湖泊沉积物XRF元素连续扫描与常规ICP-OES分析结果的对比及校正--以兹格塘错为例

岩芯X荧光光谱扫描仪(XRF)可以无需破坏样品,直接通过对剖开岩芯表面扫描获知沉积物的元素化学组成,但目前少有关于XRF连续扫描方法测试结果精度和准确性的研究.本文以高原封闭咸水湖泊兹格塘错湖相沉积岩芯为研究对象,利用XRF方法进行了高分辨率连续扫描,同时在岩芯不同层位选取了60个样品利用ICP-OES方法进行元素测定...     

基于XRF岩芯扫描的Rb/Sr比值的古气候意义探讨——以青藏高原东部若尔盖盆地为例

XRF岩芯扫描技术是古气候研究中的重要工具,其中所获得的基于湖泊岩芯的Rb/Sr比值在古气候研究中被广泛用于表征流域化学风化的强度.然而在不同的地质背景下,影响Rb/Sr比值变化的因素不同,使得其古气候解释意义较为复杂.本研究选取青藏高原东部若尔盖盆地的湖泊沉积物岩芯,获取了高分辨率的XRF岩芯扫描Rb/Sr比值、传统...     

Application of Avaatech X-ray fluorescence core-scanning in Sr/Ca analysis of speleothems

Application of X-ray fluorescence core-scanning(XRF-CS) on both marine and lake sediments has achieved remarkable results. However, its application has not been widely extended to the research on speleothems. In this study, we measure the Sr abundance and the Sr/Ca ratios of three stalagmites(two aragonite stalagmites, one calcite stalagmite) using the state-of-the-art fourth-generation Avaatech high-resolution XRF core scanner. Through comparisons among different scan paths and among different scan resolutions, as well as comparisons with inductively coupled plasma optical emission spectrometer(ICP-OES), Itrax XRF, and Artax XRF results, we confirm that the Avaatech XRF core scanner could precisely, quickly, and nondestructively analyze the high-resolution Sr abundance of speleothems. Furthermore, we combine the stalagmite δ~(18)O records to explore the paleoclimatic significance of the measured stalagmite Sr/Ca.     

岩芯XRF扫描在湖泊年纹层研究中的应用——以青藏高原东南缘新路海为例

湖泊年纹层以其精确到年乃至季节尺度的高分辨率优势,成为研究古气候环境变化的重要载体.X射线荧光(XRF)岩芯扫描由于其有分辨率高、分析快速等特点,在湖泊年纹层研究中发挥了重要的作用.本文以青藏高原东南缘新路海年纹层为研究对象,采用X射线荧光(XRF)岩芯扫描,对新路海湖泊纹层计年、纹层形成机理及古气候重建进行了研究.结果表明:利用X射线图像明暗层、Rad峰值、Zr和Fe元素峰值标记法获得的年代序列基本一致,并且与独立的放射性测年(²¹⁰Pb/¹³⁷Cs)结果吻合,证实了上述各种纹层计年方法的可行性和可靠性.新路海年纹层层偶是由粗颗粒碎屑层和细颗粒碎屑层交互组成的,较厚且Zr和Si元素高的粗颗粒层形成于春、夏季,而较薄且Fe元素含量高的细颗粒层形成于秋、冬季.纹层的厚度能够指示西南季风降水量的大小,近100年以来新路海纹层厚度反映的西南季风演化,与利用昆明地区历史文献重建的湿度记录(干旱/洪水指数)、树轮δ¹⁸O重建的尼泊尔喜马拉雅地区的季风降水基本一致.近100年来新路海的纹层厚度具有7～8、4～5和2年的周期,表明新路...     

耳石锶标记在识别鳙（Aristichthys nobilis）放流个体的可行性

为探讨耳石微化学分析的相关方法和技术在鳙(Aristichthys nobilis)放流群体识别中的应用,以鳙的1龄幼鱼为研究对象,设置1、2、4、8、16 mg/L 5个浓度梯度的Sr Cl2溶液标记,利用元素电子显微探针技术(EPMA)检测获得了良好的标记图谱.面分布分析结果显示,暂养28 d后外源Sr在耳石的边缘形成明显的标记环,与对照组的蓝色边缘相比,高锶环带从黄绿色过渡到橘红色,随着标记浓度增大有加深的趋势.定量线分析表明对照组的Sr/Ca比值处于稳定的2.14±0.39,而不同浓度Sr的实验组Sr/Ca比值均出现一个较为明显的峰值范围(5.04~32.32),且外源Sr浓度与耳石边缘的Sr/Ca比值之间存在明显的线性关系,标记过程中对照组和标记浓度间的死亡率并没有显著差异.结果表明锶标记原理和方法在鳙的大规模放流群体标记是可靠和安全的,验证了耳石锶标记在识别鳙放流个体上的可行性.建议选择鳙放流前仔稚鱼和幼鱼,以4 mg/L设为外源Sr的最适标记浓度,标记持续时间为28 d以上为宜.     

泥炭沼泽不同植物群落中地表糙度变化及其影响机制

对藏南沉错CCl孔216个沉积物样品进行了15种金属元素含量的测试,研究金属元素含量的分布特征,以及与粒度参数的变化关系．结果显示：金属元素的分布特征可分为三组,K、Na、Mg、Al、Ti、Ba、Cu、Zn、Fe、Pb、Cr、V等12种元素具有较为相似的变化趋势;Ca和Sr变化趋势相同;而Mn与其他任何一种元素都不相似．元素分布与粒度参数的相关分析结果表明,Ca、Ti、Pb的变化与沉积物粒度没有明显的关系;K、Na、Al、Ba、Cu、Fe、Cr、V等8种元素与沉积物粘土含量（〈4um）呈正相关关系;Mg、Zn、Mn与粉砂含量（4—63μm）呈正相关关系;而Sr与砂含量（〉63gm）呈正相关关系本研究中大部分元素的粒度效应与其他湖泊、海洋等水体沉积物中元素的粒度效应具有一致的结果．与本岩芯已有的过去1400年来的环境重建资料对比可以发现,在不同的环境变化阶段,元素组合特征都与湖区环境状况具有较好的对应性．其中大部分元素的含量变化受物源条件即流域风化侵蚀程度的影响,而Ca含量不受沉积物粒度变化影响,且与沉积物中碳酸盐含量、Sr／Ba具有很好的相关性,说明其变化受物源条件影响小,而主要与湖水理化性质、蒸发强度以及湖泊沉积过程有关．     

利用介形类壳体Sr, Mg重建古环境受自生碳酸盐矿物的限制及机理探讨

以云南鹤庆盆地HQ孔上部15~55 m沉积物中2个不同种属的介形类壳体为研究对象, 通过比较壳体中Sr/Ca, Mg/Ca之间及其与沉积物Sr含量的关系, 得出以下结论: (1) 壳体Sr/Ca, Mg/Ca首先反映的是该介形类生存的微生态环境; (2) 壳体Sr/Ca较Mg/Ca更好地线性响应水环境的变化, 但当体系中有文石结晶沉降时Sr/Ca不再线性响应湖泊水体盐度的变化; (3) 壳体的Sr/Ca完全受控于湖水盐度及水体中自生碳酸盐矿物的结晶过程, 而壳体中的Mg/Ca则受湖水盐度和温度控制, 实际上温度只是壳体生长速率对壳体Mg/Ca控制的外在表现. 建议在以后的古环境重建及室内培养实验时, 更多地关注沉积物组成及其自生矿物结晶对生物壳体微量元素(如Mg/Ca, Sr/Ca)组成的制约.     

生物壳体锶地球化学恢复盆地古水文——以泥河湾盆地为例

本文以著名的泥河湾盆地小渡口剖面28层为实例,通过有孔虫,介形虫,腹足类微体生物壳体87Sr/86Sr比值与盆地汇水区域Sr同位素地层分布特征对比分析以及生物壳体Sr/Ca国度的相关性,来重塑沉积盆地汇水来源变更,湖水变化等古水文要素,进而可以反演区域构造－气候变化,实例研究结果表明,生物壳体87Cr/86Sr 及Sr/Ca比值等地球化学方法是恢复盆地古水文条件的重要手段。     

花岗岩化学风化过程中的Sr同位素演化——矿物相对风化速率的影响

对江西南部黑云母花岗岩和花岗斑岩风化剖面中Sr同位素体系的研究结果显示,花岗岩化学风化过程中,Rb,Sr之间发生明显分异,风化早期释放出的Sr/Si,Sr/Ca比值大于母岩值,Sr的淋失速率大于Si,Ca,K,Rb等营养离子.主要含Sr(和Rb)矿物相对风化速率的动态变化,导致花岗岩风化壳及其释放出Sr的87Sr/86Sr比值随时间波动变化黑云母、斜长石和钾长石的先后风化,导致风化残余物的87Sr/86Sr比值历经下降-升高-下降的波动变化,最终趋于稳定.这进一步说明,当用锶同位素示踪流域和全球范围的生物地球化学过程时,必须慎重考虑Sr从溶解固相中的优先释放以及含Sr矿物相对风化速率的变化导致的87Sr/86Sr比值的波动.     

重庆芙蓉洞土壤带Mg和Sr元素特征及其环境意义

通过在2010年对重庆武隆芙蓉洞上覆土壤带的定点监测,收集土壤渗透水,结合当地气温、降水量、土壤地球化学组成和土壤粒度组成,探讨气候条件和土壤层对渗透水中Ca,Mg和sr元素浓度以及Mg／Ca,St／Ca和M∥sr比值的影响．数据显示土壤渗透水量可以快速反映地表降水量的变化,冬季和春季时（旱季）土壤渗透水在土壤中滞留时间延长是导致Ca,Mg和Sr浓度在4月出现高值的主要因素．土壤渗透水中Mg／Ca比值随着土壤渗透水滞留时间的延长和温度升高而升高,而Sr／Ca比值与降水量和气温的关系不明显．植物生长活动对ca和Mg元素的吸收强度大于对Sr元素的吸收,并且Mg的溶蚀能力相对于Sr更易于响应温度的升高,由此导致Mg／Ca与Sr／Ca比值之间呈现反相关关系．冬春旱季时土壤渗透水在土壤中滞留时间的延长导致了Mg／Sr比值在4月出现高值;而Mg/Ssr比值在7月和8月出现高值则是因为在温度升高的情形下渗透水对Mg的溶蚀相对于Sr更强．     

湖泊沉积物中元素相态的连续提取分析—以岱海为例

如何利用湖泊/海洋沉积物地球化学代用指标有效地指示环境很大程度取决于元素的来源及其在沉积物中赋存形态的确定.对位于半干旱区的内蒙古岱海14个沉积物样品的连续提取实验及18个元素在水可溶态、可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物结合态及残留态等六种赋存相态中含量变化进行了测试和研究,结合沉积物的矿物组成,结果表明在岱海流域内只经历了较弱的化学风化过程,除了Ca和Sr外,其他元素主要赋存于残留态中,只发生了很小程度的活化溶解.受元素亲合性和湖水物理化学状态的制约,出溶的Sr与Ca的赋存相态基本一致,而出溶的Pb、Be、Co、Cu、K、Mn、Fe等元素则与自生碳酸盐、有机质表现出一定的亲合性.元素在不同赋存相态中分布为地球化学环境代用指标的提取和解释提供了机理性的实验依据.     

内蒙古岱海古水温定量恢复及其古气候意义

通过分析岱海岩芯沉积中介形类壳体（Limnocythere of.inopinata）的Sr/Ca比值,结合现代活体介形类生态特征研究,获取了湖水的定量古盐度.另外,在实验室内开展湖水蒸发模拟试验,建立了湖水盐度与氧同位素之间的定量函数关系,获取了古湖水的氧同位素.最后,根据岩芯沉积中自生碳酸盐矿物的氧同位素分析值,结合古湖水的氧同位素组成,定量恢复了岱海古湖水温度,并探讨了其古气候意义.     

末次冰期南京石笋高分辨率气候记录与GRIP冰芯对比

对采自南京汤山洞穴一支长400余mm的石笋进行了高精度TIMS-U系定年和氧碳同位素测试,建立了末次冰期中晚期(54000～19000aBP)中国东部高分辨率的古气候变化时间序列.从石笋氧同位素变化曲线中,不仅检出东亚夏季风降水史中的Heinrich事件,而且首次发现了末次冰期东亚夏季风活动区气候变化同样存在着Dansgaard-Oeschger旋回,与极地GRIP冰芯记录有良好的对比关系.但明显的差别主要有(1)中国东部气候变化的干冷化趋势十分明显,由石笋氧同位素曲线构成的连续4个Bond旋回,迭覆在末次冰期长期变冷的气候背景上,可能与青藏高原MIS3阶段特强夏季风事件有关;(2)石笋气候曲线反映的干冷事件与GRIP冰芯中的对应事件存在1000～2000a的相位差,似有必要考虑不同测年方法相互校正问题.     

中国石笋古气候研究的回顾与展望

石笋是洞穴次生碳酸盐的一种,是由含Ca2+和HCO3的洞穴滴水滴到洞穴地面后,水中碳酸钙在一定条件下过饱和析出,经年复一年沉积形成.石笋是古气候研究的重要地质材料之一,其优势在于空间分布广、适合UTh和U-Pb精确定年、气候代用指标丰富、记录较连续、时间跨度较大、相互对比性强和采样成本低等.以上有利因素使得洞穴石笋在全球气候变化研究领域有着不可替代的重要作用.石笋古气候研究于20世纪60～70年代在欧美等西方国家起步,中国的相关研究是在改革开放后80～90年代中期逐步发展起来的.这一时期虽然总体研究水平与国际水平有较大差距,但打下了良好的研究基础、培养了多个人才队伍.进入21世纪,以2001年发表南京葫芦洞石笋记录为起点,中国石笋古气候研究在开放合作的基础上,迎来了蓬勃发展和真正意义上的飞跃,产生了重大国际影响,在多个相关技术和研究领域迈向了国际前沿.标志性成果包括建立了目前世界最长的东亚季风(64万年)石笋记录,以及印度季风(28万年)、南美季风(25万年)、北美西风区(33万年)、中亚西风带(13.5万年)和中国西部西风带(50万年)最长的石笋记录,奠定了这些气候系统石笋古气候研究的里程碑;揭示了轨道-亚轨道尺度上亚洲季风与太阳辐射、南-北极地气候变化的关联,以及与南美季风的反相位关系,为发展轨道-亚轨道气候变化理论提供了新的内涵和证据;阐述了亚洲季风与西风带气候模态之间的耦合和分异关系;精细刻画了全新世亚洲季风变化历史、提供了中国和印度文明-文化演化的水文气候变化背景;建立了大量的2000年以来的高分辨率石笋记录,对理解短尺度气候变率、幅度、事件、周期及预测未来气候变化具有重要意义;改进或发展了包括U-Th测年技术在内的多项重要技术和新的水文气候学指标;为精准重建大气14C做出了重要贡献.展望未来,中国石笋界将继续发展关键技术、进一步厘清石笋指标的水文气候学意义、注重与相关学科的融合交叉、聚焦全球气候变化的前沿科学问题和重大社会需求,做出新的更大的科学贡献.     

陆相有孔虫形成环境的地球化学证据——以小渡口剖面为例

继70年代发现以来,近年来不断有文献报道在我国内陆盆地中发现有孔虫化石群,对它们的沉积环境问题的讨论又成为新-轮研究的热点.通过泥河湾盆地小渡口剖面第四系有孔虫化石壳体的微量元素地球化学特征与扫描电子显微镜的研究,认为化石壳体基本保存完好,即使存在埋藏后生作用的影响,但其改造程度并未影响壳体初始的87Sr/86Sr等地球化学信息,可重塑有孔虫宿生水体的地球化学性质.有孔虫壳体87Sr/86Sr为(0.711190±25)～(0.712018±14),远大于同期海水的87Sr/86Sr(0.709087～0.709147),与可代表研究区古陆表水化学组成的桑干河河水的87Sr/86Sr(0.711508±8)接近.混合水体87Sr/6Sr-古盐度关系及87Sr/86Sr-Sr/Ca关系判据说明有孔虫的出现与海水无关,其宿生水体为陆相环境.     

东亚季风95～56 ka BP期间D/O事件年代的精确测定:以中国神农架山宝洞石笋为例

据中国湖北神农架山宝洞内两根石笋的 23个U/Th年龄和532δ18O测试数据,建立了末次冰期95～56 ka BP时段平均分辨率为80 a的石δ18O时间序列.该记录可与南京葫芦洞δ18O记录作良好拼接,从而完整地揭示95 ka BP以来东亚夏季风环流千年尺度气候变化特征,其变化趋势与65°N太阳辐射曲线类似.与格陵兰冰芯δ18O记录的Dansgaard/Oeschger (D/O)1-22事件对比表明,东亚夏季风千年尺度气候振荡与高北纬地区海-气快速重组存在遥相关效应.石笋记录对D/O 事件的精确标定有可能进一步校正格陵兰冰芯时标.研究时段石笋记录的D/O事件与格陵兰North GRIP和GISP2冰芯时标存在不同程度的差别,其中D/O19-20两个事件的年龄偏差远超出铀系定年误差(±0.6ka).D/O19-20晚于North GRIP时标1～2 ka,而早于GISP2时标3～4 ka.与南半球巴西石笋δ18O记录对比表明,南北半球降水的D/O事件存在反相位关系,支持千年尺度海-气耦合的跷跷板("See-saw")模式.     

陕西洛川黄土化学风化程度的地球化学研究

通过对陕西洛川黄土-古土壤剖面中常量元素、微量元素和REE的分析,采用以Al为标准的变化率参数计算方法对黄土高原化学风化程度进行了初步研究.结果表明在风化成壤过程中,黄土中绝大多数元素都保持稳定,活动性元素仅有Ca,Sr,P,Mg和Na;化学风化处在去Ca,Na风化阶段;化学风化的主要方式是碳酸盐溶解.黄土弱化学风化特征是黄土高原第四纪以来长期受干冷型气候控制的反映.     

乌尔逊—贝尔凹陷大磨拐河组高分辨率层序地层学研究

以高分辨率层序地层学原理为指导,利用测井、岩芯和录井等资料,对乌尔逊-贝尔凹陷大磨拐河组不同级次基准面旋回进行了高分辨率层序划分,将大磨拐河组划分为1个超长期、3个长期、12个中期基准面旋回和3类短期基准面旋回,精细对比研究了短期、中期和长期基准面旋回特点.分析了不同级别旋回的结构、叠加样式特征,总结了他们在三角洲-湖...     

青藏高原东部兴措湖生物壳体元素及同位素记录的气候环境信息

通过对青藏高原东部若尔盖盆地兴措湖50年来Gyraulus sibirica壳体元素及同位素分析,并与器测气象资料的比较,建立了兴措湖记录与对应的降水和气温间的函数关系,探讨了湖泊记录所指示的气候环境意义,结果表明：青藏高原东部兴措湖地区腹足类生物在夏半年形成壳体,它所记录的是夏半年而不是全年的气候环境信息,Gyraulus Sibria壳体Mg/Ca比及δ^18O指标与夏半年气温有一定的相关性,其中壳体δ^18O指标对气温变化更敏感,δ^18O与夏半年气温滑动平均间的变率为1．64‰／℃,均值比为0．28‰/℃,Sr/Ca比,δ^13C指标与夏半年的降水量关系较密切,尤其是Sr/Ca比随降水量波动呈显著相关变化,Sr/Ca变化与降水间的平均变率（d(Sr/Ca)/dP)为－0．045/mm。     

华北平原北部全新世沉积中某些元素的分布规律

本文根据钻孔岩芯化学分析资料,研究了华北平原北部全新世沉积地层中化学元素Fe、Mn、Ca、Mg、Cu、Ni、Zn、B等以及CaCO_3的分布,它们的迁移和积累受制于气候条件,沉积环境以及海洋等多种因素的控制。在全新世早、中、晚三个沉积阶段中,元素Ca、Mg以及CaCO_3的含量具有高—低—高的分布特征,而元素Fe、Mu、Cu、Ni、Zn和B则表现出低—高—低的变化趋势