中更新世以来哈尔滨黄土有机碳同位素组成及其古气候意义

研究黄土-古土壤序列有机碳同位素组成与古植被和古气候的关系,对于重建第四纪环境变化过程有重要意义。然而,东北地区黄土有机碳同位素组成的研究尚未展开。本文对哈尔滨荒山岩芯开展了黄土-古土壤序列的有机碳同位素组成和磁化率分析。结果表明,中更新世以来有机碳同位素组成在古土壤层和黄土层的均值分别为–24.8‰和–25.1‰,整体上古土壤层有机碳同位素组成较黄土层偏正,而S0和S2古土壤层相对偏负。利用端元法恢复过去C_3/C_4植物的相对丰度,揭示出中更新世以来研究区C_3植物占绝对优势地位。通过与海面温度和深海氧同位素以及东北地区赤峰黄土的有机碳同位素进行耦合对比,发现荒山岩芯的有机碳同位素组成变化与温度呈正相关,表明温度是植物碳同位素组成变化的主控因素。然而在某些间冰期时期,比如S0、S2层以及S3古土壤层中部,降水可能成为主要因素。上述研究表明东北地区植物生长对气候响应具有复杂性。这些认识对于理解哈尔滨地区C_3植物的生长因子具有重要的借鉴意义。     

富钴结壳中有机碳同位素组成特征及其古海洋意义

富钴结壳组成与生长环境之间的关系研究对这种未来资源的准确评价和合理利用有重要意义 .研究了中太平洋海山区富钴结壳中有机碳同位素组成 ,探讨了它们的来源和古海洋的指示意义 .研究结果表明 ,δ13 Corg值位于 - 2 1.86× 10 -3 ～- 2 3.99× 10 -3 之间 ,表明它们来源于海洋表层浮游生物 .富钴结壳中有机物质的碳同位素组成的波动响应海洋环境和全球气候的变化 ,可以指示古海洋 .     

有机碳同位素示踪古环境变化研究

对有机碳同位素示踪环境变化的原理、研究对象、取得的进展和存在的问题等进行了详细研究，认识到C～H键比C-O键有利于富集^12C，从而导致生物或有机碳δ^13C为极低的负值，使有机碳与无机碳之间存在显著的碳同位素差异。光合作用类型的不同使植物分为C3，C4和CAM3种类群，并导致不同类群的植物具有不同的碳同位素组成，C3植物δ^13C=-20‰～-32‰，平均-28‰，而C4植物δ^13C=-9‰～-17‰，平均-14‰。气候环境的差异影响了光合作用的类型和强度，使不同环境的植物类群特征不同，不仅造成植物组合的碳同位素组成不同，而且导致不同食性的动物牙齿等化石的碳同位素组成的差异，甚至相应的无机碳同位素的变化，因此生物链及其衍生物的碳同位素研究也就成为反演某一地区或某一时期气候环境的有效手段。被作为研究对象的地质记录可分为有机和无机两类，有机类主要包括树轮等植物化石、牙齿等动物化石、煤等陆相沉积有机质、海相沉积有机质、土壤(前者的衍生物)，这些研究对象分别适合于目的不同的环境研究，并获得了较好的效果。进而发现有机碳同位素在研究重大生物灭绝事件、C4植物起源、地球早期生命起源、地外生命存在与否、矿产资源形成时的有机质作用等问题上将有重要作为。     

烃源岩残留沥青中正构烷烃分子的碳同位素研究

对不同类型烃源岩残留沥青中ｎC₁₅正构烷烃分子碳同位素特征的研究表明，古生界海相碳酸盐生油岩和中生界淡水湖相泥质生油岩的ｎC₁₅正构烷烃分子呈富12C的碳同位素组成特征；沼泽相腐殖煤的正构烷烃分子呈富C₁₅的特征。煤系暗色泥岩的正构烷烃分子碳同位素组成介于两者之间。沉积环境和有机母质性质是制约烃源岩正构烷烃分子碳同位素特征的主要因素。ｎC₁₅正构烷烃分子系列碳同位素特征不仅是一个良好的油－岩对比和原油成因判识指标，而且还可用于煤成油的进一步划分对比。     

塔里木盆地深层烃源岩可溶有机组分的碳同位素组成特征

塔里木盆地深层烃源岩主要是指埋深大于4000 m的寒武—奥陶系海相碳酸盐岩和三叠—侏罗系陆相泥岩、碳质泥岩和煤。研究表明,塔里木盆地深层烃源岩可溶有机组分的碳同位素组成具有母质继承效应,寒武—奥陶系海相腐泥型烃源岩可溶有机组分的碳同位素组成一般小于-28‰,而三叠—侏罗系陆相腐殖型烃源岩可溶有机组分的碳同位素组成一般大于-28‰。对于高演化的寒武—奥陶系海相深层烃源岩而言,在热力作用下,其可溶有机组分的碳同位素组成普遍发生强烈逆转,并出现饱和烃>芳烃>非烃>沥青质的完全反序分布现象,显示出深层环境下高演化烃源岩可溶有机组分的碳同位素组成特征。      

岩石有机碳风化及其控制因素

岩石有机碳为岩石地层中的有机碳,是地球上重要的碳储库。岩石有机碳的氧化、风化过程向大气排放二氧化碳,是地质碳循环过程的关键环节,对维持地球长尺度碳平衡以及表层环境的长期宜居性有重要意义。近年来,岩石有机碳氧化、风化过程的研究取得了显著发展,相关研究已经从剖面拓展到流域尺度,定量方法也在日益精确。本文系统综述了近些年国内外针对岩石有机碳自身结构性质、风化速率定量方法、控制因素和风化通量统计等问题的研究现状,以期对全球范围内岩石有机碳风化在研究地质碳循环过程中的关键性和当前进展及发展趋势有更加系统性的认识,并对相应的关键性科学问题进行更加深入系统的研究。     

兰州盆地44～15Ma地层的有机碳同位素记录

沉积物中有机碳同位素组成是重建古环境变化的有效指标,但陆地长序列的有机碳同位素记录目前较为罕见.本文选取兰州盆地已具古地磁测年的永登剖面(厚度为330～1310m部分,年代介于44～ 15Ma)进行了有机碳同位素分析,结果表明44Ma开始其值先逐渐偏重后变轻(平均-24.6‰),至33.2Ma突然变重后维持相对稳定的高值(平均-23.7‰),再至25.5Ma后又变轻(-24.4‰),与全球氧同位素从长期演化趋势以及事件上均呈现出较一致的对应关系,即与温度之间存在负相关.这表明兰州盆地中始新世-中中新世期间有机碳同位素变化可能受控于全球温度变化,温度的改变可能影响了陆源C3植物与湖泊内生沉水和挺水植物对有机质的相对贡献比例,确切的机制理解有待其他指标的辅助研究.     

长江三角洲晚新生代沉积物有机碳、总氮和碳酸盐组成及古环境意义

长江三角洲地区埋深达320m的PD钻孔揭示了上新世以来河湖相、滨海相和三角洲相的沉积环境特征。钻孔沉积物中有机碳、总氮和碳酸盐组成变化较大,但具有一定的规律性。上新世东部地区气候较暖湿,古湖泊发育,化学风化强烈,有机质保存率较低;早更新世气候波动较大,相对温湿气候下高等植被发育;中、晚更新世长江流域气候逐渐变冷干,晚第四纪气候变化较显著,流域植被类型发生明显变化;全新世气候转暖,有机质保存率高。有机碳、总氮和碳酸盐组成揭示的古气候变化与孢粉、沉积地层等资料相当吻合,与相邻内陆地区的第四纪古环境研究认识也具有明显的可比性。本研究也揭示,运用有机碳、总氮和碳酸盐组成重建我国东部地区第四纪古环境和季风演化史具有相当的难度,必须充分考虑沉积地层不连续性、粒度、有机质来源、埋藏成岩环境以及陆海相互作用等多因素的复杂影响,同时需要结合有机碳同位素等分析来深化古环境研究。     

柴达木盆地原油单体正构烷烃碳同位素研究

利用GC—C—MS技术测定柴达木盆地原油单体正构烷烃碳同位素组成，研究它们的碳同位素组成特征和分布型式，以探究原油的戍因。测试结果表明：柴迭木盆地西部原油的单体正构烷烃碳同位素组成较重，分布在-23．7‰、～-28．5‰之间，分子碳同位素分布曲线呈波浪式，反映原油来自超咸水—咸水的盐湖相沉积环境。柴达木盆地北部原油的单体正构烷烃碳同位素组成为-25．3‰、～-33．4‰，分子碳同位素分布曲线呈U型和波浪式两种型式，根据单体正构烷烃的碳同位素组成和分布型式特征，认为柴迭木盆地北部原油属于煤成油和湖相偏腐泥型、混合型母质成因。     

准噶尔盆地液态烃分子碳同位素组成特征及其应用

文章报导了准噶尔盆地不同地区、不同产层原油和烃源岩样品中正构烷烃和类异成二烯烃碳同位素组成特征。在ｎＣ₁₁－ｎＣ₃₄之间，保罗系湖沼相成因的原油，正构烷烃δ13Ｃ值大部分分布在－２７．０‰──３２．４‰之间，比海相地层的原油重，具有富集13Ｃ的特征。ⅡＡ型烃源岩产出原油的单烃δ13Ｃ值比ⅡＢ型的轻，相对富集12Ｃ。碳源组成相同的原油在正构烷烃和类异成二烯烃碳同位素组成上，有相似的分布范围和较为一致的总体变化趋势，因此单烃碳同位素组成可用于油－油对比和油－源对比中。     

辽河盆地东部凹陷原油的碳同位素组成特征

通过对辽河盆地东部凹陷原油的饱和烃、芳烃的碳同位素组成特征、原油同位素类型和单体烃同位素特征进行研究 ,发现整个东部凹陷原油及其组分的碳同位素值偏重 ,指示其源岩有机质中藻类和低等水生生物的贡献较少 ;饱和烃—芳烃的碳同位素值关系揭示东部凹陷大部分原油样品与沙河街组沙三段烃源岩的特征相近 ,而南部和北部地区少数样品表现出负的碳同位素异常 ,与该区中生界源岩样品的接近 ,推测原油中可能混入了中生界来源的油气。南部地区各样品的碳同位素类型曲线和单体烃的碳同位素曲线均相似 ,揭示了两者具相同的油气来源。北部地区各原油样品的单体烃的碳同位素类型曲线间具有相似的分布特征 ,但茨榆坨地区的原油样品的碳同位素值比牛居地区的系统偏轻 ,可能是成熟度相对较低引起的 ,表明茨榆坨地区原油具有早期成藏的特征。原油的碳同位素组成特征是研究油气来源和成藏特征分析的一种重要手段。     

柴达木盆地西部第三系咸水湖相原油地球化学特征

在系统分析柴达木盆地西部各油田40余个原油样品碳同位素和饱和烃、芳烃组成的基础上,全面剖析了该地区第三系湖相原油的地球化学特征.研究结果表明,这些原油具有特殊的碳同位素组成和异常的生物标志物分布.其全油碳同位素偏重(-26‰～-24‰);正构烷烃系列单体烃碳同位素分布曲线呈水平状,表现出类同于海相有机质的碳同位素组成特征.它们的生物标志物中正烷烃系列兼具奇碳和偶碳优势双重碳数分布模式;呈强植烷优势,Pr/Ph值大多<0.6;伽玛蜡烷普遍异常丰富,C35藿烷含量高,表征高盐、厌氧的咸水湖相沉积环境性质.芳烃组份以萘、菲系列为主,而二苯并噻吩等含硫有机化合物相对含量较低,反映该地区咸水湖相原油源岩沉积相的特殊性.柴西各油田原油地球化学参数在区域上呈规律性变化趋势,与其源岩沉积相的时空变迁相一致.     

济阳坳陷下古生界碳酸盐岩的分子有机地球化学特征

本文主要针对济阳坳陷车古、义古和桩古潜山带若干钻井的下古生界碳酸盐岩样品,开展分子有机地球化学研究。研究主要揭示了下古生界碳酸盐岩氯仿沥青A中的生标组成及其碳同位素特征,可为环渤海地区下古生界潜在的原生油气藏的判识提供依据;同时研究表明碳酸盐岩晶包有机质中正构烷烃的分布和碳同位素组成与氯仿沥青A中的存在明显差异,早期有机质的特征仍被保留在晶包有机质中,因此可用于古沉积环境的探讨。     

生排烃过程中正构烷烃单体碳同位素组成的变化特征及其研究意义

通过对生排烃模拟实验产物 (残留油和排出油 )中正构烷烃单体碳同位素组成的测定,揭示出生排烃过程中正构烷烃碳同位素组成的变化特征。研究表明,生烃初期,液态正构烷烃主要来自干酪根的初次裂解,它们的碳同位素组成不论是在排出油中还是在残留油中,随温度的变化都不明显,呈现较相似的分布特征;在生烃高峰期,早期形成的沥青质和非烃等组分的二次裂解以及高碳数正构烷烃可能存在的裂解,使得正构烷烃单体碳同位素组成明显富集13 C,尤其在高碳数部分呈现出较大的差异。另外,实验结果显示排烃作用对液态正烷烃单体碳同位素组成的影响不太显著。     

土壤碳动力学同位素示踪研究进展

土壤是陆地生态系统中最大的碳库。土壤碳动力学旨在研究土壤有机碳库的大小及更新速率。土壤有机碳库可分为 3个亚碳库："活动"、"缓慢"和"稳定"碳库。碳同位素特别是 14 C可作为研究土壤碳动力学的理想示踪剂;δ 13 C值是定量研究C3和C4植被更替历史的有效手段; 14 C示踪及年代测定与 13 C信号联合使用,可以估算土壤碳库的大小和驻留时间。碳同位素示踪应用于土壤碳动力学研究取得了较大进展,但是由于缺乏可靠的全球数据库和标准方法来量化土壤有机碳库,导致对土壤各亚碳库的大小和更新速率以及土壤CO2的估算仍存在较大的不确定性,从而难以估计土壤碳库大小的变化对大气CO 2浓度和全球气候变化的潜在贡献。     

地质历史时期碳循环的研究

可以近似地把地质历史时期的碳循环看做为在沉积碳酸盐和沉积有机碳化学库之间的平衡。碳循环研究直接关系重建地球古大气、古海洋、古气候和古环境演变的历史，关系正确认识沉积矿产的成因。现在，人们已经对显生宙时期、对晚元古代碳循环进行了较多的研究，并取得了进展，但是对整个元古代和太古代碳循环的研究工作十分薄弱。预料元古代和太古代碳循环研究将成为未来地球科学重要的前沿研究领域。我国存在适于元古代碳循环研究的地质条件，建议开展相应的研究工作.     

碳同位素技术在土壤碳循环研究中的应用

碳在土壤中的储量和存储时间是陆地生态系统碳库中最大和最长的,而土地利用方式会影响到土壤碳储量及其循环周期,因此有效的土地利用管理可使土壤成为一个碳汇。土壤储存碳的过程就是土壤有机碳动态平衡的变化,因此认识土壤有机碳的动态变化是揭示土壤碳循环过程及其调控机制的重要方面。首先介绍了碳的一种稳定性同位素(13C)和放射性同位素(14C)在生态系统长期动态过程的重建(如C3/C4植被的历史格局)、土壤有机碳周转周期等方面的应用,探讨了同位素示踪技术在土壤有机碳来源、周转周期、土壤CO2通量的变化和组分区分、同位素富集等研究领域的应用,归纳了土壤碳循环研究中的基本问题,提出了未来土壤碳循环同位素示踪的主要研究方向。     

煤系热解参数及其与有机碳的相关性

通过对煤系热解参数之间及其与有机碳含量的研究,分析了煤系热解参数与有机碳的关系,认为煤系热解参数及有机碳含量变化范围均较宽,不同热解参数之间具有一定的相关性。Ｓ１、Ｓ２和Ｓ１＋Ｓ２与有机碳具正相关关系,基本可以用于评价有机质丰度。热解类型指数Ｓ２／Ｓ３、氢指数、氧指数和Ｓ３明显地受有机碳的影响,尤其Ｓ２／Ｓ３受到的影响更为明显,这样就影响有机质类型的评价。给出了各参数间的相关关系式,这对于煤系烃源     

土壤有机碳的主导影响因子及其研究进展

土壤有机碳库是全球碳循环的重要组成部分，其积累和分解的变化直接影响全球的碳平衡。理解土壤有机碳蓄积过程对生物、物理和人为因素的响应，把握关键的控制因子是准确预测土壤有机碳在全球变化情景下对大气CO 2的源／汇方向及准确评估碳收支的关键。综述了土壤有机碳主导影响因子的研究进展，并针对陆地碳循环特点，提出未来土壤有机碳研究应加强土壤有机碳过程与状态的定量化、土壤有机碳分解对环境因子的敏感性、氮沉降对土壤有机碳的影响、土壤有机碳对气候变率的响应及其反馈作用，以及土壤有机碳动态的综合模拟 5个方面的研究，为准确评估陆地碳收支提供依据。     

中国西北干旱区湖泊沉积物中有机质碳同位素组成的环境意义--以民勤盆地三角城古湖泊为例

通过对中国西北干旱区石羊河流域民勤盆地三角城古湖泊沉积物有机质碳同位素组成(^δ13Corg)分析,表明末次冰期与全新世时气候和植被有明显的差异,末次冰期^δ13Corg总体偏轻(-30‰～-25‰),而全新世碳同位素组成则有较大的变化,在早全新世碳同位素组成有多次短期快速变重(-10‰左右)的变化,中全新世碳同位素组成总体偏重(-20‰～-10‰),晚全新世碳同位素组成偏轻(-25‰左右)。分析表明湖泊沉积物有机质碳同位素组成反映了陆生C₃植物和湖泊内源水生植物变化的关系,末次冰期以来西北干旱区C₄植物不发育,偏重的有机质碳同位素值与C₄植物无关。从沉积物中有机质组分、元素等分析表明,末次冰期时主要以河流相沉积为主,湖泊中有机质主要来源于上游祁连山的陆生C₃植物,有机碳含量较低,表明当时的上游的陆生植被不繁盛,区域气候较干冷;从全新世开始,三角城古湖泊开始形成,沉积物中碳同位素组成偏重的有机质主要来源于湖泊中的沉水植物,此时湖泊水体较大,湖泊生产力较高。而沉积物中有机质碳同位素组成偏轻时期的有机质主要来源于挺水植物、陆生C₃植物,较低的有机碳含量说明该时期陆生植被不发育,气候较干冷,湖泊水体较小