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。     

云南程海富营养化过程的碳氧稳定同位素示踪

近500年来程海生物成因碳酸盐δ¹⁸O和δ¹³C及其有机质δ¹³C同位素记录了程海湖泊环境由贫营养到中富营养的演化过程.碳酸盐δ¹⁸O记录显示,大约1690年程海成为封闭湖泊后,当时湖泊贫营养环境并没有发生变化,但造成了湖泊水体交换周期加长,碳酸盐δ¹³C、有机质δ¹³C及其色素含量、碳酸盐含量变化指示湖泊生产力开始增高.1911～1942年碳酸盐δ¹⁸O和δ¹³C及有机质δ¹³C突然显著偏负,表明湖泊生物种群结构发生转变,湖泊初级生产力迅速增加,湖泊由贫营养向中营养转化.湖泊沉积物色素含量及碳酸盐含量变化也记录了这一湖泊环境的转换过程.约1986年以来,随着藻类养殖业及其农业耕作方式的转变,程海水环境渐渐转变成目前的中富营养化状态.     

新疆罗北洼地湖相沉积物有机碳同位素的变化序列及其古环境意义

测定了新疆罗布泊地区湖相沉积物CK-2钻孔样品的总有机碳含量（TOC）及其同位素组成、碳酸盐含量和C/N比值等环境代用指标,以及石膏矿物的质谱-铀系年龄。测试结果表明,20～9kaB.P.期间沉积物δ¹³C_org.在-23.4‰～-16.1‰之间波动且阶段性明显,与TOC呈现良好的相关关系,整体变化趋势同南极Dome C冰芯中记录的全球大气CO₂浓度一致;C/N比值表明有机碳来源主要是陆生高等植物。因此大气CO₂浓度变化是影响20～9kaB.P.期间罗布泊湖相沉积物δ¹³C_org.值变化的主导因素,周围山体上C₃/C₄植物相对生物量的变化则是另一重要因素。依据δ¹³C_org.的变化序列将此时间段湖区古环境的演化分成6个阶段:20.0～14.1kaB.P.期间受到末次盛冰期的影响,气温偏低,湖水丰沛;14.1～13.3kaB.P.是一个气候不稳定期,冷暖波动较频繁,但以暖为趋势;13.3～12.8kaB.P.期间经历了一段冷期,于12.8kaB.P.结束了末次冰期,随后气候开始转暖至11.8kaB.P.;其后气温再次变冷并维持到10kaB.P.;最后从10kaB.P.进入全新世暖期。δ¹³C_org.序列明显向偏负方向变化,表明该地区变暖的趋势相当明显。罗布泊地区日益干旱化是全球气候变化的结果,尤其是受到全球CO₂浓度的不断升高所制约。     

青海湖冰后期以来古气候波动模式的研究

本文根据青海湖QH-16A近代沉积物岩芯中介形虫壳体的δ¹⁸O、δ¹³C、Mg/Ca和Sr/Ca值分析,讨论了青海湖区12,000年以来的气候特征。利用氧、碳同位素的相关性和相对温度、盐度变化曲线建立了青海湖区冰后期以来的气候波动模式,划分出5个气候期和23个气候阶。通过与布列特-谢尔南德冰后期气候方案对比,证实该气候波动模式具有世界性。     

18.5kaB. P.以来东北四海龙湾玛珥湖全岩有机碳同位素记录及其古气候环境意义

结合含水量、TOC含量和TOC/TN比值变化曲线,18·5kaB·P·以来的四海龙湾玛珥湖沉积物全岩有机碳同位素组成（^δ13C_TOC）记录可划分为3个阶段:1)末次冰期晚期（18·5～14·7kaB·P·）,^δ13C_TOC值偏正,变化范围为-29·50‰～-26·18‰,平均值约为-28·10‰;2)末次冰消期（14·7～11·7kaB·P·）,^δ13C_TOC值显著偏负,变化范围为-33·92‰～-28·40‰,平均值约为-31·75‰,在^δ13C_TOC值变化曲线上表现为一个低谷,但在类似YoungerDryas的冷干事件期间（12·7～11·7kaB·P·）,^δ13C_TOC值再次显著偏正,最高可达-28·4‰;3)全新世以来（11·7kaB·P.至今）,^δ13C_TOC值变化幅度不大（-30·85‰～-27·37‰）,基本上都在平均值-29·1‰左右。研究表明,大气CO₂浓度变化是影响18·5kaB·P·以来四海龙湾玛珥湖^δ13C_TOC值变化的主导因素。     

贵州山区土壤微生物生物量的碳同位素组成与有机碳同位素效应

选择贵州岩溶区3个不同海拔高度上的旱地作为实验点,进行了绿肥(紫花光叶苕,C3豆科植物)的输入实验,目的是了解通过输入绿肥之后土壤微生物生物量碳(SMBC)的响应,以及微生物生物量中碳同位素比值的变化,来判断植物分解作用期间有机碳的同位素效应,即微生物分解对13C的分馏作用和微生物对有机质的选择性利用.实验结果表明,在实验地里加入绿肥之后,年平均气温较高的实验地的SMBC响应较快,并且其值高于其余两个年平均气温较低的实验地,说明SMBC主要来源于植物残留物,其值的大小受控于气温.在加入绿肥之后,并未在各自的实验地和对照地之间出现δ¹³C值的差异,而是在植物残留物的分解达到一定程度后实验地的δ¹³C值才高于对照地,但在年平均气温较低的实验点上始终未出现这种差异,说明植物残留物的分解程度和质量将影响SMBC的δ¹³C值,这种现象也进一步说明土壤有机碳的同位素效应是微生物对13C的分馏和对有机质的选择性利用并存的过程.3个实验点上的土壤有机碳的δ¹³C值大小的顺序与SMBC的δ¹³C值大小的顺序相一致,表明SMBC的δ¹³C值能够反映相应样品中的土壤有机质δ¹³C值的总的变化趋势,并可能是控制土壤有机质的δ¹³C值大小的主要的影响因素.     

用树轮δ13C重建1685年以来的大气CO2浓度变化趋势

对采自浙江西天目山地区的3株柳杉树盘,交叉定年后,测定了3株树轮^δ13C的年序列,分析了3株树轮^δ13C序列中所含的共同环境变化信息。用二项式拟合法去除气候因素引起的3个^δ13C序列的高频变化,得到3个低频变化序列。分析了theLowDome冰芯记录的大气CO₂浓度与树轮^δ13C序列低频变化趋势的关系,建立了相应的转移函数,重建了天目山地区1685年以来大气CO₂浓度变化。结果表明:用3株树轮^δ13C序列重建的结果有较好的一致性,并与南极冰芯的记录及前人研究结果有很好的吻合。这一结果表明用同一地区不同树木个体的树轮^δ13C序列的低频变化序列可以重建出基本一致的大气CO₂浓度变化历史。     

碳酸盐岩C,O,Sr同位素组成在古气候、古海洋环境研究中的应用

碳酸盐岩C,O,Sr同位素研究是地球化学重要的示踪手段之一,它可以为研究古气候、古环境的变化提供定量的依据.研究结果表明:δ(13C)的高值对应海平面的上升和有机碳埋藏速率的增加,δ(13C)的低值则对应了海平面的下降和有机碳埋藏速率的降低;87Sr/86Sr比值与海平面变化呈负相关性;δ(18O)常作为判断碳酸盐是否受后期变化的标志之一.用海相碳酸盐岩C,O,Sr同位素示验古气候,古海洋环境,一般要求(Mn/Sr)＜-10×10-3,δ(13C)与δ(18O)不呈正相关关系.     

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     

末次冰期黄土中蜗牛壳体碳酸盐同位素组成与其环境指示意义

为了揭示蜗牛化石壳体碳酸盐（文石）稳定同位素组成的古气候和古生态环境指示意义,对采集于河南荥阳邙山末次冰期黄土剖面上部中的粉华蜗牛（Cathaica pulveratrix）化石壳体碳酸盐进行了碳、氧稳定同位素分析,同时还对全岩有机物质（SOM）碳同位素组成以及全岩磁化率和粒度等气候替代指标进行分析,结果显示：剖面中反映蜗牛食物碳同位素组成的壳体δ¹³C_SSA的变化,与反映古植被碳同位素组成的全岩有机物质碳同位素组成（δ¹³C_SOM）无显著的相关关系,但是壳体¹³C相对于SOM的富集程度（Δδ¹³C_SSA-SOM）的变化与石笋氧同位素记录的末次冰期东亚夏季风强度演化同步一致;   壳体δ¹⁸O_SSA的变化不但与黄土磁化率、粒度等气候替代指标变化具有显著相关性,同样也与末次冰期东亚夏季风强度演化同步一致。这些特征,一方面说明受季风环流控制的气候温湿程度变化左右蜗牛夏季活动的几率和食物的类型,干冷气候条件下,相对温湿夏季成为蜗牛活动主要时期,相对富集¹³C苔藓、菌类和植物可能是蜗牛的主要食物;   另一方面暗示蜗牛化石壳体碳酸盐稳定同位素组成能够指示气候温湿程度和生态环境的变化。     

The Cenomanian—Turonian Anoxic Event in Southern Tibet：A Study of Organic Geochemistry

The Cenomanian-Turonian oceanic anoxic event(C/T OAE) is developed in southern Tibet.Organic geochemical study of the Cenomanian-Turonian sediments from the Gamba and Tingri aress shows that the mid-Cretaceous black shales in southern Tibet are enriched in organic carbon.Te molecular analyses of organic matter indicate marine organic matter was derived from algae and bacteria.In the Gamba area,the organic matter is characterized by abundant tricyclic terpanes and pregane,which are predominant in 191 and 217 mass chromatograms,respectively,Pristane/phytane(Pr/Ph)ratios in the C/T OAE sediments are less than 1, demonstrating the domination of phytane.The presence of carotane can be regarded as a special biomarker indicating oxygen depletion in the C/T OAE sediments in the Tethyan Himalayas.In anoxic sediments,β-carotane and γ－carotane are very abundant.The β-and γ-carotane ratios relative to nC17 in the Cenomanian-Turonian anoxic sediments vary from 32.28-42.87and 5.10-11.01.     

高分辨率碳氧同位素应用及西藏岗巴地区白垩纪中期Cenomanian-Turonian期碳同位素偏移

介绍了高分辨率碳氧同位素的应用成果;指出半远洋、远洋碳酸盐全岩高分辨率碳同位素高值正偏可作为甄别大洋缺氧事件的指示剂和分析古气候变化的指针,碳同位素偏移型式可为长期海平面变化和短期海平面波动提供参照对比的依据。西藏南部岗巴地区的高分辨率偏移曲线显示,碳同位素Cenomanian Tu ronian界线时期的正偏幅度达2.90‰,Turonian期长期持续负偏,并在M. sigali带中、下部呈现两个负偏凹陷区。这表明,该区白垩纪中期Cenomanian Turonian期存在可以在特提斯甚至全球类比的碳同位素变化趋势,表现为Cenomanian Turonian界线时期的缺氧事件、Turonian期的长期海平面下降趋势和Turonian晚期短暂气候变冷的响应。     

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。     

松辽盆地朝73-87井青山口组缺氧事件层的有机地球化学特征

松辽盆地白垩纪青山口组下部广泛分布一套富含有机碳的黑色泥岩、页岩和油页岩沉积,是全盆地划分泉头组与青山口组的一级标志.朝73-87井青山口组黑色页岩、油页岩的地球化学特征研究表明：它具有干酪根碳同位素正偏和重排甾烷含量低,存在28,30一双降藿烷、伽马蜡烷生物标志化合物等有机地球化学特征,表征为白垩纪温室效应时间窗内古湖泊缺氧事件的产物.结合生物地层研究成果,认为青山口期缺氧事件层大体可与白垩纪古海洋Cenomanian-Turonian界线事件层进行对比,进而提出松辽盆地青山口组的时代归属晚白垩世晚cenomanian-Turonian期的新观点.     

Ocean-wide stagnation episodes in the Late Cretaceous

Marine sediment location spread over a wide range of environments contain evidence of anoxic intervals dated early Late Cretaceous. In the north and south deep Atlantic deposition of anoxic layers followed a widespread sedimentary hiatus of Middle Cenomanian age. In the eastern-central parts of the Atlantic (Angola and Cape Verde basins) rythmic deposition of anoxic layers commenced in the Latermost Cenomanian and lasted as late as the Santonian. In the rest of the deep north Atlantic on the contrary anoxia duration was probably limited to the Cenomanian-Turonian boundary or thereabout. Late Cretaceous anoxic layer is not yet recorded south of the Walvis-Rio Grande Rises in the South Atlantic. In a number of locations in marginal and epicontinental seas in America, Africa and Europe previously related to the Tethys a few anoxic layers dated Cenomanian-Turonian are intercalated within thick oxic series. Coniacian to Santonian anoxic layers are limited to small areas in epeiric and marginal domains in the southern Alps, North Africa, Israel, North America (Santonian in the Western Interior) and (?) Australia all with no clear link with any ocean-wide event of early Senonian age. Rythmical alternation of oxic/anoxic layers helps to document the emplacement of sediment and disposition of anaerobic water masses. Development of anoxia at about the Cenomanian-Turonian boundary induced abnormal concentration of trace metals and a partial renewal of the marine fauna. To understand the relationship between a number of factors such as sea-level changes, climates, terrestrial influences, biogenic fertility, sedimentation rates, etc., is essential to explain of the very peculiar anoxic global event of early Late Cretaceous age.     

CRETACEOUS AND TERTIARY BOUNDARY IN THE TINGRI REGION OF SOUTHERN TIBET

CRETACEOUS AND TERTIARY BOUNDARY IN THE TINGRI REGION OF SOUTHERN TIBETtheNNSFProject(49872 0 0 3)andtheNationalProject (G19980 40 80 0 )ofChina     

藏南地区海相白垩系富有机质沉积的影响因素浅析

藏南地区白垩纪时期广泛沉积了一套海相富有机质沉积物,而其中与C-T界线缺氧事件有关的黑色页岩引起了广泛关注。但是,其有机碳含量与西特提斯相比明显偏低。因此,有关该区对海相白垩纪富有机质沉积影响机制的认识显得尤为重要。文中选取前人研究程度较高的岗巴宗山Ⅱ剖面、定日贡扎剖面和江孜加不拉剖面、床得剖面,利用其相关数据,定量计算了这些剖面的沉积速率、堆积速率和古生产力值。结果表明,藏南地区沉积速率以C-T界线时期最高,而岗巴、定日地区与江孜地区的沉积速率表现出较大的差异,这主要与沉积环境有关;并且在沉积速率<4cm/ka时,随着沉积速率的增加,有机碳含量随之增加,而沉积速率较大时,则关系不明显。江孜地区初级生产力较低,其缺氧期黑色页岩的形成并不是高生产力的结果,可能与缺氧条件的保存作用相关;对于岗巴和定日地区而言,尽管计算的古生产力较低,但碳同位素正偏以及推测存在的沿岸上升洋流表明,该区白垩纪富有机质沉积拥有高的初级生产力和缺氧的保存条件,表明该区有良好的古海洋条件,富有机质沉积的形成是高生产力、缺氧的保存条件以及低的沉积速率(<4cm/ka)共同作用的结果。而产生有机碳偏低,从而使得计算的古生产力值偏低的原因,则可能与成岩后期强烈的风化作用,导致有机碳的损失有关;另外定日地区C-T期有机碳含量偏低则还与其沉积物粒度有关。     

羌塘盆地那底岗日地区中侏罗世层序地层与碳、氧、锶同位素响应

羌塘盆地那底岗日地区中侏罗世沉积了一套稳定的滨浅海相碳酸盐岩与碎屑岩地层,通过层序地层研究划分出五个三级层序。对其中四个层序内碳酸盐岩碳、氧、锶稳定同位素测试分析得出,不同层序、层序界面及层序内不同体系域的δ13 C、δ180、N(87Sr/86Sr)值均有明显的差异,并具规律性变化,整体上反映出研究区中侏罗世发生了多次海平面升降变化和气候、构造活动的演变,为层序地层研究提供了定量的地质地球化学依据。     

松辽盆地晚白垩世青山口组缺氧事件层的地质地球化学特征

松辽盆地白垩系青山口组下部广泛分布一套富含有机碳的黑色泥岩、页岩沉积,是全盆地地层划分对比的一级标志。茂206井是中国白垩纪大陆科学钻探工程井,全井获取了青山口组497.02 m的岩心资料。茂206井青山口组具有相对高的有机碳、干酪根碳同位素正偏、重排甾烷含量低以及普遍存在伽马蜡烷生物标志化合物等有机地球化学特征,表征为白垩纪温室效应时间窗内古湖泊缺氧事件的产物。结合生物地层研究成果,认为青山口期缺氧事件层大体可与白垩纪古海洋Cenomanian-Turonian界线事件层进行对比,进一步证实了青山口组的地质时代属晚白垩世晚Cenomanian-Turonian期的观点。     

西藏南部中白垩世黑色页岩的碳氧同位素组成及大洋缺氧事件的讨论

本文对西藏南部中白垩世黑色页岩中的氧同位素组成特征和两次大洋缺氧事件的形成、发展过程作了较为详细的分析讨论。西藏南部中白垩世期内,在仲玛期及其稍后的沉积时期存在两次大洋缺氧事件,定两次缺氧事件在时间上可与国际上的Ｃｅｎ－Ｔｕｒ和Ｃｏｎ－Ｓａｎｔ时期的全球大洋缺氧事件相对应;该区这两闪大洋缺氧事件的形成、发展,是与当时全球特定的的生态环境和全球性的地壳构造运动、大规模的海侵、火山喷发等重大地质灾变事