析.结合碳酸盐含量及AMS 14C测年,揭示研究区末次冰期以来底栖有孔虫的稳定同位素特征.结果显示:西沙海槽BSR区沉积物中甲烷含量较低;底栖有孔虫碳同位素负偏不明显,与顶空气甲烷含量呈弱正相关(R=0.32),与有机碳含量有强负相关(R=-0.82),说明低通量甲烷不足以引起底栖有孔虫碳同位素显著偏移,在无甲烷或甲烷轻微渗漏的环境中有机碳的厌氧氧化是影响底栖有孔虫碳同位素组成的主要因素.东沙陆坡BSR区沉积物中含有大量的甲烷气体;底栖有孔虫氧同位素记录在末次冰期异常偏重,可能与天然气水合物的分解释放有关;同时可识别出多期碳同位素快速负偏事件,其成因很可能是末次冰期海平面下降导致海底沉积物的温度、压力条件发生变化,从而引发水合物甲烷失稳分解,底栖有孔虫吸收富12C的甲烷源碳致使壳体碳同位素负偏移.     

中更新世转型时期南海北部上层水体结构演化特征——ODP1146站浮游有孔虫稳定同位素记录

文章以南海北部ODP1146站沉积物岩芯为研究材料,利用浮游有孔虫次表层水种Pulleniatina obliquiloculata壳体的氧、碳稳定同位素,结合该站位浮游及底栖有孔虫氧碳同位素数据,分析中更新世以来南海北部上层水体结构的演化。1.2 Ma以来ODP1146站P.obliquiloculata壳体δ^18O的变化可分3个阶段:1)1.2~0.9 Ma,冰期-间冰期变化幅度较小、主导周期为41 ka斜率周期;2)0.9~0.6 Ma,冰期旋回变化幅度逐渐增强、100 ka偏心率周期开始强化;3)0.6 Ma以来,冰期旋回呈现稳定且幅度较大的100 ka周期变化。0.9 Ma以来南海北部上层海水δ^18O的冰期旋回变幅增强,可能反映东亚冬季风在0.9 Ma之后显著强化。其中,表层水体δ^18O只在冰期变幅增强,P.obliquiloculata所反映的次表层水体δ^18O的变化幅度在冰期和间冰期都显著增强。约0.9 Ma浮游和底栖有孔虫δ^18O的100 ka周期几乎同时显现;但在0.9~0.6 Ma时期P.obliquiloculata的δ^18O偏心率周期更为显著、斜率周期的强度也更高。因此,冰期旋回周期转型及幅度变化两方面的证据共同反映温跃层结构演化在南海北部中更新世转型(MPT)气候转变过程中的特殊性。1.2 Ma以来ODP1146站P.obliquiloculata的δ^13C在0.02 Ma、0.49 Ma和0.99 Ma左右呈明显的碳重值,同时表层种-次表层种之间的δ^13C差值减小到近于0,可以解读为碳重值事件期间南海北部生产力相对减弱。     

古高程计：氢氧同位素的新应用

定量恢复高大地形的古高程是地质学家一直以来追求的目标，将自生矿物中氢氧同位素用作古高程计的历史不长，这种方法还有很大的应用潜力，可用到比新生代更古老的时期。根据与气团上升和水汽凝结的热动力学性质相关的瑞利平衡分馏原理，建立了这种古高程计的热动力模型，这个模型应用简便，适用于纬度小于35°的地区。区域性经验关系的方法误差较小，但也有计算繁琐、适用区域有限的不足。以上两种方法的计算精度均有待于提高。研究中使用方解石作为样品最普遍，在方解石、高岭石、蒙脱石和针铁石等矿物中,究竟使用哪种推算古高程产生的误差更小，还需进一步研究。     

GISP2 Oxygen Isotope Ratios

The GISP2 oxygen isotope record, with its high-resolution detail, yields crucial information on past climate change. The glacial δ¹⁸O oscillations of the GISP2 core, with their very fast onsets, are templates of a prototype oscillation of variable duration with an amplitude of 3.9‰. The halfway mark of the cold–warm transition is reached in 2 years; the top is reached in 50 years. The δ¹⁸O–time gradient of the leading front is about 7.8‰ per 100 yr. After reaching the top, δ¹⁸O slowly declines by −0.14‰ per 100 yr. The duration of δ¹⁸O decline varies from a couple of centuries for fast oscillations to about 4000 yr for slower ones. The subsequent δ¹⁸O downturn during the warm–cold transition has a δ¹⁸O–time gradient of −3.2‰ per 100 yr and lasts about 80 yr.     

Oxygen Isotope Geochemistry of Oceanic-Arc Lavas

Variations of oxygen isotope ratios in arc-related lavas canconstrain the contributions of subducted crustal igneous rocks,sediments, and fluids to the sub-arc mantle. We have measuredoxygen isotope ratios in 72 arc and back-arc lavas from fiveocean–ocean subduction zone systems using laser-fluorinationanalyses of olivine and other phenocrysts and glass. Eightypercent of our samples have     

Quartz-Ferberite Oxygen Isotope Geothermometer and Its Geological Applications

Experiments for oxygen isotope exchange between ferberite and water were carried out and the followingequation on oxygen isotope fractionation between ferberite and water against temperature was obtained:Combining this equation with the equation of Clayton et al. (1972) on oxygen isotope fractionation be-tween quartz and water, an equation on oxygen isotope fractionation between quartz and ferberite was ob-tained:The Bigeleison-Mayer function method was used to calculate the oxygen isotope fractionation betweenquartz and ferberite. The theoretical curve obtained agrees with the experimental calibration results quite wellin the temperature range of study.The above calibrated equation has been used in 5 world famous tungsten deposits to determine their tem-peratures of formation. The results show that the temperature range for an idividual deposit determined by thisgeothermometer agrees with those obtained from fluid inclusion determination and other isotopegeothermometers.     

苏州花岗岩的氧同位素研究

本文根据钻孔样品对苏州花岗岩主侵入阶段岩石作了较详细的氧同位素研究。内部相岩石全岩、石英与长石的δ18O值变化小,石英和长石的氧同位素组成处于同位素平衡状态,在δ18OQ－δ18Of图上分布于一个很小区域内,表明内部相岩石并未受到雨水热液作用影响;而边缘相岩石的全岩δ18O变化明显,石英和长石的氧同位素组成处于极端不平衡状态,在δ18OQ－δ18Of图上,呈近乎垂直状态分布,表明已受到雨水热液作用的显著影响。强烈的水一岩交换作用还导致了Nb、Ta、Zr、Hf、Th等稀有元素在边缘相的矿化作用。本文还对苏州花岗岩的源区物质特征作了讨论。     

硫酸盐中三氧同位素研究进展

氧同位素组成是一个非常有效的示踪硫酸盐的起源和形成环境的工具.过去主要针对硫酸盐中的氧同位素δ(18O)的研究,近年来,随着硫酸盐中氧同位素质量不相关分馏现象的陆续发现,其δ(17O)的研究成为热点与前沿.在综述了硫酸盐三氧同位素测试技术的研究现状及进展情况后,重点介绍了从硫酸盐中直接提取O2供质谱计同时测定δ(17O)与δ(18O)值的CO2-激光氟化法;同时介绍了硫酸盐中氧同位素异常[Δ(17O)]的研究历程,探讨了硫酸盐中氧同位素质量不相关分馏的机理及三氧同位素的应用前景,展望了今后的研究趋势.     

激光熔蚀微量氧同位素分析方法及其地质应用

研究小尺度或微区的同位素组成变化已成为地球化学分析技术发展的重要方向之一。在研制CO2激光熔蚀氧同位素制样装置的基础上,通过该装置与MAT253质谱计联机实现了硅酸盐和氧化物矿物的氧同位素在线分析。所测样品包括NBS28石英标样、石英玻璃,以及天然的石榴子石、锆石、橄榄石等一些难熔矿物。该装置分析的颗粒样品氧同位素分析精度为±022‰,最低样品量为8μmol的O2;石英玻璃原位分析的氧同位素分析精度为±035‰,最低样品量为7μmol的O2。这种装置和分析方法具备速度快,熔样温度高的特点,尤其适于难熔矿物。该装置可采用脉冲激光实现石英玻璃的微区原位分析,可应用于单个矿物生成环带的氧同位素研究。     

硫酸盐的氧同位素测量方法

硫酸盐不仅是常见矿物,还是自然界少数几个具有氧同位素非质量分馏效应的矿物之一。硫酸盐矿物的氧同位素组成,特别是硫酸盐的氧同位素非质量分馏效应,可以为研究其形成过程和条件提供大碹有用信息,揭示一些元素浓度甚至单个同位素比值测量无法获得的特殊作用过程。但由于硫酸盐的氧同位素分析技术难度大,这一方法在国内尚未建立起来。论文介绍了BrF5法测量硫酸盐氧同位素组成的实验装置、分析流程和测量结果。该方法是目前唯一可以同时测量硫酸盐^17O／^16O和^18O／^16O比值的方法。对BaSO4国际氧同位素标准样品NBS-127和一种BaSO4化学试剂进行了多次重复测量。测量的NBS-127国际标样的δ^18Ov-SMOW=（9．20±0．11）‰,与标准值完全一致;BaSO4化学试剂的δ^18Ov-SMOW=（14．64±0．13）‰。分析精度（标准偏差）达到0．13％。（1σ）,优于国外（0．15～0．29）‰（1σ）的水平     

氢氧同位素扩散动力学的实验研究

本文概述了氢氧同位素扩散交换动力学参数的两种研究方法 :1采用积分性质扩散方程的常规质谱分析方法 ;2采用微分性质扩散方程的离子探针分析方法。并对同位素交换实验设备、样品制备及实验技术等作了介绍。     

氧、碳同位素在白云岩成因研究中的应用

白云岩的成因可分为准同生期、成岩期和成岩期后等三种成因类型,但其成因机理则是长期悬而未决的问题。经过多年对白云岩的深入研究,已提出了多种不同的成因模式（如渗透回流、蒸发泵吸、混合水、调整白云岩等模式）,对特定环境中形成的白云岩可以作出圆满解释。江西萍...