湖泊沉积物纤维素氧同位素研究进展

纤维素作为湖泊沉积物有机质的重要组成部分,其氧同位素组成已逐渐应用在古气候、古环境重建中。本文综述了湖泊沉积物纤维素氧同位素在古气候研究中的进展,包括纤维素的实验提取方法、纤维素及其寄宿水体之间的氧同位素分馏系数,以及纤维素氧碳同位素在定量古气候参数方面的应用,并展望了未来的研究趋势。研究表明,纤维素结合碳酸盐氧同位素组成可能是一种潜在的定量古温度指示剂,可能在未来的湖泊沉积中发挥极大作用。因此,今后的有关研究可能集中在定量古气候参数上的应用。     

湖泊沉积物α-纤维素提取方法

作为湖泊沉积物有机质的重要组成部分,α 纤维素受到了古气候研究者的极大关注,其稳定同位素已成功应用于古气候、古环境重建。目前,纤维素稳定同位素研究受到限制的原因在于从湖泊沉积物提取纤维素非常困难,已经建立的纤维素提取实验流程复杂。在综合前人研究方法的基础上,通过反复实验,建立了一套有效的四阶段提取沉积物α 纤维素实验方法（5%NaOH碱洗、5%HCl酸洗、亚氯酸钠和冰醋酸漂白以及17.5%NaOH碱洗）。红外光谱分析结果显示与标准纤维素谱线图是一致的;为了进一步验证实验结果,与前人研究方法提取的纤维素的碳、氧同位素对比表明本实验方法是可靠的,且简便易行。     

程海沉积物无机碳、氧同位素相关性及其环境意义

程海是位于云南省西北部的一个较为特殊的湖泊，其矿化度已接近盐湖下限。湖泊沉积物无机碳、氧同位素组成敏感地记录了流域内环境变化的信息，其相关性有效地揭示了湖泊的封闭条件。组成的变化受到温度高低、降水大小、光合作用强弱、碳酸盐体系溶解平衡及水文条件等因素的控制。通过对该湖沉积物无机碳酸盐碳、氧同位素组成的研究，追溯了该流域内自采样深度以来的数十年内的环境变化情况，研究表明：程海流域气候变化有呈现出11-12a的小周期变化的趋势，但是在孔柱底部的信号噪声较大；沉积物碳酸盐δ^13Cδ^18O的良好相关性指示了程海近几十年内的水文封闭条件；并将碳、氧同位素这一环境敏感指标推广到了高矿化度的“准”咸湖的环境中。     

西藏色林错沉积物介壳同位素重建的2000年以来气候变化研究

青藏高原作为印度季风与西风交汇的特殊区域,对全球气候变化响应敏感,成为了古气候研究的热点地区。青藏高原湖泊众多,存在巨厚连续的湖泊沉积物,为古气候重建提供了优良载体。而介形类壳体在湖泊中沉积连续,生长过程记录了气候变化,同时有效屏蔽了湖泊水体中同位素的累积效应,能够反映介壳生长阶段短时间尺度的同位素水平,理论上是高精度气候重建的理想载体。基于此,本研究选取青藏高原中部地区湖泊色林错湖芯(SL16-1-1)顶部0～107 cm部分为对象,对其中的介形类壳体进行种属鉴定及碳氧同位素分析,以期建立高分辨率的古环境变化记录,结合沉积物Rb/Sr、 Ti/Si环境代用指标,重建色林错湖区近2000年来的气候变化记录,结果揭示了：1)介形类壳体碳氧稳定同位素变化对气候变化(尤其冷气候)尤为敏感,是重建高分辨率环境变化过程的优良载体;2)色林错地区对小冰期冷事件的响应较早于其他地区;3)色林错介形类壳体2000年来的气候重建结果与青藏高原研究成果大体一致,特别是与内地文献记录和物候史料记载高度一致,说明色林错湖泊记录具有广泛代表性,同时证实利用湖泊沉积物介形类壳体进行古气候高分辨率重建具有可靠性。     

长江中下游不同类型湖泊沉积物营养盐 蓄积变化过程及其原因分析*

在长江中下游的洪湖、太湖、巢湖采集了沉积柱样,测定了总有机碳、总氮、磷,并采用²¹⁰ Pb和¹³⁷ Cs定年。洪湖1950年以来沉积物中营养元素急剧增加,巢湖在20世纪70年代以来营养元素开始增加,而在太湖中则为80年代。结果表明草型湖中有机质增加比藻型湖迅速,洪湖湖泊沉积物有机质迅速增加与围垦活动开始时间一致。沉积物中总磷的变化不如总有机碳、总氮的变化规律性明显。洪湖两钻孔总磷背景值为0.7~0.8g/kg,太湖钻孔其总磷本底为0.6g/kg,梅梁湾大量钻孔表明总磷本底在0.5g/kg;巢湖的则更低。对比湖泊类型来看,目前为藻型湖的沉积本底磷偏低,而目前为草型湖的沉积本底磷偏高,这可能与不同生态类型湖泊营养元素的生物地球化学循环与积累的方式有关。     

新疆柴窝堡湖沉积物中环境敏感粒度组分揭示的环境信息

通过对柴窝堡湖沉积物剖面和流域表层沉积物进行粒度分析,结合沉积剖面年代序列,研究了柴窝堡地区的环境演变与沙尘暴事件。首先通过主成分因子分析,对柴窝堡湖沉积物剖面粒度不同粒级组分含量进行了研究,探讨了湖泊沉积物的物质来源,获得了两个主控因子F1和F2,它们控制了湖泊沉积物近97.7%的粒度变化特征。研究表明,F2代表了以57 μm为众数粒径的次总体,主要来源于地表风沙侵蚀;而F1为以7 μm为众数粒径的次总体,主要受流水作用控制。进而通过粒径-标准偏差法,提取了湖泊沉积物中环境敏感粒度组分,风成组分C2（20~209 μm）反映了区域风沙活动的历史,并揭示了1910-1930年和1980-2000年为百年来的两个沙尘暴相对活动强烈的时期。沉积物中记录的1980年和2000年左右的沙尘事件与器测记录及历史文献记载具有很好的一致性。最后利用均值突变诊断分析,发现柴窝堡湖地区1910年前后存在近百年来最强的沙尘事件,揭示了近百年来该地区一次最强的环境突变事件。      

西藏札达盆地古格组剖面沉积环境演化特征

通过对西藏札达盆地古格组剖面的实际调查以及沉积物粒度、磁化率、碳酸盐等环境指标的分析,结合古地磁和ESR法测年资料,探讨了古格组4.4-2.74Ma的沉积环境变化。分析结果表明4.4Ma象泉运动以后,札达盆地沉积环境发生了显著变化,沉积环境由前期河流相沉积向湖相沉积转变。形成了厚度达500余米的古格组沉积,反映札达古湖沉积由滨湖-浅湖-半深湖-滨浅湖阶段的变化,即湖泊产生-发展-消亡的全过程。其发育过程与晚新生代以来高原隆升以及气候、环境变化密切相关。     

全新世中期相对稳定的长江水位造成约3000年的湖泊沉积缺失

长江中下游地区浅水湖泊密布,全新世该区湖泊沉积的模式还不清晰。本研究在长江中下游的南漪湖、升金湖和菜子湖这3个湖泊开展了多钻孔AMS^14C测年工作,测年结果显示这些湖泊沉积地层中广泛出现长时间尺度的沉积物缺失。南漪湖湖泊钻孔的沉积物14C年龄介于5668~7828cal.aB.P.,菜子湖湖泊钻孔的沉积物^14C年龄介于6221~7929cal.aB.P.,升金湖围垦区钻孔14C年龄介于6302~7049cal.aB.P.。结合该地区以往湖泊钻孔研究资料,发现全新世长江中下游两岸洼地湖泊存在较广泛的6~3ka的沉积间断。结合长江水位重建资料,笔者提出关于全新世湖泊沉积存有长期间断的新认识:即6~3ka,长江水位相对平稳,湖泊沉积物虽有堆积,但易于被侵蚀搬运造成沉积间断;与此对应的是,在约8~7ka,海面上升造成长江水位较快上升,由于顶托作用,湖泊沉积物持续堆积;在约3ka以来,由于人类活动的影响,以及长江水位的进一步上升,湖泊沉积物也易于堆积,但在一些湖区沉积物也会被侵蚀。在6~3ka之间湖泊沉积物易于被侵蚀的一个可能原因是该时段长江上游来沙来水减少,自然堤易被破坏,对两岸湖泊洼地的封堵作用减少,使得湖泊泥沙易被侵蚀入江。     

泌阳凹陷南部陡坡带核桃园组沉积体系研究

对泌阳凹陷南部陡坡带古近系核桃园组砂层组沉积体系进行了研究,认为研究区核桃园组属扇三角洲-湖泊沉积体系。根据沉积环境和沉积物特征可划分为扇三角洲平原、扇三角洲前缘及前扇三角洲亚相,以三角洲前缘亚相为沉积主体。湖泊沉积体系可分为浅湖亚相、半深湖、深湖亚相。沉积物主要来源于平氏、杨桥南部。     

湖泊现代沉积计年研究新进展

湖泊现代沉积计年研究新进展万国江（中国科学院地球化学研究所，贵阳５５０００２）关键词湖泊，现代沉积，计年在重力作用下，湖泊水体中的生物残骸及非生物微粒不断沉降，形成沉积物堆积。确定沉积物堆积速率对了解区域环境变化、提取沉积记录环境信息、建立精密外生地...     

晚第四纪湖泊沉积物盐类与碎屑矿物反相关关系的沉积学解释

湖泊沉积物中矿物组合是古气候环境研究的敏感性指标之一, 充分认识湖泊沉积物中各类矿物组合类型、沉积过程, 对正确解释矿物学指标有重要意义. 我国晚第四纪湖泊沉积记录中, 盐类矿物与碎屑矿物含量普遍存在反相关关系, 影响了矿物组合作为气候指标的解释和应用. 从地球科学的角度正确理解这种关系, 可以为湖泊动力学以及古气候环境定量研究提供重要的科学依据. 选择甘肃民勤盆地石羊河下游终端湖猪野泽不同位置5个全新世剖面, 在明确湖泊沉积物来源、搬运方式和沉积动力机制的基础上, 研究了以碳酸盐矿物为主的盐类矿物含量与粒度指标之间的关系. 结果表明:猪野泽各剖面砂层富含的中砂、细砂沉积物主要是来自于巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠的风成砂; 水动力作用主导了湖相沉积层200 μm以下沉积物的沉积, 风力作用对20~70 μm粉砂组分沉积也有所贡献. 同时, 猪野泽湖相沉积层中高含量的碳酸盐主要来自于流水搬运, 湖相沉积层位200 μm以下的粉砂和极细砂是碳酸盐的主要富集区. 综上所述, 干旱区湖泊沉积物中盐类矿物含量与其沉积过程密切相关, 盐类矿物在全球变化研究中的应用要建立在充分研究其沉积动力机制的基础上.     

山东沾化凹陷孤岛油田馆上段浅水湖泊沉积

综合研究钻井、古生物和测井资料,认为孤岛油田新近系馆陶组上段馆1 2砂层组沉积时期发育浅水湖泊而非单一的河流相沉积。浅水湖泊湖盆地形平坦,湖面广阔,水体极浅;湖区受气候影响,湖平面频繁振荡式升降变化;沉积物多表现为氧化、还原环境交替的红灰相间的细粒沉积物;湖泊沉积构造发育,生物富集,水进→水退沉积旋回性明显。通过取心井的观察描述和分析化验,识别出水道砂坝、砂坪、混合坪、泥坪和沼泽5种沉积微相类型,建立了孤岛油田馆1 2砂层组浅水湖泊沉积模式。     

94–9ka察尔汗盐湖的气候环境演化过程

本文依托柴达木盆地中东部察尔汗盐湖沉积中心102 m长钻孔(ISL1A)岩芯,应用AMS14C和不平衡U系测年方法建立了年龄-深度框架,对岩芯开展了元素地球化学分析,利用主成分分析提取影响察尔汗盐湖沉积物化学组成的2个主控因子:入湖径流量因子和湖泊蒸发量因子,结合孢粉、粒度、沉积物中石盐含量等环境代用指标,分析讨论察尔汗盐湖晚更新世湖泊波动与环境变化过程。结果表明:察尔汗古湖在晚更新世经历多次淡化期和咸化期,94–52 ka期间察尔汗古湖为微咸水-半咸水湖,湖泊入湖径流量较大,湖区植被为草原/荒漠草原植被;约52 ka各指标均反映了察尔汗古湖环境发生了显著变化,湖泊入湖径流量减小,蒸发量增加,湖泊由咸水湖退缩演化为盐湖,湖区植被由草原/荒漠草原演替为荒漠草原/荒漠。34–24 ka期间察尔汗盐湖入湖径流量增加,湖泊有所扩张,但湖水盐度较高;24–9 ka期间在冷干气候背景下,湖泊退缩演化为干盐湖。环境指标所指示的察尔汗盐湖波动演化过程得到了柴达木盆地及其周边地区其他环境变化记录的支持。     

长江中下游湖泊沉积物铅污染记录——以洪湖、固城湖和太湖为例

2002～2005年在长江中下游的洪湖、固城湖和太湖分别采集了沉积物柱样钻孔,测定了总有机碳（TOC）和金属元素包括Pb,Al,Fe,Ti等,并采用²¹⁰Pb和¹³⁷Cs进行了近代沉积物定年。研究结果表明,洪湖钻孔平均沉积速率为0.15cm/a,固城湖平均沉积速率在0.067cm/a,太湖平均沉积速率为0.35～0.41cm/a。根据湖泊沉积物中铅元素与参考元素（Al,Fe和Ti）浓度和TOC的相关关系建立了回归方程,线性关系极显著（p<0.001）。根据回归方程获取了钻孔中铅的背景值变化,研究表明近代沉积物中金属铅不仅仅来源于自然的作用,而人类活动导致铅的累积发生时间都在20世纪70年代,从一个侧面也说明利用沉积物铅含量变化进行断代存在可能性。对太湖钻孔而言,其污染程度要高于洪湖和固城湖。研究结果表明近30年来洪湖和固城湖人为造成湖泊沉积物铅累积量在不断增加,其沉积物铅污染有进一步加重的趋势,应受到科学家和管理部门的关注。     

青藏高原北部湖泊表层沉积物参与卡尔文循环的固碳基因多样性及其影响因素

研究青藏高原北部湖泊表层沉积物参与卡尔文循环固碳基因多样性及其对盐度的响应.采用构建克隆文库、聚合酶链式反应、rbcL基因系统发育分析等方法,研究青藏高原6个典型湖泊(洱海、青海湖、托素湖、尕海、小柴旦湖、茶卡盐湖)表层沉积物微生物rbcL基因多样性,揭示不同湖泊中固碳微生物种群构成,同时初步分析各个湖泊中固碳微生物种群组成与环境参数的关系.结果显示:所有表层沉积物样品中固碳微生物共分3个门,即:变形菌门(Proteobacteria)、蓝藻门(Cyanobacteria)和绿藻门(Chlorophyta),分属于以下8个纲:Acidithiobacillia、α-Proteobacteria、β-Proteobacteria、γ-Proteobacteria、Chroococcidiopsidales、Oscillatoriophycideae、Synechococcales和Chlorophyceae.其具体分布情况有较大差异,从整体上分为3大类:在淡水湖泊(洱海)中,Synechococcales纲是主要固碳菌群,相对丰度为71.32%;在咸水湖泊(青海湖、托素湖)中,β-Proteobacteria纲、Synechococcale纲和Oscillatoriophycideae纲是主要固碳菌群,相对丰度分别是36.20%、23.47%和22.02%;在超盐湖泊(尕海、小柴旦湖、茶卡盐湖)中,Acidithiobacillia纲和Chlorophyceae纲是主要固碳菌群,相对丰度分别是53.33%和30.40%. Mantel检验结果显示,固碳微生物群落分布与盐度、溶解有机碳(DOC)、总磷、总氮、溶解无机碳(DIC)、pH及叶绿素a浓度存在显著的相关关系(P 0.05).ABT进一步分析显示,总磷对微生物群落的影响强度最大,相对影响强度百分比是20.04%.其次是盐度,相对影响强度百分比是16.81%.变形菌门(主要为Acidithiobacillia)和Synechococcale纲是青藏高原北部表层沉积物主要固碳微生物.不同盐度环境中的固碳微生物群落组成差异较大,盐度相似的环境中固碳微生物群落组成相似.因此,盐度和总磷是影响湖泊固碳微生物群落分布的主要因素.     

长江中下游典型湖泊近代环境变化研究

选择长江中下游的典型湖泊洪湖、巢湖、石臼湖和太湖,采集了沉积柱样,测定了总有机碳、总氮、总磷,并采用210Pb和137Cs定年以研究湖泊近代环境演变。根据洪湖137Cs蓄积峰得到过去50 a里洪湖沉积速率经历了一个由慢到快再变慢的过程,1963~1986年之间沉积速率最大,达0.174 cm/a,这可能是因为当时湖区大规模开垦有关。巢湖钻孔核素的研究发现20世纪70年代以来随着深度的减少,巢湖钻孔中沉积通量在增加,可能与流域内水土流失逐步加重有关。对营养盐的分析表明,洪湖50年代以来沉积物中营养元素急剧增加,巢湖70年代以来营养元素开始增加,在太湖中体现为80年代,石臼湖中则为近百年来营养元素开始快速增加。从营养盐增加的幅度来看,草型湖的洪湖、石臼湖要大于藻型的巢湖以及太湖藻型区域。本文尝试利用总有机碳、总磷获取了湖泊环境变化的速率。研究表明总有机碳和总磷的变化速率存在波动性,这可能与湖泊的自我调节有关。而总有机碳的变化速率在最近时间阶段内基本呈正值,对于洪湖来说在80年代初,石臼湖在1970年左右,太湖在80年代初,巢湖在60年代。总有机碳、总磷变化速率的振荡幅度与周期也许对理解当今湖泊处于何种位置,由此采取何种湖泊管理手段提供重要认识。     

泸沽湖表层沉积物粒度空间分布特征及其影响因素

选择位于青藏高原和云贵高原过渡区的泸沽湖作为研究对象,对南部主湖区70个表层沉积物样品进行了粒度分析,结合湖泊周围自然地理要素,探讨了粒度各组分在空间上的分布特征及其影响因素。结果表明:泸沽湖南部主湖区表层沉积物沉积类型以黏土质粉砂为主,少数样品为砂质粉砂、砂,砾石主要分布在研究区南部和北部湖滨带,其中粉砂是该研究区的优势粒级。另外,南部主湖区表层沉积物粒度各组分分布具有明显的空间差异性,其中研究区东南侧及西南侧由于受入湖河流（山跨河、三家村河）的影响,导致黏土组分呈舌状分别向北、向东北方向延伸,但东南侧由于受湖水外流形成的定向湖流顶托作用,对研究区物源的贡献较弱;研究区西北部砂组分由于受到悬移作用和定向湖流影响,由西北向东南方向凸出;由于受反时针环流作用的影响,大量细粒物质由研究区北部和西南侧悬移至研究区南部并沉积下来,使得此处有大量细物质沉积。同时指出,泸沽湖南湖表层沉积物粒度空间分布的差异性特征受控于湖泊沉积动力过程及沉积物对环境变化响应敏感程度的差异,研究湖泊表层沉积物粒度组成不仅对于认识湖泊水动力及物质输入状况有很大的促进作用,对合理选择钻孔岩芯位置、开展湖泊沉积古气候环境变化研究具有一定的参考意义。     

用湖泊沉积研究过去气候变化

湖泊沉积是一种具高分辨率的自然档案，记载了丰富的过去气候变迁信息；研究湖泊沉积，从中提取气候代用指标，可以恢复区域过去气候变迁史，进而推断过去全球气候变化。评述了目前研究和应用较多的十几种气候代用指标，如孢粉、碳和氧同位素、微体化石、分子化合物、碳酸钙含量、有机碳含量、藻类、沉积物粒径、矿物组合等；指出了当前特别重要的是要对各种气候代用指标的形成及其变化过程、气候代用指标的具体环境意义作深入细致的     

鄂尔多斯盆地西南地区延长组长7段细粒沉积物特征研究

鄂尔多斯盆地西南地区广泛发育细粒沉积物。在大量钻井、测井资料的基础上,通过岩芯分析、地球化学测试等方法,从湖泊演化过程中水体盐度、氧化还原条件、生产力变化及地化特征等方面研究细粒沉积物特征与分布规律,进而分析细粒沉积物主控因素。结果表明:鄂尔多斯盆地西南地区延长组长7沉积期,气候温暖潮湿,半深湖—深湖大面积分布,富有机质细粒沉积物发育。该期形成的富有机质页岩主要受湖盆底形、砂体沉积模式的影响。尤其在长73沉积期,快速湖侵,湖水深度和范围急剧增加,古生产力高,湖泊表层水体与底层水体存在盐度分层,形成大面积缺氧环境,有利于富有机质页岩大规模发育与保存,在深湖区平缓地带,陆源碎屑供给不足,有机碳含量高,有机质类型好,以Ⅰ、Ⅱ型为主,斜坡带半深湖区,陆源碎屑影响明显,粉砂质泥岩发育,干酪根以Ⅱ型为主,局部地区发育Ⅲ型干酪根。     

高分辨湖泊沉积和孢粉记录对气候、水文变化的响应

通过对长江中游网湖钻孔高精度分层样品(1.5年/样品)的沉积学和孢粉学研究,试图揭示过去百年网湖在由开放到封闭体系变化中,沉积孢粉与气候、水文动力变化的过程及其相互关系.相关分析和低频滤波分析,反映出沉积物和孢粉的变化对流域降水和长江流量的敏感响应.在过去130年中的多雨洪水年份,湖泊受长江倒灌影响,沉积物以黏土细颗粒...