鄱阳湖沉积物近8ka来有机质碳同位素记录及其古气候变化特征

通过对鄱阳湖沉积物的高密度采样和有机质碳同位素分析,讨论了鄱阳湖近 8 ka来的古气候环境.鄱阳湖沉积物有机质δ 13C值为-22.42‰～-32.42‰,属 C3类植物来源.暖湿期δ 13C值相对偏负;冷(凉)干期δ 13C值相对偏正.这些记录表明,鄱阳湖近 8 ka来经历了 4次暖湿和 4次冷(凉)干的气候环境变化, 7 900～3 660 a B.P.、3 440～2 990 a B.P.、2 940～2 170 a B.P.、1 820～6 50 a B.P.属相对温暖湿润的气候环境;3 660～3 440 a B.P.、2 990～2 940 a B.P.、2 170～1 820 a B.P.、650～200 a B.P.为相对冷凉干旱的气候环境,自 200 a B.P.(1 750 A.D.)以来湖区气候开始转暖.暖湿期持续时间较长,冷(凉)干期持续时间较短,1 000 a B.C.左右为一次重要的气候变冷事件.我国全新世几个特征性气候在湖区均有不同的显示,并与孢粉、硅藻、历史记录所反映的古气候环境对应性较好,可以作为恢复古气候变化的灵敏指标.     

梁子湖沉积物有机质碳同位素特征及其古气候指示意义

分析了梁子湖8.35 kaB.P.以来沉积物中有机质δ(13C)的组成特征,并与代表印度洋季风的四川红原泥炭δ(13C)序列及代表东亚季风的长白山哈尼泥炭δ(13C)序列进行了对比,探讨了早全新世以来不同阶段的气候特点及古东亚季风与印度洋季风对该区的影响.研究表明,梁子湖在其形成演化过程中存在两种典型的湖泊沉积环境.5.98 kaB.P.以前δ(13C)值偏负,气候温暖湿润,有机质以湖泊内源水生生物为主,δ(13C)值与湖泊生产力有关.其早期东亚季风对该区的影响占较大优势.全新世大暖期中期(5.98～3.67 kaB.P.),气候持续暖湿,温度与降水达到顶峰,δ(13C)值也达到序列中的最小阶段,其δ(13C)值偏负与浮游生物生产力的增加有很大的关系.3.67～3.29 kaB.P.是气候突变期,δ(13C)值变幅达6‰.3.29 kaB.P.以后δ(13C)值逐渐偏正,气候逐渐变冷干,沉积环境发生较大变化,有机质以陆源C3植物碎屑为主,此时期东亚季风开始加强,印度洋季风持续减弱,但该区受印度洋季风影响更强烈.研究显示,东亚季风与印度洋季风强弱转换和时空迁移的影响对长江中游地区气候环境的演化具有重要作用.     

21kaB.P.以来大兴安岭中段月亮湖沉积物全岩有机碳同位素组成变化及其古气候意义

月亮湖是位于大兴安岭中段阿尔山-柴河火山区的一个火山口湖,地处现今季风/非季风影响的过渡地带,对气候环境变化反应敏感。月亮湖长约9m的沉积岩芯记录了21cal.kaB.P.来的古气候演化历史。月亮湖沉积物全岩有机碳同位素组成( δ13 Corg)、总有机碳含量(TOC)和总氮含量(TN)分析结果表明: δ13 Corg值分布范围为 -34.3 ‰ ~-24.8 ‰ ,具有9.5 ‰ 的变化幅度,但总体仍然在陆生C3植物的变化范围内。TOC含量分布范围为1.04 ％ ~23.55 ％ ,TN含量分布范围为0.08 ％ ~1.78 ％ ,TOC与TN含量变化趋势相同,呈正相关性,两者都显示出末次冰期晚期时含量特别低的特征。沉积物的 TOC/TN 比值(原子比)分布范围为6.3~28.2,其中末次冰期晚期的值比较低,说明沉积物中有机质以内源水生生物为主,其后 TOC/TN 比值明显升高且多>14,说明大部分有机质来源于汇水盆地中的陆生植物。根据多个指标综合分析,有效湿度的影响很可能是 δ13 Corg 变化的主导因素。因此,近2万年来月亮湖全岩有机碳同位素组成变化与古气候变化的对应关系是: 暖湿气候对应着偏负的 δ13 Corg值,冷干气候对应着偏正的 δ13 Corg值,全新世期间因植被变化不大,其 δ13 Corg值变化幅度也不大。     

兴凯湖沉积物有机碳和氮及其稳定同位素反映的28kaBP以来区域古气候环境变化

兴凯湖是东北亚最大的淡水湖,也是中俄界湖。我们是国内首次对兴凯湖一根长269 cm的沉积岩心进行了研究,结果显示:δ13Corg和TOC之间显示较好的负相关性,说明δ13Corg低值时期,气候温暖或湿润,δ13Corg值处于高值时期,气候冷干;C/N比值和TOC之间显示较好的正相关性,C/N比值平均值为11.4,显示兴凯湖沉积物有机质以内源浮游植物生产为主;δ15Norg高值对应于气候冷干期,此时沉积物有机质更多的来源于浮游植物,δ15Norg低值对应于暖湿期,但营养盐输入的减少也会造成δ15Norg值降低。兴凯湖沉积物有机碳和氮及其稳定同位素数据综合分析结果表明:28 480～26 160 cal.aBP,湖区气候冷干;26 160～22 880 cal.aBP,湖区气候温暖湿润;22 880～18 180 cal.aBP,流域处于末次盛冰期多年冻土环境;18 185～12 650 cal.aBP,对应于Blling/Older Dryas/Allerd气候波动暖期;90～78 cm段,对应于Younger Dryas事件;11 500～4 570 cal.aBP,进入全新世暖湿期,早期气候温干,晚期气候温湿;4 570～1 470 cal.aBP,气候冷干;1470 cal.aBP以来,又转为暖湿气候。     

青藏高原达则错沉积物有机碳同位素特征及古气候环境意义

通过对达则错沉积岩心有机质碳同位素（δ13C）和碳氮比（C/N）的分析,结合岩心浮游生物记录、营养盐记录以及温度和降水记录,探讨了过去一千年达则错沉积物有机质δ13C的气候环境指示意义.结果表明,达则错沉积物有机质主要以湖泊自生的水生生物碎屑混合物为主;过去一千年,达则错在受人类活动显著影响之前,气候变化是影响沉积物有机质δ13C形成的主要因素,在1050~1200 AD和1450~1650 AD气候寒冷干燥时段有机质δ13C值显著偏重,反之则相反;过去150年,湖泊沉积物有机质δ13C显著偏重,主要受人类活动导致湖泊营养盐浓度变化影响.本研究还表明对于营养结构较为单一,且西藏拟溞为绝对优势动物物种的半对流型湖泊,应用C/N值判断湖泊有机质来源是不可靠的,需要综合湖泊地理背景谨慎判断.      

元素分析仪-同位素比值质谱仪测定海洋沉积物有机碳稳定同位素方法初探

初步建立了利用元素分析仪-同位素比值质谱仪(EA-IRMS)联用技术测定海洋沉积物中有机碳稳定同位素的方法。标定了标准工作参考气CO2(δ13CvsPDB为-32.053‰);验证了仪器的稳定性,标准偏差为0.009‰;当离子流强度范围为0.4～8.7 V时,总体线性为0.0337‰/V,小于仪器线性指标0.06‰/V的要求;同时测定了国家标准物质GBW 04408、国际标准物质Urea和海洋沉积物样品M01的精密度和准确度,标准偏差在0.04‰～0.13‰范围内;并在三家实验室进行了测量比对实验,标准偏差小于0.20‰,满足地质样品再现性0.5‰的要求。所选样品区域δ13Corg范围为-25.29‰～-22.30‰,表明该海域总有机碳是陆源和海源两种来源的混合物。     

元素分析-同位素比值质谱法测量海洋沉积物中有机碳和氮稳定同位素组成的实验室间比对研究

海洋沉积物中有机碳、氮稳定同位素(δ~(13)C、δ~(15)N)作为一种有效指标,可对不同地质时期空气、温度、降水等参数的变化进行标记。元素分析-同位素比值质谱法是一种测量海洋沉积物有机碳、氮稳定同位素组成的合理、有效的方法。目前我国有诸多实验室使用元素分析仪(EA)与稳定同位素比值质谱仪(IRMS)联用的方法对沉积物中的有机碳、氮稳定同位素进行测试。各实验室之间测试技术及数据稳定性缺少比对依据,测试结果缺乏有效的溯源,使用过程中缺乏规范和统一。本文选取了我国2018年研制的三个国家一级海洋沉积物碳氮稳定同位素标准物质(GBW04701、GBW04702、GBW04703)及两个国际标准物质(EMA-B2152、EMA-B2151),在我国十家实验室对EA-IRMS在线技术测试方法进行实验室间的测量比对实验,以验证方法的稳定性、精密度和准确度。测试结果表明:各家协作实验室的数据准确、稳定,方法的重复性和再现性良好,测得的δ~(13)C和δ~(15)N精密度分别好于0.10‰、0.14‰。通过比对研究,同时证明了EA-IRMS在线技术适用于海洋沉积物中的有机碳、氮稳定同位素的测定,初步建立了一套适合海洋沉积物样品分析的方法。     

江汉平原湖区周老镇钻孔磁化率和有机碳稳定同位素特征及其古气候意义

江汉平原地处我国东西、南北自然环境的过渡地带, 该地带距今30ka (大约相当于MIS3阶段) 以来的气候变化是研究过去全球气候变化的重要时段之一, 已越来越引起人们的关注.在精确测年的基础上, 对采自江汉平原湖区周老镇钻孔(ZL01) 沉积物柱样的磁化率和有机碳稳定同位素进行了处理和分析, 其结果表明: (1) 该区磁化率和有机碳稳定同位素值的变化特点具有较好的一致性和可对比性, 它们与古气候的关系为: 磁化率的高值、有机碳稳定同位素的偏正值与偏冷、偏干的气候环境相对应; 反之与偏温暖湿润的气候环境相对应. (2) 根据磁化率和有机碳稳定同位素值的变化特点将本区30 kaB. P.以来的古气候分为3个大的气候演化阶段, 在每一个大的气候演化阶段中又可分为若干次小的气候演变阶段.这3个大的气候演化阶段分别为阶段Ⅰ : 其年龄约为30 000~ 14 100 aB. P., 磁化率和δ13C的平均值分别为655.69 × 10-6 SI和-23.15 × 10-3, 均为本区最高值并且曲线波动较大; 阶段Ⅱ : 相应时段为14 100 ~ 3 540 aB. P., 磁化率平均值为较低值369.38 × 10-6SI和δ13C为偏负值(- 27.29 × 10-3), 相对较稳定; 阶段Ⅲ : 年代相当于3 540 ~ 650 aB. P., 平均磁化率为本区最低值311.0 × 10-6 SI, δ13C平均值为- 24.49 × 10-3, 且曲线波动较大. (3) 磁化率与有机碳稳定同位素值发生突变处可能是突发性温度事件的反映.      

海洋沉积物有机碳和稳定氮同位素分析的前处理影响

海洋沉积物中的有机碳和稳定氮同位素为海洋古环境和碳氮循环提供了大量信息,然而不同的前处理方法对有机碳和稳定氮同位素测定结果的准确性产生不同程度的影响.笔者通过大量条件实验,分析了前处理过程中影响结果准确性的可能因素.①器皿材质:使用聚丙烯和玻璃离心管进行酸处理所得样品的δ13C和δ15N基本无差别.②干燥方式:样品经热烘干燥会导致样品中轻碳组分和易挥发组分的逸散,引起样品中δ13C的分馏.鲜样和酸处理后样均采用热烘干燥会引起样品中δ15N发生明显分馏.③驱酸方式和洗酸程度:水洗造成溶解性有机碳和氮的损失,致使δ13C和δ15N值较真实值偏正,但酸蒸法不能保证氯离子的有效驱除.洗至中性后的洗酸次数对δ13C影响甚小,但会导致δ15N继续偏正.全程采用冷冻干燥,选用PP离心管作为主要酸处理水洗和干燥的器皿,具有很好的重复性,可获得较理想、准确的δ13C和δ15N测试数值.     

湖光岩玛珥湖全新世时期沉积物碳氮同位素组成的环境指示意义

通过对湖光岩玛珥湖沉积物的TOC,TN,δ13CTOC,δ15N和s-ratio的研究,作者重建了全新世期间湖泊初级生产力的变 化,从而揭示了湖光岩地区全新世气候演变历史。早全新世时期（10 400~6100 yr BP）,高值的TOC,TN,δ13CTOC和低值 的δ15N,s-ratio指示了高水平的湖泊初级生产力,反映温暖湿润的气候条件; 8500~7400 yr BP期间,δ15N出现最低值,同时 TN出现高值,表明可能受了固氮蓝藻的影响,指示该段时间季风减弱,可能为对应着8.2 ka事件;中全新世期间（6100~ 3600 yr BP）,TOC,TN和δ13CTOC下降,s-ratio上升,指示湖泊生产力下降,气候逐渐向冷干转变;晚全新世期间（3600 yr BP至今）,TOC和TN继续下降,δ13CTOC处于最低值,s-ratio达到最大值,代表季风最弱的时期和湖泊生产力持续降低。全新 世湖泊生产力的逐渐下降反映了季风的逐步减弱,而驱动因素则是北纬30°太阳辐射的减少。在~1000 yr BP以后,δ13CTOC与 δ15N表现出不同于全新世演化趋势的异常,可能指示人类活动的加剧,尤其是烧荒开田对沉积物的影响。     

新疆玛纳斯湖沉积物氧同位素记录的古气候信息探讨──与青海湖和色林错比较

内陆封闭湖泊自生碳酸盐氧同位素组成与大气降水同位素组成、空气相对湿度和地面气温这三个参数相关。我国季风带的青海湖与色林错的δ18O曲线非常相似,说明古气候变化受相同因素驱动。在10500～9500aB．P．的末次冰期向全新世的过渡期,这两个湖泊的δ18O值大幅度下降,这是夏季风雨水的低δ18O值的缘故。属于西风带的玛纳斯湖和季风带的青海湖的δ18O曲线基本上是对称的。大约9500～4000aB．P,图形由对称转变为相似,据此推论当时夏季风的影响范围可能达到新疆北部。     

新疆玛纳斯湖沉积物氧同位素记录的古气候信息探讨──与青海湖和色林错比较

内陆封闭湖泊自生碳酸盐氧同位素组成与大气降水同位素组成、空气相对湿度和地面气温这三个参数相关。我国季风带的青海湖与色林错的δ~(18)O曲线非常相似,说明古气候变化受相同因素驱动。在10500～9500aB．P．的末次冰期向全新世的过渡期,这两个湖泊的δ~(18)O值大幅度下降,这是夏季风雨水的低δ~(18)O值的缘故。属于西风带的玛纳斯湖和季风带的青海湖的δ~(18)O曲线基本上是对称的。大约9500～4000aB．P,图形由对称转变为相似,据此推论当时夏季风的影响范围可能达到新疆北部。     

永安盆地有机碳同位素特征与古环境意义

晚古生代永安盆地位于华夏块体武夷山隆起南缘,发育在前泥盆纪基底之上,是在政和—大埔断裂带基础上经伸展作用而成的一个沉积断陷盆地。盆内不同时代含碳层位样品δ13Corg值的变化及其与邻区样品δ13Corg值的对比研究显示了盆地本身乃至整个中国东南部沉积环境在不同地质时期以及同一时期不同区段沉积相变化的异同特征;永安盆地晚...     

影响C4草本植物C/N比值变化的因素与土壤有机C积累的关系

文章对采自贵州从低海拔的东部到高海拔的西部且大致平行的石灰岩和砂岩两地带均生长的3种C₄草本植物,即巴茅(Miscanthusfloridulus)、白茅(Imperatacylindrica)和类芦(Neyraudiareynaudiana),以及相对应的土壤表层样品,进行了营养元素和C同位素组成分析;研究营养元素含量随着海拔的不同而出现的变化趋势,以及这些元素之间的相互协变作用,尤其是Ca和N之间的相互协变作用对植物的N含量、C/N比值和^δ13C值的影响,以了解植物的C/N比值(指示植物残留物质量的一种标志)与土壤有机C积累的关系。研究结果表明,植物的N含量和^δ13C值具有随海拔的上升而显著增大趋势,而植物的C/N比值在砂岩地区虽有减小的趋势,在石灰岩地带则没有。对所研究的C4草本植物来说,在土壤pH值为5.8的中性条件下显示出Ca的最大吸收,因此,Ca与其他营养元素之间的协变模式在两种土壤类型中表现出相反的倾向,并存在土壤交换性Ca的边界浓度:当土壤可交换性Ca的含量为2.24mg/g,相应土壤的pH值在5.8以下时,随着土壤可交换性Ca浓度的增大,植物的N含量上升,而植物的C/N比值会显著降低;当Ca在边界浓度以上时,随着土壤可交换性Ca浓度的增大,植物的N含量下降,而植物的C/N比值有增加的趋势。由此可见,植物残留物的N含量和C/N比值受Ca元素含量的相     

海南岛万泉河口沉积物有机碳、 氮同位素的特征及其环境意义*

对海南岛万泉河口沙美内海柱样K3和K4沉积物进行生物地球化学指标总有机碳(TOC)、总氮(TN)、有机碳同位素(δ¹³ C)、氮同位素(δ¹⁵ N)的分析,以及²¹⁰ Pb定年了解其近代变化特征,追踪沉积物有机质来源的变化,提取沉积环境演变及人类活动的信息。K3中TOC的变化介于0.51 ％ ~1.12 ％ ,K4变化介于0.43 ％ ~1.49 ％ ,而其随时间的变化反映了流域内人类活动的历史。17世纪TOC含量明显增加记录了明末清初开始流域内广泛种植农作物的活动,19世纪以来TOC含量逐渐增加,至现代达最高值,对应了工业革命以来人类活动的增强。K3和K4的δ¹³ C值变化分别在-24.38 ‰ ~-21.02 ‰ 之间和-24.74 ‰ ~-20.17 ‰ 之间,δ¹⁵ N值变化分别在2.20 ‰ ~4.62 ‰ 之间和2.39 ‰ ~5.02 ‰ 之间,映证了本区沉积物有机质是陆源物质和海洋物质混合的特点。明末清初开始流域内广泛种植玉米等农作物造成δ¹³ C值增加和δ¹⁵ N值减少; 自19世纪以来至现在,该区的经济活动增加,人口的持续增长,尤其是近50年来化肥农药的大量使用,造成陆源输入的有机碳含量大幅增加,使δ¹³ C值减少和δ¹⁵ N比值增加。 δ¹³ C值自19世纪以来就逐渐变轻,说明陆源和海洋有机碳的比例发生了变化,较轻的陆源有机碳比例相对增加,较重的海洋有机碳比例相对减少,反映了玉带滩沙坝的增长、沙美内海封闭、海水交换作用减少的状况。C/N比值分别从底部的16.19和17.36到顶部减小为11左右,自19世纪以来呈明显减小的趋势也反映了沙美内海泻湖自生的藻类有机质供应越来越多,也说明了其逐渐封闭、水动力条件越来越弱,与外海的交换作用逐渐减少的状况。     

近1500年来新疆艾比湖同位素记录的气候环境演化特征

利用介形虫壳体^δ18O,^δ13C及其沉积物有机质^δ13C同位素组成等环境代用指标,重建了西北干旱区艾比湖地区近1500年来气候环境演化特征。结果表明,气候不稳定性不但出现在时段约660～760A.D.及约1380～1500A.D.由暖干变冷湿的气候转换时期,也出现在时段约1050～1150A.D.及约1850～1940A.D.由冷湿变暖干的转换时期。尤其是由冷湿到暖干的气候转换时期,频繁而大幅度的气候变化影响湖泊水环境的稳定连续性,限制了介形虫等湖泊生物的生存,造成湖泊生态环境系统的破坏。而在百年尺度上艾比湖地区气候表现为暖干、冷湿的组合特征。约1850年开始,气候出现明显的干旱化趋势。     

青藏高原北缘哈拉湖近800年来 湖泊沉积及其环境意义*

文章以青藏高原北缘高山祁连山湖泊——哈拉湖作为研究对象,利用放射性核素²¹⁰ Pb和¹³⁷ Cs测年资料,通过对此高海拔湖泊沉积碳酸盐氧碳同位素、碳酸盐含量、总有机碳含量、磁化率等环境代用指标的分析,揭示了这一地区近800年来的气候环境变化过程。分析表明哈拉湖记录的气候环境变化经历了3个阶段:1206~1700A.D.环境较为寒冷、湿润,并有持续变湿的趋势;1700~1920A.D.环境由冷湿的状况趋向温暖干旱,1771年之后,环境保持相对稳定;1920~2002A.D.是自1206年以来最为温暖干旱的阶段。     

东北地区五大连池湖相沉积物正构烷烃和单体碳同位素特征及其古植被意义

对中国东北地区小兴安岭与松嫩平原过渡带五大连池青石钻孔湖相沉积物进行了有机地球化学分析,检测出丰富的正构烷烃生物标志化合物.本文主要讨论了正构烷烃的分布及其单体碳同位素组成特征.正构烷烃具有前峰型和双峰型两种分布特征,表明其有机质为混合来源,包括低等菌藻类生物和陆生高等植物输入.正构烷烃的分布特征表明,自35.2ka B.P.以来,nC27/nC31和ACL指标共同记录了东北地区小兴安岭与松嫩平原过渡带的植被以草本为主.对C27、C29和C31长链正构烷烃进行了单体碳同位素测定,并利用二元模式估算了C3和C4植物相对生物量,结果表明,自35.2ka B.P.以来,研究区的植被以C3植物为主.期间在典型冷暖气候事件中,受温度变化的影响,C3/C4植物的相对生物量有明显的变化,在全新世大暖期(6.0ka B.P.),受温度升高影响,C3植物的生物量显著减少,C4植物的生物量则明显增加;而在两次典型冷气候事件(中全新世降温事件8.2ka B.P.和新仙女木事件12.9ka B.P.)时期,受温度降低影响,C3植物的生物量有增加的趋势,C4植物的生物量则相对呈减少的趋势;在末次冰盛期21.0ka B.P.时,受明显低温特征的影响,C3植物生物量高达80.0％,这可能是当时低温的气候特征抑制了C4植物的生长.研究结果对探索我国东北地区C3/C4植物分布格局,并为评估未来气候演化对该地区植被格局和农业生产的影响提供科学依据.     

近7000年巢湖沉积物环境磁学特征及其指示的亚洲季风变化

利用巢湖ACN钻孔,通过多参数磁性测量、粒度和AMS14C测年分析,探讨了近7000年以来巢湖沉积物磁性特征变化及其控制因素,并进而探讨了其对亚洲季风变化的指示意义。研究结果表明,ACN钻孔磁性特征由磁铁矿主导,其变化主要受沉积动力环境控制,间接反映了流域降水的变化。总体上粘土含量高的沉积物中磁性矿物含量较低、颗粒较细,形成于高湖泊水位环境,对应了降水量高的时期;而>32μm组分含量高的沉积物磁性较强、颗粒较粗,形成于低湖泊水位环境,对应了降水量低的时期。巢湖ACN的磁性记录(尤其是XARM/X和XARM/SIRM两个参数)揭示了近7000年以来巢湖流域降水具有减少的趋势,导致湖泊收缩和沉积物中磁性矿物颗粒变粗。在这一长期变化的基础上,还存在6000aB.P.,5500aB.P.和3800aB.P.附近的显著干旱事件。这一磁性记录与中国东部地区的石笋、湖泊等记录可以很好地对比,是亚洲季风演变的区域响应结果。