A review on bivalve shell,a tool for reconstruction of paleo-climate and paleo-environment

Environmental information can be extracted from bivalve shell geochemistry. In this review, the latest research progress and the existing problems as well as the focus of future research on stable oxygen and carbon isotopic composition and trace elemental ratios of bivalve shell were investigated. Oxygen isotopic signatures of bivalve shell have been proved precipitate in equilibrium with their host water and used as a robust tool to reconstruct ancient water temperature. In order to reconstruct quantitative paleo-temperature information, the future research on bivalve shell oxygen isotope should combine with the study of ancient water oxygen isotope. Metabolic effect pre- vents the direct application of stable carbon isotopic composition of bivalve shell from extracting dissolved inorganic carbon information. The contribution of metabolic carbon to bivalve shell is species specific. Stable carbon isotopic composition of dissolved inorganic carbon could be reconstructed if the metabolic contribution could be accounted for. Explore ways to remove contribution of metabolic effects to bivalve shell is the future focus of the research. There is no consensus on the effect of temperature on bivalve trace element ratios, which may be also species spe- cific, each proxy should ideally be validated and calibrated for each species before being used to interpret past climate and environmental conditions. Future research needs to pay attention to the bivalve shell biomineralization process, which controlled bivalve shell trace element ratios. Cultivation experiment is an important way to obtain the relevant conclusions.     

西宁黄土白云石和碳同位素记录的轨道尺度季风气候变化

第四纪轨道尺度东亚季风变化的主控周期及其驱动机制还没有一致的认识,高纬地区冰量和低纬岁差变化如何驱动季风气候变化没有定论。沉积过程连续、堆积速率快的黄土-古土壤序列是揭示轨道时间尺度季风气候变化的良好材料。我们选择青藏高原东北部西宁泮子山黄土堆积上部的60 m作为研究对象,通过钻探取样和分析最近280 ka以来黄土-古土壤序列的磁化率、碳酸盐含量、白云石含量、碳酸盐碳同位素等古气候代用指标,探讨青藏高原东北部东亚夏季风气候的变化规律和控制因素。利用频谱和小波分析方法对季风气候变化的时间序列进行分析。结果显示,最近280 ka以来东亚夏季风变化具有轨道尺度的变化周期,并与高纬冰量和北半球温度变化有一定的联系;同时,西宁黄土古气候时间序列具有显著23 ka的岁差周期,表明低纬过程对东亚季风的重要作用。岁差调制的低纬太阳辐射变化可能是驱动青藏高原东北部轨道尺度季风降水变化的主导因素,高纬冰量和温度变化对轨道尺度的季风变化也有一定的影响。

     

Emission Flux and Carbon Isotopic Composition of Methane from Rice Paddies in Guizhou Province

Methane emission flux from rice paddies in Guizhou province shows obvious three stage diurnal variations;It is relatively low from the morning to the noon,then successively increases in the afternoon and at night,and finally follows a gradual decrease.The δ13C values of trace methane emitted from rice paddies in Guizhou Province range from-64.5‰to -54.1‰ with an average of -60.7‰,very close to the reported values from America or Kenya.     

Controls on the stable carbon isotopic composition of biogenic methane produced in a tidal freshwater estaurine sediment

The δ¹³C value of methane in sediments from a tidal freshwater site in the White Oak River Estuary, North Carolina, exhibited a relatively small, but consistent, seasonal variation (∼3‰) with isotopically heavier values occurring during the warmer months (−66.1‰ summer, −69.2‰ winter). These isotopic shifts could have resulted from changes in: (1) isotopic compositions of precursor molecules; (2) kinetic isotope effects associated with methane production; or (3) pathways of methane production. Methane production rate and isotopic data from sediment incubation experiments and field measurements were used to determine the relative contributions of these factors to the observed seasonal variations. Although changes in δ¹³C values of biogenic methane are typically thought to result from changes in pathways of methane production, this study showed that a significant amount (36 ± 22%) of the seasonal variations between the δ¹³C value of methane produced in sediment incubation experiments could be attributed to changes in the δ¹³C value of the ΣCO₂ pool. This was due to increased methane production rates and removal of ¹²CO₂ with increasing temperature, a prevalent feature of methanogenic systems that may account for some of the frequently observed ¹³C enrichment in methane during warmer months. Combining the change in the δ¹³C value of the ΣCO₂ pool with temperature-controlled changes in fractionation (α) resulting from kinetic isotope effects accounted for (53 ± 22%) of the ¹³C enrichment observed during summer sediment incubation experiments. Although large pathway changes were not observed in sediment incubation experiments, the remaining differences in δ¹³C values could have resulted from smaller, undetectable changes in the percentage of methane production from acetate (∼14%) and/or a shift in the δ¹³C values of methane produced from acetate (∼4‰).     

西南背景区冬、夏季黑碳稳定碳同位素组成及来源

为确定中国西南背景区不同季节细颗粒物中黑碳的浓度水平和来源特征,分别于2018年冬季(1月)和夏季(7月)在贵州普定喀斯特生态系统观测研究站采集细颗粒物样品,测定其水溶性离子成分、黑碳浓度及稳定碳同位素组成(δ¹³C_BC),结合贝叶斯模型探讨黑碳来源贡献。结果表明,采样期间黑碳冬季平均浓度为(1.2±0.6)μg/m³,夏季为(1.9±0.6)μg/m³,接近于其他区域背景点浓度水平。δ¹³C_BC平均值冬季为(-23.4±0.9)‰,夏季为(-24.3±0.8)‰,处于煤燃烧及机动车排放来源的δ¹³C值范围。贝叶斯模型结果表明,机动车尾气在冬、夏季节对黑碳贡献较高,分别为(45.1±14.2)%和(69.5±8.6)%,煤燃烧贡献分别为(41.7±9.8)%和(24.1±7.2)%。结合后向轨迹分析结果可知,西南背景区冬季黑碳来源受燃煤、机动车尾气排放及生物质燃烧共同影响;夏季黑碳污染源主要为机动车尾气和煤燃烧,生物质燃烧较少。     

土地利用变化对岩溶地下水溶解无机碳及其稳定同位素组成的影响

土地利用变化对岩溶地下水溶解无机碳（DIC）的影响关系到岩溶作用强弱及其相关的全球碳循环的正确评价。对贵州茂兰原始森林内的板寨岩溶地下河流域和普定岩溶石漠化强烈的陈旗、灯盏河泉域三种不同的土地利用下的地下水的DIC及其稳定同位素进行了分析,结果表明,地下水的DIC表现形式主要为HCO3^-。对于缺少土壤覆盖的板寨和灯盏河岩溶地区,雨季主要因为稀释作用,HCO3^-含量出现年内最低值;而对于较多土壤覆盖的陈旗岩溶地区,雨季主要受土壤CO2效应控制。HCO3^-含量出现年内最高值,反映了土壤在岩溶作用及其碳循环中的特殊重要性。此外,夏季由于生物量的增加,δ^13DIC值较冬季偏轻1‰～2‰。而对于不同土地利用而言,石漠化影响下的地下水δ^13DIC较原始森林下的地下水偏重2．5‰-3．0‰,且随着石漠化的发展,土壤的进一步流失,地下水δ^13DIC进一步偏重,反映了石漠化后生物量比例减少和大气成因CO2比例增加对地下水δ^13DIC升高的影响。     

Isotopic composition of xenon in petroleum from the shell bullwinkle field

We have measured the abundance and isotopic composition of xenon in petroleum samples from the Shell Bullwinkle Field off the coast of Louisiana. We used an oxidation and purification procedure designed to insure complete extraction and clean up of xenon from the petroleum. The xenon isotopic composition was found to be similar to the atmospheric value for one petroleum sample. While the results of the second sample suggest possible enrichment of the heavier isotopes, the errors associated with these excesses preclude a definitive statement to that effect. No monoisotopic enrichment in¹²⁹Xe was detected in either sample, the presence of which might have allowed us to deduce the petroleum age. Our results represent only the second xenon measurement from petroleum, and the concentrations are within the range of values published in the earlier report.     

我国酸沉降地区硫源的硫同位素组成研究

我国同世界大部分地区的酸雨类型一致,均为典型的硫酸型酸雨,因此硫同位素组成是示踪酸雨来源的重要手段。在前人研究的基础上,对酸雨硫同位素组成研究的思路和实验方法进行综述,重点介绍燃煤过程中硫同位素的分馏效应和大气SO2、气溶胶、大气降水、苔藓和小麦等植物中的硫同位素组成等,对环境地球化学的研究具有重要意义。     

湖北宜昌埃迪卡拉系陡山沱组下部无机碳同位素再研究：探寻碳酸盐岩碳同位素组成的原始海水信号

湖北宜昌地区埃迪卡拉系陡山沱组记录了多次显著的无机碳同位素(δ13Ccarb)波动事件,它们可以在华南乃至全球范围内进行广泛对比。然而,在一些特定剖面中,陡山沱组底部盖帽碳酸盐岩记录了δ13Ccarb极负值(＜30‰,VPDB),以及上覆陡山沱组二段底部地层中δ13Ccarb在正负值之间频繁波动的现象。一般认为,成岩作用中形成的碳酸盐矿物导致了这些分布不规律的δ13Ccarb波动,并对利用碳酸盐岩全岩无机碳同位素(δ13Cbulk)数据进行古海洋碳同位素组成恢复的可靠性造成了干扰。为了评估成岩作用对δ13Cbulk的影响,本文利用宜昌雾河地区埃迪卡拉系的一口钻井岩芯,对陡山沱组下部地层进行了详细的岩石学观察和碳同位素分析。研究结果表明,陡山沱组下部的碳酸盐岩中存在形成于成岩过程中的方解石矿物,而碳酸盐岩中的白云石组分并未遭受严重的后期成岩作用改造,白云石组分的碳同位素(δ13Cdolo)组成能够更加准确地反映沉积时的海水信息。为获得样品的δ13Cdolo信息,本研究首先将全岩粉末样品与30%磷酸反应2 h,去除其中的方解石组分,然后测试残余样品的碳同位素。实验结果显示,该方法可以有效去除岩石粉末中的方解石组分,最终获得的数据能够准确地反映δ13Cdolo特征。陡山沱组二段下部样品δ13Cdolo为连续稳定的正值,且明显高于δ13C bulk,δ13Cdolo 曲线更加真实地反映了新元古代冰期结束之后海洋碳同位素组成的变化特征。     

不同粒级黄土-古土壤中碳酸盐碳氧稳定同位素组成及其古环境意义

从黄土高原中部洛川和环县两个剖面选取若干黄土和古土壤样品，分为三种粒级（＞45μm、2－45μm、＜2μm），挑出＞45μm粒级中的根状结核与蜗牛壳化石碎片，分别测定δ^13C和δ^18O值。结果显示，两个剖面不同粒级组分的δ^13C和δ^18O值表现出相似的分布规律。洛川剖面的根状结核和蜗牛壳与分粒级样品中的＜2μm粒级中碳酸盐的δ^13C和δ^18O值最为接近，处于相同的区域内；而＞45μm粒级中的δ^13C和δ^18O值与其他样品有明显的差别。因此，可以认为黄土－古土壤中＜2μm粒级中所含的碳酸盐可代表成镶碳酸盐，其蕴涵的地球化学信息可用以重建成壤时的古气候和古环境条件。     

煤型气碳同位素演化二阶段分馏模式及机理

天然气中甲烷Ｃ同位素组成是判识其母质类型和演化程度最有效的方法之一。国内外学者对煤型气δ＾１３Ｃ１与演化程度（Ｒ＾０）之间的关系做过大量的工作,取得了重要成果,但由于其研究对象的局限性,对其完整的同位素汪化分馏特征洞需进一步完善。由于我国含煤盆地广布,源岩的成烃演化完整而系统,使得系统研究其演化成为可能。本文通过我国不同盆地、不同时代和不同成烃演化的煤型气甲烷Ｃ同位素组成和源岩演化程度（Ｒ＾０）的     

应用大地热流和地下流体氦同位素组成资料计算中国大陆地壳生热元素丰度

根据能量守恒原理和中国大陆实测热流数据,给出中国大陆地壳生热率上限值为1.3μWm-3。根据热流值和地下流体氦同位素组成资料,估算出中国大陆地壳生热率为0.58～1.12μWm-3,中位数为0.85μWm-3,相应的铀、钍、钾丰度范围分别是0.83～1.76μg/g、3.16～6.69μg/g和1.0%～2.12%。中国陆壳铀、钍、钾元素整体丰度值明显高于太古宇地壳,反映中国陆壳成分演化程度较高。同时,中国大陆地壳成分具有明显的横向非均匀性特征:东部地壳相对西北部富集铀、钍、钾等强不相容元素,褶皱带相对克拉通地区富集铀、钍、钾元素。基于大陆地壳SiO2含量与地壳生热率之间的正相关关系推断,中国东部地壳较西部富长英质组分,褶皱带地壳成分较克拉通富长英质组分。此区域性变化特征与基于地震波速资料推断的结果相符。基于中国大陆地壳生热率变化范围以及地震波速低于全球平均值的特征,推断Rudnick和Fountain(1995)、Rudnick和Gao(2003)、Weaver和Tarney(1984)、Shaw等(1986)以及Wedepohl(1995)的全球陆壳成分模型均高估了铀、钍、钾等强不相容元素丰度。     

冀北小张家口超基性岩体的锆石U-Pb年龄和Hf同位素组成

采用离子探针（SHRIMP Ⅱ）测得小张家口基性-超基性岩体中的锆石主要有220±5Ma和491±7Ma两组年龄,以及一个很老的继承锆石年龄2453Ma.年龄为220±5Ma的一组锆石（A组）具有典型的岩浆型振荡环带,这组年龄应代表该岩体的侵位年龄.A组锆石的^176Hf/^177Hf比值从0.282557到0.282690,εHf（220Ma）=-2.9～＋1.66.年龄为491±7Ma的一组锆石（B组）具有变质成因的蝴蝶结构（Butterfly structure）和熔蚀边,属于继承锆石.B组锆石的^176Hf/^177Hf比值从0.282239到0.282483,εHf（491Ma）=-8.6～0.06.207Pb/206Pb年龄为2453Ma的锆石应该是岩浆侵位时从华北克拉通古元古代基底中捕获的锆石.A组锆石的Hf同位素数据表明,220Ma左右由于华北北缘岩石圈伸展,导致软流圈地幔上涌,亏损的软流圈地幔流/熔体与富集的岩石圈地幔相互作用并混合,这种混合地幔源区发生部分熔融而形成小张家口基性-超基性岩体.B组锆石可能是小张家口岩体在岩浆侵位过程中捕获的来源于富集地幔或大陆下地壳的锆石.     

(LP)MCICPMS方法精确测定液体和固体样品的Sr同位素组成

MCICPMS是近年发展起来的高精度固体同位素分析仪器,利用MCICPMS可以精确测定Sr同位素组成,与TIMS相比,分析效率明显提高;对于含有Rb的实际样品,在Rb/Sr比值较小时(Rb/Sr<0.001),可以通过Rb扣除获得准确的87Sr/86Sr比值,而当Rb含量较高时,可以通过建立Rb/Sr与87Sr/86Sr偏差值的线性关系进行再一次校正,同样也可以获得准确的87Sr/86Sr比值.通过这种校正关系,可以直接分析固体微区的Sr同位素组成.     

内蒙古十八倾壕金矿床铅同位素组成的构造学意义

十八倾壕金矿有两种类型矿体：糜棱岩型矿体和石英脉型矿体。糜棱岩型矿石Pb同位素组成以低放射性成因铅为特点：^206Pb／^204Pb为16．63～17．45，^207pb／^304Pb为1531～15．48，^208Pb/^204Pb为36．52～38．85；在铅的动力学演化曲线上非常接近幔源铅演化模式曲线；与区域上典型的韧性剪切带型金矿——后石花金矿的铅同位素组成一致，是早元古代晚期(2040Ma)韧性剪切变质变形作用的产物。石英脉型矿石Pb同位素组成以高放射性成因铅为特点：^206Pb／^204Pb为18.23～19．74，^207Pb／^204Pb为15．69～15．89，^208Pb／^204pb为38．64～40．13；在铅的动力学演化曲线上非常接近上地壳铅演化的模式曲线；与区域上典型的燕山期岩浆热液型金矿——东伙房金矿以及燕山期花岗岩的铅同位素组成一致，是燕山期岩浆热液型金矿化。十八倾壕金矿是两次小同性质成矿作用叠加的结果。这从Pb同位素组成上证明了笔者曾经提出的关于该矿床叠加构造控矿的观点。     

豫西地区秦岭造山带武当群Nd-Hf同位素组成及其物源特征

武当群变质沉积-火山岩组合是南秦岭地体中重要的基底岩石,其形成时代和地球化学特征可以为理解秦岭造山带的构造演化提供重要的证据.本文报道豫西地区武当群上部沉积岩和下部中-酸性火山岩Sm-Nd同位素和锆石Lu-Hf同位素组成,探讨火山岩成因和沉积岩物源的同位素特征.上部沉积岩的碎屑锆石初始ε_(Hf)值变化在-30～+10之间,对应的模式年龄值t_(DM2)在1.0Ga至3.2Ga之间,初始ε_(Nd)值在-4.0至-6.0之间.沉积物源表现为主要与扬子陆块有亲缘关系的地壳物质和近源的下部火山岩混合的特征.火山岩的锆石初始εHf值变化在-35～+15之间,对应的模式年龄值t_(DM2)在0.8Ga至3.5Ga之间,集中于1.5～1.8Ga和2.2～2.4Ga两个峰值.2个变质石英角斑岩样品初始ε_(Nd)值分别为-9.2和-10.7,而报道的湖北武当群的玄武-安山质熔岩的初始ε_(Nd)值以正值为主.因此,武当群不同类型的火山岩可能存在着成因差异.具有低初始ε_(Nd)值和ε_(Hf)值特征的火山岩可能由地壳物质的重熔而形成的;有些火山岩具有初始ε_(Hf)值变化范围较大(-35～+15)或正初始ε_(Nd)值的特点,可能是壳、幔物质混合成因,有显著的幔源或新生地壳物质的贡献.武当群Nd-Hf同位素组成和碎屑锆石年龄分布特征表明,与扬子陆块有亲缘关系的南秦岭地体在元古代期间可能经历多期地壳增生和再造作用.     

加氢和TSR反应对天然气同位素组成的影响

天然气形成过程中的加氢作用和 TSR 反应是有机-无机相互作用的重要方式。相邻水体和深部来源的氢,是天然气形成的重要氢源,塔里木盆地天然气的甲烷氢同位素组成明显表现出不同沉积水体对甲烷氢同位素的控制作用,大宛105～25井和阿克1井具有深部流体加氢的特征;TSR 反应中硫同位素在不同反应阶段和反应过程具有不同的分馏特征,这种特征在四川盆地高舍硫天然气中具有很好的表现,TSR 反应硫同位素分馏一般小于20‰,而单体硫、黄铁矿和硫酸盐矿物等其它反应过程的产物硫同位素分馏不明显。     

内蒙古孟恩陶勒盖银铅锌铟矿床的铅同位素组成及矿石铅的来源探讨

内蒙古盂恩陶勒盖矿床产于由黑云母斜长花岗岩和白云母斜长花岗岩组成的海西期盂恩花岗岩基的中心部位，矿体受东西向断裂控制。呈脉状。矿床主要有用组分为Pb,Zn,Cu,Ag，含Sn富In,Ga,Cd等分散元素，为一典型的多元素共生的多金属矿床。矿石铅同位素组成与赋矿的海西期花岗岩和矿区外围燕山期花岗岩的长石及全岩铅同位素组成明显不同，显示出矿石铅既不是由这两期岩浆活动提供的，也不是来自这两期花岗岩的改造，矿石铅与不同期次岩浆岩铅的对比显示，矿石铅来源于地幔岩浆分异，矿区深部可能存在地幔来源的岩浆岩。