古近纪Danian期早期热事件Dan-C2研究进展

早古近纪是新生代典型的温室气候期,期间发生了一系列快速短暂的、以碳同位素(δ¹³C)负偏移为特征的增温事件(也被称为极热事件,hyperthermals),其中Danian期早期Dan-C2事件是白垩纪末期生物大灭绝之后出现的第一个热事件,因而其环境效应和生态效应受到了广泛关注。但是随着研究的不断深入,关于Dan-C2事件的争议也不断增加。通过总结Dan-C2热事件研究的最新成果,对其全球性意义及其触发机制进行综述后发现：(1)全球性意义存在争议：海洋记录方面,Dan-C2事件期间的碳同位素负偏移目前局限在大西洋和特提斯洋局部地区的浮游有孔虫和全岩记录中,底栖有孔虫很少记录到该事件,表明其可能只是一次区域性的碳扰动事件。此外,该事件期间全岩和浮游有孔虫的氧同位素(δ¹⁸O)指示的增温也仅局限在北大西洋部分海域的表层海水,底层海水普遍缺乏增温的证据。同时,尽管已有陆相Dan-C2事件的证据被发现,但是与海相记录相比,陆相记录在数量、年代学及地层的连续性上,还存在很大的不足,导致陆相记录难以与海洋记录开展深入有效的对比工作,因此该事件的全球性意义...     

济阳坳陷奥陶系碳酸盐岩及缝洞充填方解石C、O同位素特征及其意义

对济阳坳陷奥陶系碳酸盐原岩及孔洞缝中充填方解石进行了C、O同位素测定,结果表明孔洞缝充填方解石的δ¹³C和δ¹⁸O值比原岩偏负。奥陶系三山子组和马家沟组孔缝中充填的方解石C、O同位素演化有很大区别,前者的δ¹³C和δ¹⁸O值均为负值,δ¹³C向较高负值偏移,δ¹⁸O值向较低负值偏移;马家沟组八陡段孔缝充填方解石的δ¹³C和δ¹⁸O值也多为负值,δ¹³C向较正值方向偏移,δ¹⁸O值向较高负值偏移。奥陶系碳酸盐岩孔缝充填方解石形成于大气淡水环境和埋藏成岩环境,次生孔洞可能主要形成于早期表生阶段,裂缝形成于中-新生代的构造运动,方解石主要充填于埋藏环境中。次生孔缝的主要形成时期早于油气大量运移期,对古潜山油藏的形成有利。     

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。     

底栖有孔虫Δδ13C定量重建海洋深水氧气含量的原理及应用

海洋中的溶解氧是生物地球化学循环的重要参数。在全球变暖的背景下，海洋缺氧是当前面临的环境问题之一，定量重建海水氧气含量在预测未来气候和生态环境变化中尤为重要。以往常用的代用指标大多只能定性或半定量地重建海洋深水氧气含量，而近年来新发展的底栖有孔虫表生种Cibicidoides wuellerstorfi和内生种Globobulimina spp.的碳同位素梯度(Δδ¹³C)被认为可以在20～235μmol/kg范围内定量重建海洋深水氧气含量。目前，底栖有孔虫Δδ¹³C重建深水氧气含量的研究多集中于边缘海，对开阔大洋的关注不足。本文通过对比不同海洋深水氧气含量代用指标的异同，厘清底栖有孔虫Δδ¹³C重建海洋深水氧气含量的原理及影响因素，归纳底栖有孔虫Δδ¹³C在全球范围内的应用，这对约束地球系统模型的结果具有重要意义。     

蓟县早寒武-新元古不整合界面处风化壳碳酸盐碳、氧同位素组成特征

由于土壤中有机质降解产生的CO₂ 和淡水成岩作用的影响,在蓟县早寒武世和晚元古代景儿峪组不整合界面处古风化壳中碳酸盐的δ¹³C值和δ¹⁸O 值明显偏负,从风化壳向下往原岩的方向,δ¹³C和δ¹⁸O 数值逐渐增加;此外,与风化壳上、下碳酸盐岩地层的δ¹³C和δ¹⁸O 数值具有明显的差别。上述同位素组成特征可以用于其它古风化壳剖面及地层不整合界面的判识。     

华北寒武纪苗岭世晚期δ13C演化及生态环境特征

豫北和鲁西地区寒武系苗岭统上部δ¹³C演化表现为下降趋势,芙蓉统下部δ¹³C呈上升趋势,并表现出显著正漂移,这次δ¹³C正漂移出现在三叶虫Chuangia带内,可与世界各地芙蓉统排碧阶的δ¹³C正漂移(SPICE)对比。δ¹³C演化趋势与三叶虫、牙形石、浮游植物的繁盛与萧条表现出一定的耦合关系。苗岭世晚期三叶虫大规模绝灭时期,δ¹³C呈逐渐降低趋势,苗岭世末期新的三叶虫科大量出现时期,δ¹³C呈上升趋势。另外,海平面升降对δ¹³C演化具有明显的影响,海侵时期沉积的碳酸盐岩其δ¹³C呈逐渐增大趋势,高水位早期沉积的碳酸盐岩具有较高的δ¹³C值,高水位晚期或海平面下降期沉积的碳酸盐岩的δ¹³C呈逐渐下降趋势。海平面变化是导致生态环境变化、生物群落演化、碳同位素组成演化的关键因素。     

吉林西部盐碱化土壤碳酸盐的碳稳定同位素特征

对吉林西部盐碱化土壤的物理性状进行了实地调查,并对不同土地利用类型的土壤碳酸盐碳稳定同位素作了系统的测定。结果表明,研究区内盐碱地土壤碳酸盐的δ¹³C值的变化趋势可以反映本区土壤盐碱化的进程。盐碱化土地在0～50 cm的深度范围内,土壤碳酸盐的δ¹³C值变化规律为：0～30 cm深度内,土壤碳酸盐的δ¹³C值随深度的增加而逐渐减小;在30～50 cm范围内,如果有盐积层或碱积层的存在,则土壤碳酸盐的δ¹³C值迅速增加。     

南海神狐海域MIS12期以来的碳酸盐旋回与水合物分解

对南海神狐海域水合物钻探区SH1B和SH5C等2个钻孔顶部0~39.41 m和0~23.85 m的连续沉积物开展高分辨率碳酸盐旋回研究,结合浮游有孔虫氧同位素地层学、AMS¹⁴C年代学和生物地层学进行地层划分。结果表明：SH1B孔MIS12期以来CaCO₃曲线总体上具有明显的冰期和间冰期旋回,表现为较典型的冰期低、间冰期高的“大西洋型”旋回特征,具有良好的地层意义;SH5C孔除MIS1-MIS2期外,MIS3-MIS8期的CaCO₃含量较SH1B孔的要低,冰期和间冰期旋回性较差,MIS3-MIS 4和MIS7期出现明显的低钙事件;同时,SH5C孔MIS3-MIS5期浮游有孔虫G.ruber的δ¹³C值明显负偏,平均值为-0.11‰;两孔MIS1期的沉积速率是MIS2期的近2倍,与前人的研究结果相反,为MIS2期部分地层缺失所致。SH1B孔受水合物分解影响不大,而SH5C孔受水合物分解影响明显。SH5C孔MIS2期的地层缺失事件和MIS3-MIS4、MIS7期的低钙事件以及MIS3-MIS5期δ¹³C值负偏事件主要发生在末次冰期,推测与下伏水合物分解产生的海底滑塌、海水酸化等环境效应有关。     

古生代海洋碳同位素演化

本文给出对中国古生代海相碳酸盐岩地层的系统的碳同位素研究结果。对密集地采自寒武纪、奥陶纪、泥盆纪、石炭纪和二叠纪5个海相碳酸盐岩地层剖面的681个样品作了碳同位素研究。所得到的古生代海相碳酸盐岩地层δ¹³C值长趋势演化的模式表明,从寒武纪(δ¹³C平均为-0.3‰)到石炭纪(3‰)和二叠纪(3.4‰)逐渐富集¹³C.此变化模式与古生代有机碳的埋藏数量有关,或许与大洋中脊体系的体积变化有关。     

青藏高原北部植物叶片碳同位素组成的空间特征

测定了青藏高原北部13个地点101份草本植物叶片碳同位素组成(δ¹³C值), 结果发现, 植物叶片δ¹³C值的分布范围在-29.2‰～-23.8‰之间, 平均值约为-26.89‰, 明显低于全球高海拔植物叶片δ¹³C值(-2.6‰) ; 而植物叶片δ¹³C值随海拔和经、纬度的变化趋势与其它同类报道相似:随着海拔的升高和经、纬度的降低, 植物叶片δ¹³C值呈现升高趋势. 叶片δ¹³C值也随土壤含水量和土壤温度的变化而变化:土壤含水量越高, 土壤温度越低, 植物叶片δ¹³C值越小, 但它们之间的相关关系不具统计学意义. 初步分析表明, 大气压力 (CO₂分压)和温度的协同变化导致了叶片δ¹³C值随着海拔变化的分布格局, 而温度和相对湿度的变化是引起叶片δ¹³C值的经、纬度效应的主要因子.     

岩浆去气作用碳硫同位素效应

根据开放体系条件下的瑞利分馏原理,并考虑岩浆中可能溶解的合碳和含硫组分,从理论上定量模式了岩浆去气作用对火成岩碳、硫同位素组成的影响。结果表明,岩浆CO₂去气作用能够导致岩石中碳酸盐显着亏损¹³C,其δ¹³C值能够从原始-5‰变化到-20‰(PDB);岩浆CH₄去气作用则导致岩石中碳酸盐相对富集¹³C,其δ¹³C值能够从原始-5‰变化到+4‰。岩浆SO₂去气作用可以导致岩石中硫化物显着亏损³⁴S,其δ³⁴S值能够从0‰变化到-8‰(CDT);岩浆H₂S去气作用则导致岩石中的硫化物相对富集4S,其δ³⁴S值能够从0‰变化到+6‰。因此,除源岩原始同位素不均一性和地壳物质混染能引起火成岩的碳、硫同位素组成发生较大变化外,岩浆去气作用也是重要原因之一。     

热带西太平洋碳酸盐溶跃深度及其变化规律

碳酸盐的溶解与保存是全球碳循环的重要组成部分,研究碳酸盐溶解作用对探索碳循环机制、理解全球气候变化机理等具有重要意义。本文通过西太平洋暖池核心区雅浦海沟南部附近海域108个表层沉积物和3个柱状沉积物样品中浮游有孔虫、底栖有孔虫和碳酸钙含量等变化特征分析了海底碳酸盐溶跃深度、补偿深度及其自中更新世以来的变化规律。表层沉积物碳酸盐含量、浮游与底栖有孔虫丰度、底栖有孔虫占有孔虫全群比例、底栖有孔虫群中胶结质壳比例等多种指标变化表明,本区现代碳酸盐溶跃面(carbonate lysocline depth, CLD)位于水深3800m附近,碳酸盐补偿深度(carbonate compensation depth, CCD)约为4800m。柱状样有孔虫溶解指数(foraminifera dissolution index, FDX）的变化表明,冰期碳酸盐溶解作用减弱,碳酸盐溶跃面和补偿深度变深;冰消期碳酸盐溶解作用增强,溶跃面和补偿深度变浅。位于现代溶跃面附近的柱状岩心碳酸盐含量呈现冰期高、间冰期低的“太平洋型”旋回特征,同时古生产力替代性指标的变化曲线与碳酸盐含量没有明显的相关性,说明中更新世以来的碳酸盐含量变化主要受溶解作用的控制,特别是在冰期- 间冰期转换时期更为明显。     

云南永善肖滩早寒武世早期碳氧同位素记录

本文对采自云南永善肖滩剖面下寒武统100余件碳酸盐岩样品的碳氧同位素进行了分析研究。在从灯影组白岩哨段上部至筇竹寺组玉案山段碳酸盐岩碳同位素变化曲线上,梅树村组小歪头山段底部δ¹³C值表现出显着负飘移。早寒武世梅树村期,碳同位素值缓慢增大,至大海段达到最大值。在筇竹寺组石岩头段底部,δ¹³C值表现为明显负飘移。在玉案山段,碳同位素又开始一个新的正飘移旋回。根据同位素资料,肖滩剖面下寒武统梅树村组小歪头山段至大海段地层相当于前托莫特阶地层,筇竹寺组石岩头段与托莫特阶地层对应,玉案山段与呵特达班阶下部地层对比。小歪头山段底部标志着寒武纪沉积已经开始。     

湘西奥陶系红色碳酸盐岩碳、氧同位素组成特征及古环境意义

红色碳酸盐岩是华南奥陶系的一种具有紫红—砖红色调的代表性沉积岩,其中可能蕴含特殊的古环境信息。湖南湘西三百洞地区具有一条出露良好、厚层为主的红色碳酸盐岩剖面,主要发育于大湾组和牯牛潭组内,文章对该段地层采集了355件碳、氧同位素和Mn、Sr元素分析样品,以及10件牙形刺化石样品进行研究。根据牙形刺样品约束,大湾组底界可能大致相当于弗洛阶顶界,大湾组和牯牛潭组界线在达瑞威尔阶中下部,牯牛潭组顶界大致相当于达瑞威尔阶顶界。据显微薄片鉴定、δ¹³C-δ¹⁸O相关性分析和Mn-Sr元素评估,推断样品受到成岩作用影响不大。355件同位素测试样品显示三百洞剖面的δ¹³C和δ¹⁸O均为低幅高频振荡,δ¹³C在-0.38‰～1.67‰之间,δ¹⁸O在-9.34‰～-7.21‰之间,其中可与全球对比的同位素事件有大坪阶底部碳同位素负漂事件(BDNICE)和达瑞威尔阶中部碳同位素漂移事件(MDICE),可以间接对比的有达瑞威尔阶下部碳同位素负漂事件(LDNICE),此外还有2...     

新疆阿勒泰地区小冰期特征的树轮δ13C记录

建立了新疆阿勒泰地区一个长约450a的落叶松树轮碳同位素年表.该年表一个最为明显的特点是1850年后年轮δ¹³C显著降低,这是化石燃料燃烧和土地利用方式改变的缘故.在1550—1850年期间,该年表经历了明显的距平“正负”(即暖冷)变化:17世纪年轮δ¹³C值相对偏负,气温较低,18世纪年轮δ¹³C值相对偏正,温度较高.根据已有的树轮δ¹³C温度系数,17世纪的温度相对偏低约0.67～2.46℃.广泛的区域性对比表明,该年表所揭示的小冰期温度变化具有较高的可信度。     

贵州关岭下三叠统永宁镇组碳同位素化学地层与海洋氧化事件

提要：贵州关岭永宁镇下三叠统上部永宁镇组碳同位素化学地层及其对比研究表明早三叠世晚期特提斯洋曾发生了稳定碳同位素组成（δ13C）的强烈波动,且这一δ13C波动具有分布广泛和不受沉积相控制的特点。笔者分析和讨论了永宁镇组碳同位素化学地层与岩石地层、生物地层、层序地层和微量元素地球化学特征的关系,指出特提斯地区下三叠统上部地层碳同位素组成受全球海平面变化、洋流循环模式和生物复苏等多因素的共同影响,早三叠世晚期δ13C的强烈正异常是洋流循环模式改变引起大洋氧化和与此相关的生物复苏的结果。     

藏南定日地区Cenomanian/Turonian界线附近的生物古海洋事件

藏南定日地区在白垩纪中期发育一套浅灰色深灰色的以钙质页岩、泥灰岩及微晶灰岩为主的浅海陆棚相沉积,岩石中除含较高的粘土矿物及陆源石英矿物颗粒以外,还含有十分丰富的有孔虫化石。依据浮游有孔虫Helvetoglobotruncana praehelvetica的首次出现将C/T界线置于样品9922及9923之间,该界线位于Whiteinella archaeocretacea化石带之中。通过定量分析,该区有孔虫的丰度、分异度以及浮游与底栖有孔虫比率、具旋脊与不具旋脊有孔虫的比率等指标在剖面纵向上表现出3个明显的演化阶段,即Rotalipora cushmani带上部、W.archaeocretacea带及H.helvetica带下部,有孔虫动物群的变化特征完整地记录了C/T界线附近古海洋事件的全过程。该次事件中,碳稳定同位素δ¹³C值存在着明显的异常变化——正向偏移,元素地球化学U、Th及K的丰度也表现出明显的异常变化,其丰度值均比标准平均值偏高。所有这些特征均是在全球洋脊迅速扩张这一背景下海平面发生剧烈变化的结果。     

南海东沙海域末次冰期异常沉积事件与水合物分解

对南海东沙海域陆坡区973-3柱状样开展沉积学和年代学、有孔虫同位素和壳体B/Ca比值、碳酸钙和黄铁矿含量的分析, 发现该岩芯浮游有孔虫Globigerinoides ruber和底栖有孔虫Uvigerina peregrina的δ13C在末次冰期同时在多个层位发生负偏, 最大负偏达-2.03‰; 有孔虫δ13C负偏层位环境[CO₃2-]浓度相对偏低; 负偏层位同时出现大量黄铁矿, 最高含量达17%.在负偏层位以下沉积的碳酸盐溶解作用强烈, CaCO₃含量最低, 沉积物颜色偏深.究其成因与水合物分解关系较大.甲烷渗漏事件发生在末次冰期, 说明末次冰期的海平面下降是水合物分解的主要诱因.根据有孔虫δ13C负偏的次数和程度推断至少发生过4次甲烷渗漏, 渗漏的强度基本相当.      

萍乡市春节前后空气质量及气溶胶的碳、氮同位素组成特征

为探讨萍乡市元旦至元宵期间空气质量变化情况及其中PM_2.5及PM₁₀中的碳、氮来源,2017年1月1日至2月16日在萍乡市进行了在线空气质量监测,采集了PM_2.5、PM₁₀滤膜气溶胶样品并进行了总氮(TN)、总碳(TC)浓度以及δ¹⁵N、δ¹³C组成。结果表明,采样期间空气的PM_2.5浓度为(82.45±43.04)μg/m^3;PM₁₀、SO_2和NO_2浓度分别为(112.98±68.66)μg/m^3、(23.85±14.32)μg/m^3和(32.68±14.4)μg/m^3。样品的PM_2.5和PM₁₀的TN、TC浓度分别为(9.73±5.99)μg/m^3、(12.68±9.53)μg/m^3和(15.15±7.9)μg/m^3、(18.7±9.11)μg/m^3,δ¹⁵N、δ¹³C分别为6.32‰±4.11‰、6.89‰±4.44‰和-25.1‰±0.89‰、-25.55‰±1.25‰。在元旦和春节期间,发生了空气污染事件,元旦期间平均PM_2.5、PM₁₀、NO_2和SO_2浓度均高于春节期间,推断元旦污染事件可能是由气象条件导致污染物聚集所引起,而春节污染事件可能是由烟花爆竹燃放释放的SO_2和大量的颗粒物进入大气所致。采样期间和两个空气污染事件的δ¹⁵N和δ¹³C组成相似,其主来源均可能为机动车尾气和煤燃烧排放及部分C_3植物燃烧。     

江西峨嵋洞石笋微层特征及其形成机制

生长快速、具有年纹层的洞穴石笋是研究过去季节-年际尺度气候变化的重要地质载体之一。本研究对江西峨嵋洞长度为60 mm的现代石笋EM1进行微层分析、高分辨率的氧、碳同位素测试分析,研究了石笋微层特征及其形成机制。研究表明峨嵋洞石笋微层具有典型的“南方型”微层特征：肉眼可见的暗褐色致密亚层,在透射光下为透光层,在紫外光下为不发光层;肉眼可见的乳白色疏松亚层,在透射光下为不透光层,在紫外光下为发荧光层。暗褐色致密亚层的方解石δ¹⁸O值由年内最小变为最大而δ¹³C值为年内偏正峰值,乳白色疏松亚层的方解石δ¹⁸O值由年内最大变为最小而δ¹³C值为年内偏负峰值。月-季节分辨率的δ¹⁸O和δ¹³C记录为反相关关系,δ¹⁸O滞后于δ¹³C变化约3～4个月。研究认为峨嵋洞石笋微层的形成可能主要与春季-早夏较多降水和有机质淋滤(形成乳白色疏松亚层)以及盛夏高温干旱(形成暗褐色致密亚层)的配置有关。部分乳白色疏松亚层内还发育有极细的荧...