中国东部海岸带现代有孔虫碳同位素及其古环境意义

在第四纪海陆过渡相环境研究中,有没有能够确定古盐度的定量标志?本文作者针对中国东部第四纪海陆过渡相地层中常见的两种有孔虫Ammonia beccarii(Linne)vars.和Protelphidium glabrum(Ho, Hu et K. Wang)进行现代样品的碳同位素分析。在现代样品研究的基础上,确定了碳同位素与盐度存在线性关系,运用这一结果于第四纪几个钻孔样,并综合有孔虫化石群其他特征,推导古环境特点。     

南海北部有孔虫碳氧同位素特征与晚第四纪水合物分解的响应关系

为探寻晚第四纪以来水合物分解事件在南海北部甲烷渗漏环境下有孔虫中的记录,对南海北部陆坡2个区块的沉积柱状样有孔虫碳氧同位素组成和测年分析发现,底栖有孔虫Uvigerina spp.碳同位素值为-2.12‰～-0.21‰,浮游有孔虫Globigerinoides ruber.氧同位素值为-3.11‰～-0.60‰,ZD3、ZS5 2个柱状样孔底年龄分别为26 616、64 090 a,对应了氧同位素Ⅲ、Ⅳ期末期,有孔虫碳同位素负偏的层位与氧同位素Ⅱ、Ⅳ期(冷期)层位相对应,负偏程度达到了-2‰,与布莱克海台和墨西哥湾等地区晚第四纪沉积层中有孔虫碳氧同位素组成相似。分析认为:研究区是典型的甲烷渗漏环境,该区在氧同位素Ⅱ、Ⅳ期,由于全球海平面下降,导致海底压力减小,天然气水合物分解释放,具轻碳同位素的大量甲烷释放进入海底溶解无机碳(DIC)池并记录在有孔虫壳体内,造成有孔虫碳同位素负偏;同时在有孔虫负偏层位黄铁矿和自生碳酸盐较发育,进一步证实了有孔虫碳同位素受甲烷影响较大,而海洋生产力的降低和早期成岩作用对有孔虫碳同位素负偏的影响较小。     

古海洋研究中的地球化学新指标

有机地球化学与微量元素地球化学古环境指标及其相关的同位素指标已成为追溯古全球变化与古海洋生物地球化学演化的有力工具。从古环境替代指标的示踪原理和应用的角度，综述了有孔虫碳同位素、有机地球化学整体指标、生物标志化合物、单体有机分子同位素、微量元素等在古海洋古环境研究中的应用及相关的研究动态与进展。指出古海洋研究正从以恢复古海洋的物理参数（温度、盐度、古洋流等）为主，向着揭示古水团演化、古生产力、古营养状况、碳贮库及碳循环等古生物地球化学演化过程方向纵深发展。     

黔西滇东地区二叠纪-三叠纪之交有机碳同位素和生物地层对比

二叠纪-三叠纪之交海、陆相地层对比研究对陆相二叠系-三叠系界线的定义以及全面认识该全球性重大生物与环境突变事件具有重要意义,是当前国际古生物学与地层学研究的重点和难点.选择贵州六盘水仲河二叠系-三叠系界线剖面为研究对象,系统研究了该剖面的化石面貌和有机碳同位素演变特征.结合黔西滇东地区二叠纪-三叠纪之交良好的陆相、海陆过渡相和浅海碎屑岩相地层记录,初步搭建了海、陆相生物地层与有机碳同位素地层对比框架.值得关注的是,综合已有研究的陆相和海陆过渡相剖面植物有机碳同位素和海相剖面无机碳同位素数据,发现均存在相同的碳同位素演变特征,且与生物地层对比方案一致.据此,认为高分辨率的有机碳同位素化学地层是实现海-陆相地层对比的有效手段之一.      

福建泉州湾海岸带MIS 3阶段以来的海侵—海退过程

海岸带是海陆相互作用的敏感地带,是沿海地区研究第四纪海侵—海退过程的理想场所。基于福建泉州湾沿岸两个第四纪钻孔岩芯(DZ01、DZ02),以地层岩性和岩相组合特征为基础,利用加速器质谱碳同位素(AMS-¹⁴C)和光释光(OSL)两种测年方法建立地层年代框架,结合泉州湾现代沉积物具有指相性的地球化学元素含量统计分析结果,运用地球化学元素比值、有孔虫和介形类环境指标判别晚更新世以来的海侵地层,对比区域钻孔资料,探讨了泉州湾MIS 3阶段以来的海侵—海退过程。结果表明:Sr/Ba、Mn/Fe在泉州湾不同水深海相沉积物中变化规律明显,适宜作为泉州湾海岸带海相及海陆过渡相沉积物的指相元素,其界限值分别为Sr/Ba>0.16、Mn/Fe<0.23;泉州湾MIS 3阶段以来发生过两次海侵—海退过程。第一次海侵发生于MIS 3阶段,对应区域上的“福州海侵”,其极盛期发生在距今约35 ka;第二次海侵发生在全新世,对应于区域上的“长乐海进”,其极盛期发生在距今约7～4ka。研究成果对于重建海岸带沉积环境变化历史、深入认识海陆相互作用及预测未来环境变化具有重要意义。     

新疆罗布泊K1孔岩心中有孔虫化石的发现及其意义

笔者在新疆罗布泊Ｋ１孔第四纪沉积物中,首次发现丰富的有孔虫化石（Ａｍｍｏｎｉａ）及与其伴生的介形虫和轮藻化石。Ａｍｍｏｎｉａ是中新世至观在世界上常见属种,属海陆过渡相种群,第四纪罗布泊已距海遥远,不可能发生海侵,根据塔里木盆地新生代浸侵史,认为罗布泊Ｋ１孔第四纪沉积物中有有孔虫来源于残留海。     

海南岛北部晚新生代沉积物Sr-Nd同位素组成及其物源示踪

海南岛北部(琼北)巨厚的晚新生代沉积物记录了海南岛晚新生代气候与环境演化信息。但关于该沉积物Sr-Nd同位素方法的物源示踪研究还比较缺乏。以琼北钻遇基岩的钻孔(ZK1-5)为研究对象, 以Sr-Nd同位素组成为示踪手段, 开展了其物源示踪研究。结果表明: 海南岛北部于晚新生代中新世—更新世经历了从滨浅海相沉积—海陆交互相沉积—陆相沉积—火山喷发环境的转变, 中新世海相沉积Sr同位素比值(平均值0.727002)整体高于上新世海陆过渡相和更新世陆相沉积的Sr同位素比值(平均值0.714917), 表明海相沉积比海陆过渡相和陆相沉积风化程度更高。海相、海陆过渡相及陆相沉积的Nd同位素组成没有发生明显变化, 较一致, 表明海陆环境变迁并没有引起该地区物源发生重大变化。而琼北晚新生代沉积物εNd(0)值分布范围(-14.0~-5.1)与岛内花岗质岩石的εNd(0)值分布范围(-14.1~-5.2)基本一致, 与岛内变质岩(1.2~8.5)和玄武岩类岩石(1.9~7.8)的εNd(0)值差别较大, 表明其源岩主要来自海南岛花岗质岩石, 变质岩和玄武岩贡献较小, 这可能与岛内花岗质岩石分布范围广有关。对琼北地区晚新生代沉积物Sr-Nd同位素组成特征的认识, 有助于深入理解晚新生代海南岛风化过程及环境变化, 并对南海物源及古海陆环境重建具有重要意义。     

云南鹤庆锰矿碳氧同位素特征分析

云南鹤庆锰矿位于扬子地台西南缘,对其岩石样品的碳氧同位素分析表明,上三叠统松桂组经历了一次海进和一次漫长的海退期。生物(藻类)代谢与海水发生同位素交换、古气候环境的变化和古海水深度的变化都使反演的古温度偏高;古盐度分析显示正常海相沉积特征,略低的盐度与碳同位素偏低有关。钻孔样品的氧同位素主要由盐度变化而产生一个高值范围,且对应碳同位素低值区,由于海平面下降,有机质埋藏率低导致碳同位素向负值漂移。根据以上分析认为,沉积时期的环境至少是一个半局限的浅海近陆源盆地,伴随扬子地台不断抬升,气候由潮湿、炎热转变为干燥的大陆性气候,锰矿的形成也是伴随海退海水变浅而沉积成矿。     

杭嘉湖平原全新世有孔虫组合及古地理环境

杭嘉湖平原地区广泛分布全新世地层。本区钻孔中有孔虫组合绝大多数以广盐的毕克卷转虫(变种)为主,根据有孔虫组合反映的生态环境确定本区全新世各个时期的沉积环境。本区在全新世期间,除个别时段外,大部分时间都处于海陆过渡相的沉积环境。     

南海晚第四纪表层古生产力与东亚季风变迁

根据南海南北陆坡两个站位的柱状样中底栖有孔虫分布,结合有机碳、稳定同位素分析,获得南海近4万年来高分辨率的表层古生产力记录,进而探讨晚第四纪东亚古季风的变迁。研究表明,由于冬季风在本次冰期、夏季风在全新世早期约10000aB．P．急剧增强,分别在南海南北陆坡产生海岸上升流,加上陆源营养物输入增多,使得表层古生产力明显增高、有机碳通量增大至3．5gC／(m²·10³a)以上,从而底栖有孔虫群中Buliminaaculeata和Uvigerinaperegrina占绝对优势。     

古盐度复原法综述

古盐度的复原是恢复古环境、认识环境变化过程与机理的一种重要方法。其中包括适用于半咸水环境的沉积磷酸盐法 ,目前应用广泛的同位素法 (主要是氧同位素法和碳同位素法 )。微量元素法也是一种重要的古盐度复原法 ,其依据采样环境不同可分为硼元素法 (适用于粘土性矿物 )和Sr/Ca法 (常用于对湖泊沉积物进行分析 )等。由于古环境是一个开放体系 ,因此不可避免地要受到外界环境的干扰 ,为了使古盐度复原更加接近实际 ,上述方法应该综合使用。     

撞击事件对古环境的影响——来自ODP1144站A孔样品的证据

本文通过对ODP1144站A孔BM界线附近样品中微玻璃陨石的挑选和研究,确定在中更新世曾发生过地外物体撞击地球的灾变事件。样品中浮游有孔虫壳体碳氧同位素的对比研究表明,在微玻璃陨石事件发生的后期,曾发生了浮游有孔虫壳体碳氧同位素组成的变化,表现为δ13 C值的降低和δ18 O值的增加。文中还探讨了其形成的原因。     

湖北宜昌地区寒武系—下奥陶统的碳氧同位素记录

对宜昌地区寒武系和下奥陶统的碳酸盐碳、氧同位素进行测定,所得δ18O大 于－10‰且与δ13C不相关,表明研究区碳酸盐样品基本上保存了碳、氧同位素的初 始比值。δ18O在白云岩样品中呈现正漂移而在非白云岩样品中呈现负漂移,认为δ 18O反映海水古盐度变化,即δ18O随着古盐度升高而增大;δ13 C在缺氧沉积物中呈现负漂移,但负漂移的δ13C却不限于缺氧沉积物,推测δ13 C可能反映古海洋的初级生产力,即δ13C随着初级生产力的提高而降低。研究还指 出,由于Z值与δ13C密切正相关（相关系数为0.99）,综合运用δ18O和δ 13C的经典盐度公式不适用于研究区古盐度环境的重建。     

息烽—遵义早石炭世大塘期岩相古地理特征

在前人取得岩石学、矿物学及古生物—古生态学实际资料的基础上,应用现代沉积学的理论与方法,通过指相微量元素、古盐度及同位素等测试成果分析,对大塘期岩相古地理特征进行了综合研究。认为大塘期沉积的含铝岩系下段粘土岩属海相沉积,上段铝质岩属海陆过渡相沉积,顶部为大陆湖沼相沉积。表明大塘期的沉积环境,是在海侵早期所形成的陆表海基础上,逐步发展成淡化泻湖形成粘土岩沉积,随着泻湖淡化程度的强化,泻湖范围缩小,盐度降低,进而形成铝质岩—铝土矿沉积;最后以富有机质的大陆湖沼相沉积而告终。因此,沿上述脉络追踪整个含铝岩系的沉积序列,当属海退过程中的沉积产物。     

南海北部天然气水合物远景区末次冰期以来底栖有孔虫稳定同位素特征及其影响因素

底栖有孔虫碳同位素负偏移是地质记录中天然气水合物释放的重要证据之一.对南海北部西沙海槽和东沙陆坡等天然气水合物远景区XH-27PC和DS-4PC柱状样分别进行顶空气甲烷含量分析、有机碳含量分析、粒度分析和有孔虫氧碳同位素分析.结合碳酸盐含量及AMS 14C 测年,揭示研究区末次冰期以来底栖有孔虫的稳定同位素特征.结果显示: 西沙海槽BSR区沉积物中甲烷含量较低; 底栖有孔虫碳同位素负偏不明显,与顶空气甲烷含量呈弱正相关(R=0.32),与有机碳含量有强负相关(R=-0.82),说明低通量甲烷不足以引起底栖有孔虫碳同位素显著偏移,在无甲烷或甲烷轻微渗漏的环境中有机碳的厌氧氧化是影响底栖有孔虫碳同位素组成的主要因素.东沙陆坡BSR区沉积物中含有大量的甲烷气体; 底栖有孔虫氧同位素记录在末次冰期异常偏重,可能与天然气水合物的分解释放有关; 同时可识别出多期碳同位素快速负偏事件,其成因很可能是末次冰期海平面下降导致海底沉积物的温度、压力条件发生变化,从而引发水合物甲烷失稳分解,底栖有孔虫吸收富 12C的甲烷源碳致使壳体碳同位素负偏移.     

20万年来南海古海洋研究的主要进展

南海第四纪古海洋学的研究,从ODP184航次以来获得了快速的发展,已经成为国内外古海洋研究的重点地区之一。试图对国内外文献作一综述,介绍近20万年以来高分辨率的南海古海洋研究进展。综述主要涉及温度、盐度、生产力和上层水体的变化,重点介绍南海季风的研究成果。南海浮游有孔虫氧同位素曲线具有MIS3.3和MIS6.5期偏轻,MIS5.5和MIS7.3期偏重的特征,已被称为"季风型氧同位素曲线"。不同于代表全球冰量变化的底栖有孔虫氧同位素曲线(即SPEC-MAP曲线),"季风型氧同位素曲线"具明显的2万年岁差周期,代表了季风降水的影响。快速气候变化事件也有较为完整的记录,揭示了热带地区在快速气候变化中也发挥着重要的作用。     

末次盛冰期以来苏拉威西海区上层海水对快速气候变化的响应

通过对苏拉威西海MD98-2178站位浮游有孔虫定量分析、表层浮游有孔虫Globigerinoides ruber壳体镁钙(Mg/ca)比值反演海表温度(SST),并结合表层和次表层浮游有孔虫氧、碳同位素,探讨末次盛冰期以来,苏拉威西海区温度、盐度、生产力、温跃层深度变化及其对快速气候变化的响应.研究发现:末次盛冰期苏...     

长江三角洲晚新生代沉积物有机碳、总氮和碳酸盐组成及古环境意义

长江三角洲地区埋深达320m的PD钻孔揭示了上新世以来河湖相、滨海相和三角洲相的沉积环境特征。钻孔沉积物中有机碳、总氮和碳酸盐组成变化较大,但具有一定的规律性。上新世东部地区气候较暖湿,古湖泊发育,化学风化强烈,有机质保存率较低;早更新世气候波动较大,相对温湿气候下高等植被发育;中、晚更新世长江流域气候逐渐变冷干,晚第四纪气候变化较显著,流域植被类型发生明显变化;全新世气候转暖,有机质保存率高。有机碳、总氮和碳酸盐组成揭示的古气候变化与孢粉、沉积地层等资料相当吻合,与相邻内陆地区的第四纪古环境研究认识也具有明显的可比性。本研究也揭示,运用有机碳、总氮和碳酸盐组成重建我国东部地区第四纪古环境和季风演化史具有相当的难度,必须充分考虑沉积地层不连续性、粒度、有机质来源、埋藏成岩环境以及陆海相互作用等多因素的复杂影响,同时需要结合有机碳同位素等分析来深化古环境研究。     

微体化石在海侵研究中的应用与错用

微体古生物分析已经证明是沿海平原和陆架海侵研究的最重要手段之一。由于我国第四纪海侵研究大量工作是在海陆过渡相地层中进行,而对于过渡相化石群古生态和埋葬学方面复杂性认识不足,往往会导致微体化石的错用。河口微体化石的溯流搬运,海岸带低pH环境下钙质壳体的溶解作用,氯化钠型盐湖中有孔虫的产出以及河床摆动造成与海侵、海退相似的化石序列,都可能引起微体化石在海侵研究中错误解释和应用。本文通过澳大利亚和中国的实例进行论证,并提出今后研究工作的建议。     

示踪全球环境变化的微生物代用指标

文章详细总结了示踪全球环境变化的一系列微生物替代指标。重建古温度的定量指标包括藻类长链烯酮的U、古菌甘油二烷基甘油四醚化合物(GDGTs)的TEX_(86)指标、细菌GDGTs的甲基化指数(MBT)与环化指数(CBT)的组合。古温度的定性指标有脂类单体的氢同位素组成、不饱和脂肪酸的相对含量、有孔虫和硅藻的组合及其生物体的同位素组成和微量元素比值。重建古水文的指标包括有壳变形虫组合、细菌GDGTs的环化指数CBT、细菌和古菌GDGTs的陆源输入指数BIT、古菌和细菌GDGTs的相对丰度R、直链脂肪族化合物的碳优势指数CPI、好氧与厌氧微生物的丰度。古大气CO_2分压的估算可采用藻类长链烯酮的碳同位素组成、有孔虫的硼同位素组成。认为这些微生物指标在古环境重建中潜力巨大,并对一些重要微生物指标的应用原理和限定条件进行了分析。有些指标因受多种环境因子和成岩作用的影响,在应用中需特别的注意,不能无限夸大其应用领域。