湖泊沉积物的14 C和光释光测年* ——以固城湖为例

富含有机质的湖泊沉积物被认为是¹⁴ C测年建立古环境记录年代标尺的理想材料,光释光测年方法近年开始应用于水成沉积物的定年。应用¹⁴ C和光释光两种方法对江苏固城湖湖心钻孔岩芯进行了年龄测定,结果表明全样有机质的¹⁴ C年龄与石英的光释光年龄存在系统差异,后者较前者年轻约2000年。系统光释光测年研究排除了光释光年龄低估的可能性,所以,二者的差异可能是湖泊沉积物碳库效应的反映。     

广东四会古森林地下生态系统14 C地层年代学研究*

运用AMS-¹⁴ C定年技术,研究了被埋藏水松古木的发育和死亡时间以及土壤剖面中总有机碳的¹⁴ C表观年龄和细根的¹⁴ C年龄。结果表明:该地区的水松古木开始发育和死亡的时间大致为4~3kaB.P. 。根据土壤有机碳¹⁴ C的表观年龄,该土壤剖面的¹⁴ C年代地层可以分为3层,分别为:1)表层,2634±32~3305±29aB.P. ; 2)腐殖层,3305±29~3813±31aB.P. ; 3)基底,3813±31~4544±33aB.P. 。基底、腐殖土层和表层的沉积速率分别为0.55mm/a, 4.33mm/a和0.26mm/a。 细根的¹⁴ C年龄变化范围为2290±29~3542±28aB.P. ,较同层位的土壤有机碳的年龄年轻。腐殖层土壤中有机碳含量高达33 ％ ~46 ％ ,大多数有机碳仍处于未分解状态。该地区自4~3kaB.P.以来,环境演化可能经历了由陆到沼泽再到被水淹没最后又变成陆地的过程,植被从以水松为优势种的森林群落演化成当前以常绿阔叶林为主的森林生态群落,气候和海平面变化、地质构造运动和人类活动是这种环境演化的主要驱动因子。     

北京大学AMS 14 C 国际比对样品测量*

介绍了北京大学加速器质谱(AMS)实验室参加国际原子能机构 (IAEA) 组织的第五届¹⁴ C国际比对样品测量的过程和结果,包括样品制备、小型¹⁴ C测量加速器质谱计装置和比对测量结果的统计分析等。北京大学的测量结果与IAEA加权统计平均值的偏差在1σ之内, 这一结果较客观地体现了我国¹⁴ C AMS年代测定在国际同类实验室中所处的地位。     

泥炭样品的AMS 14 C年龄测定: 全样、植物残体和孢粉浓缩物*

沉积物¹⁴ C的年龄测定一直是第四纪年代学研究的热点。文章对中国干旱、半干旱地区的内蒙古库伦泥炭剖面的泥炭全样、植物残体和孢粉浓缩物进行了AMS ¹⁴ C测年比较研究。从泥炭沉积物中提取用于AMS ¹⁴ C测年的孢粉浓缩物的关键步骤包括:过筛(125μm,63μm和10μm),重液浮选(比重1.9)及在180倍的体视显微镜下进行手工挑选。测年结果表明:孢粉浓缩物的测年值比同一层位的泥炭沉积物全样或植物残体的测年值老225~340年; 植物残体与孢粉浓缩物的测年结果较为接近。但是,距地表24~27cm处孢粉浓缩物给出了610~780A.D.的年龄值,远老于其下样点的年龄,而泥炭全样为现代样品,二者相差1255年,这可能与该样品孢粉纯度较低、掺杂有一些老碳物质燃烧后形成的微粒杂质有关。因此,提高孢粉纯度对孢粉浓缩物¹⁴ C测年至关重要。     

14C测年技术新进展

¹⁴C测年技术的进展主要表现为3个方面：1)¹⁴C常规测定技术向高精度发展比较成熟，目前已可以普及；2)加速器质谱技术的建立和普及，使测定要求的样品碳量减少到mg级，甚至μg级，虽然目前的精度尚未超过常规方法，但由于所需样品量极少，测定时间短而工效高，大大拓宽了应用范围；3)高精度¹⁴C－树轮年龄校正曲线的建立，不但可将样品的¹⁴C年龄转换到日历年龄，而且对有时序的系列样品的¹⁴C年龄数据通过曲线拟合方法转换到日历年龄时年龄误差大为缩小。     

现代沉积的210Pb计年

²¹⁰Pb具有百年时间尺度沉积计年的重要价值。²¹⁰Pb_ex计年假设：沉积物是封闭系统；进入水体的²¹⁰Pb能有效地转移到沉积物中并不发生沉积后迁移；非过剩²¹⁰Pb与其母体²²⁶Ra保持平衡。²¹⁰Pb_ex计年可用稳定输入通量-稳定沉积物堆积速率模式、常量初始浓度模式或恒定补给速率模式。沉积物柱芯必须保持原态并以0．5～1cm间隔分截；用相应层节²²⁶Ra校正。沉积物表层混合作用及²²²Rn的丢失可能导致顶部²¹⁰Pb_ex异常。季节性缺氧湖泊沉积物顶部可能存在²¹⁰Pb及²¹⁰Po的再迁移。²¹⁰Pb与¹³⁷Cs两种计年方法原理上具有根本差别。²¹⁰Pb，¹³⁷Cs与沉积纹理方法对比是准确计年的重要保证。     

东平湖沉积物 210Pb、137Cs 垂直分布及年代学意义

对东平湖沉积物柱状岩芯放射性年代学研究表明： 12cm处的 ¹³⁷Cs比活度峰值对应于1963年人工核试验高峰,9cm和6cm处的 ¹³⁷Cs比活度蓄积峰可能分别与1974年的全球核素散落和1986年前苏联切尔诺贝利核电站核泄漏有关; ²¹⁰Pb比活度随深度呈指数衰减,利用 ¹³⁷Cs核素1963年对应的蓄积峰进行校正,采用 ²¹⁰Pb计年的CRS模式建立了1889年以来东平湖现代沉积年代序列。根据 ²¹⁰Pb年代序列,计算了东平湖现代沉积速率,发现近百年来东平湖地区沉积速率有明显变化： 1889～1945年,沉积速率较高,平均达0.297g/cm2•a; 1945～1963年,沉积速率整体处于下降趋势; 1963～2000年,沉积速率比较稳定,平均约0.141g/cm2•a; 约2000年以来,沉积速率有增高趋势。通过分析认为,1945年以前东平湖较高的沉积速率可能与东平湖作为黄河水的自然滞洪区有关; 1950年代国家对东平湖的治理改造,控制了黄河水的自然倒灌,导致了东平湖沉积速率的迅速下降; 1963年以后,由于黄河上中游大型水利工程设施的修建,抑制了东平湖调洪功能的发挥,导致东平湖沉积速率低而稳定; 近年来,东平湖沉积速率有增大趋势,这可能与湖区人民发展围网养殖带入较多的沉积物有关。     

黄土和红粘土中宇宙成因核素定年的潜力: 10 Be浓度与化学成分的关系*

宇宙成因核素¹⁰ Be(半衰期1.5Ma)不但是古环境变化的示踪剂,而且具有确定地质年龄的能力。80个全岩样品的¹⁰ Be和化学分析数据表明,黄土高原约6Ma以来的红粘土和黄土序列中年龄校正的¹⁰ Be浓度与沉积物粒度和风化程度的化学指标具有显著的关系。根据这种关系建立的¹⁰ Be浓度与化学指标的经验回归线性模型,可以估计红粘土和黄土形成时的¹⁰ Be浓度,确定红粘土和黄土形成的¹⁰ Be放射性年龄。     

博斯腾湖湖泊沉积物光释光年代测量*

使用光释光年代学的单片再生法测量了博斯腾湖沉积剖面中碳酸盐泥及粉砂质泥底部的浅湖相灰色粉细砂和风成沙的年龄,对剖面上部碳酸盐层中陆生植物残体进行了AMS ¹⁴ C测年。通过不同测片的等效剂量(D_e)值的分布状况评价了样品的晒褪程度,选择不随灵敏度校正后的自然释光信号变化的相对集中的等效剂量(D_e)值计算了样品的埋藏年龄。通过这些年龄结果的对比,发现石英矿物的OSL年龄和AMS ¹⁴ C年龄在地层上是一致的,表明尽管在浅湖相细砂中存在不完全晒褪,但根据相对较小而集中的D_e值计算得到的年龄结果是可靠的。这些年龄结果和地层资料揭示末次冰消期以来至早全新世,博斯腾湖处于无水干盆地向深水湖泊转化的浅水湖泊状态,现代深水博斯腾湖大约形成于距今8ka前后。     

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800a来内蒙古岱海湖水的盐度定量及其气候意义

在干旱半干旱地区 ,封闭湖泊的湖水盐度对气候变化反应敏感。首先通过现生介形类 (Lim nocytherecf.inopinata)壳体与湖水Sr/Ca比值的测定确定了Sr/Ca的分配系数 ;然后测试现代岱海湖水盐度与湖水Sr/Ca比值 ,建立湖水盐度与湖水Sr/Ca比值的函数关系 ;最后利用湖泊沉积剖面中介形类壳体的Sr/Ca比值定量恢复了岱海湖水近 80 0a来的盐度。通过分析岱海湖水盐度变化过程 ,揭示了研究区小冰期前期降水增加的冷湿气候 ,这明显不同于东部其它地区的冷干气候 ;研究区在小冰期中后期以偏干旱气候为主 ,这与东部其它地区干冷气候相一致 ;推测了 2 1世纪初 10～ 2 0a ,岱海地区降水将有所增加 ,干旱趋于缓和。     

A model for linking grain-size component to lake level status of a modern clastic lake

Grain-size distributions of fluvial, eolian and marine sediments were explicated decades ago. For lake sediments, however, there is still great uncertainty in explaining the genesis of grain-size components due to the inherent complexity of their polymodal distributions. In this study, the grain-size components of the surface sediments of Daihai Lake, Inner Mongolia, were partitioned using a lognormal distribution function and the relationship between the identity of each component and the specific sedimentary environment was investigated. The data indicate that the modern clastic sediments of Daihai Lake contain five distinct unimodal grain-size distributions representing five grain-size components. Each of the components retains its identity including modal size, manner of transportation and environment of deposition although the relative percentage varies with the hydraulic condition throughout the lake. These components are specified from fine to coarse modes as long-term suspension clay, offshore-suspension fine silt and medium-to-coarse silt, and nearshore-suspension fine sand and saltation medium sand. The percentage of the components interpreted as an indication of nearshore environments displays a negative correlation with water depth across the modern lakebed, suggesting a model for linking the nearshore components in sediment cores to the lake level status in the geological past. The model was applied to a sediment core from the lake where high percentages of the nearshore components in the core sediments were correlated with low regional precipitations reconstructed on the pollen profile of the same core. The coincidences between two independent proxies do not only demonstrate the validity of lognormal distribution function in partitioning polymodal sediments but also reveals the potential of the grain-size component–lake level status model for lake’s paleohydrological reconstruction.     

内蒙古岱海表层沉积物中孢粉的分布及来源

岱海位于半干旱区东部边缘及东亚夏季风的尾闾区，生态环境体系脆弱，气候和环境变化敏感，是研究环境变化的理想地区。65个湖泊表层及入湖河流冲积物样品的孢粉分析揭示了岱海表层孢粉沉积特征及孢粉来源。岱海表层孢粉主要来源于区域性植被的孢粉，其总体特征反映了区域植被的组成，但不同部位孢粉组合的差异反映了湖滨当地植被的变化。受沉积环境的影响，岱海湖区孢粉浓度总体上要低于入湖河流孢粉浓度，湖区中部孢粉浓度最高。岱海孢粉以河流携带的为主，同时受风力传播的影响。蒿、藜科、桦、虎榛子等花粉和蕨类孢子以河流搬运的为主，松、禾本科及莎草科花粉可能还受风力传播的影响。一些仅在个别样品中出现且百分比很低的花粉类型如豆科、十字花科等还有可能是昆虫、鸟类或人类活动携带而来。     

Revised age of deglaciation of Lake Emma based on new radiocarbon and macrofossil analyses

Previous radiocarbon ages of detrital moss fragments in basal organic sediments of Lake Emma indicated that extensive deglaciation of the San Juan Mountains occurred prior to 14,900 yr B.P. (Carrara et al., 1984). Paleoecological analyses of insect and plant macrofossils from these basal sediments cast doubt on the reliability of the radiocarbon ages. Subsequent accelerator radiocarbon dates of insect fossils and wood fragments indicate an early Holocene age, rather than a late Pleistocene age, for the basal sediments of Lake Emma. These new radiocarbon ages suggest that by at least 10,000 yr B.P. deglaciation of the San Juan Mountains was complete. The insect and plant macrofossils from the basal organic sediments indicate a higher-than-present treeline during the early Holocene. The insect assemblages consisted of about 30% bark beetles, which contrasts markedly with the composition of insects from modern lake sediments and modern specimens collected in the Lake Emma cirque, in which bark beetles comprise only about 3% of the assemblages. In addition, in the fossil assemblages there were a number of flightless insect species (not subject to upslope transport by wind) indicative of coniferous forest environments. These insects were likewise absent in the modern assemblage.     

论成油和成煤的若干基本条件--以云南三个湖泊为例

本文以云南三个湖泊水生生物的数量和质量、沉积环境与有机质的关系、有机质埋藏初期和成岩早期的演化趋势等方面,着重讨论了成油和成煤的基本条件,并联系我国新生代成油成煤的有关条件,提出六点主要认识:1.成油、成煤必须具有构造条件;2.湖泊所处气候带必须适中;3.湖水须属富营养型;4.成煤与成油要求湖水深度不同;5.湖水的氧化还原状况;6.成煤还需没有陆源碎屑物质的补入。     

Lake Shala: Water chemistry,mineralogy and geochemistry of sediments in an Ethiopian Rift lake

Lake Shala, the deepest lake in the internal Galla lakes basin of the Ethiopian Rift, fills a depression in Pleistocene volcanic rocks. Its sodium-bicarbonate (-chloride) water (salinity 16 g/l) is remarkably low in earth alkalines and sulphate. Stratification is indicated by different ion concentrations in the surface and bottom waters and by a thermocline in a water depth of 50–70 m. Hot soda springs emerging on the shores of Lakes Shala and Langano are believed to be derived from a hot saline underground reservoir recharged by meteoric waters. The ion composition of the hot spring waters is uniform and matches that in the Galla Lakes except for total salinities. Anomalous heavy metal concentrations are lacking in lake and hot spring waters. Sediments of Lake Shala belong to an extremely fine-grained group of deposits. They are poorly sorted and the lateral distribution of the grain sizes does not follow the normal scheme for aquatic depositional environments. A belt, 50–100 m below lake level containing the finest-grained sediments, separates the shallow periphery of the lake bottom from the deep center, both characterized by coarser-grained deposits. The sediments consist of a large portion of glassy components. A poorly cristallized smectite is most abundant in the clay mineral group. The components of the sand fraction are quartz, feldspar, glass particles and occasionally calcite. Nickel, cobalt and lead are depleted in the Lake Shala sediments compared with the averages of shales. Iron, manganese and zinc are relatively high. Silver, cadmium and some of the rare earth elements are enriched by factors of > 5.     

太湖东部湖湾水生植物生长区底泥氮磷污染特征

为了解太湖东部湖湾(贡湖湾、光福湾、渔洋湾)表层底泥中氮、磷的污染特征及其与水生植物生长的关系,采集了各湖湾滨岸带水生植物生长区的表层底泥,探讨了水生植物的生长与分布对表层底泥中总氮(TN)、总磷(TP)及总有机碳(TOC)等含量的影响,并对表层底泥进行营养评价.结果表明,水生植物生长密集区底泥中TN、TP、TOC的含量均显著低于水生植物零星生长区,说明水生植物的生长对太湖东部湖湾表层底泥中营养盐与有机碳含量具有较为明显的影响;相关性分析显示,表层底泥中TOC与TN含量呈显著相关性(R2=0.832 8),而与TP的相关性则较弱(R2=0.166 5),反映了TOC在湖泊底泥中的沉积可能成为湖泊氮的重要来源,而对磷的影响较小.利用有机指数与有机氮指数两种方法分别对东部各湖湾底泥进行污染评价,贡湖湾、光福湾、渔洋湾底泥有机指数平均值分别为0.142 7、0.228 6与0.208 6,均属较清洁与尚清洁水平,而各湖湾有机氮指数平均值均为Ⅲ与Ⅳ级,说明底泥已遭受了一定程度的氮污染.因此,对水生植物零星生长区表层底泥中氮含量的控制与削减有利于湖泊富营养化的预防与治理.     

西藏安多的湖泊变化与环境

钻孔和剖面资料表明，西藏安多地区两个较大的现代湖泊，错那湖和兹格塘错湖至迟形成于３５ｋａＢ．Ｐ．。早期两源相连，水位较高。随后因气候变干，湖面下降，但在２０－１７ｋａＢ．Ｐ．期间湖面又重新升高，并保持相对稳定。自１７ｋａＢ．Ｐ．以后，湖面急剧下降，矿化度随这提高，钙质胶结物出现。在此过程中，因湖面阶段性的相对稳定所形成的１０道砂坝堤，反映了该区气候波动的特征。     

柴达木盆地全球末次冰期介形类动物群的演变

晚更新世晚期，柴达木盆地达参1井井深46m以下的沉积物内，水生生物化石有很高的丰度和分异度。介形类为 Cyprideis torosa-Ilyocypris inermis组合，伴生有轮藻类、腹足类、双壳类、植物和鱼类等化石。井深46m~10m，为全球末次冰期盛冰阶（25ka~10ka B.P）沉积，当时气候极端干冷，出现干盐湖地质事件（playa），沉积物由湖相泥岩迅速演变为石盐层，生物化石罕见，几近绝迹。平均40m厚的石盐沉积遍及三湖(台吉乃尔湖、达布逊湖和霍布逊湖)地区，形成了该区天然气赖以保存的最后一道屏障-天然气藏的盖层。井深约10m以上，为全新世暖期或称现代间冰期沉积物，渐变为浅湖相泥岩和粉砂岩夹膏盐沉积。当时处于氧同位素阶段1，湖水盐度逐渐降低，水生生物丰度和分异度再度增高，介形类更替为半咸水-淡水介形类Candona neglecta-Candoniella lactea组合，伴生有丰富的轮藻、腹足类、双壳类等。直到现代，台吉乃尔湖、达布逊湖和霍布逊湖以南由于受昆仑山充足的淡水补给影响，水生生物丰富。三湖以北，远离主要淡水补给区，水体较咸，介形类则为典型的盐湖介形类Eucypris inflata所替代，膏盐沉积比三湖以南明显增多。     

Marine and limnic radiocarbon reservoir corrections for studies of late- and postglacial environments in Georgia Basin and Puget Lowland, British Columbia, Canada and Washington, USA

Models of late-glacial environmental change in coastal areas are commonly based on radiocarbon ages on marine shell and basal lake sediments, both of which may be compromised by reservoir effects. The magnitude of the oceanic reservoir age in the inland waters of the Georgia Basin and Puget Lowland of northwestern North America is inferred from radiocarbon ages on shell-wood pairs in Saanich Inlet and previously published estimates. The weighted mean oceanic reservoir correction in the early and mid Holocene is −720±90 yr, slightly smaller than, but not significantly different from, the modern value. The correction in late-glacial time is −950±50 yr. Valley-head sites yield higher reservoir values (−1200±130 yr) immediately after deglaciation. The magnitude of the gyttja reservoir effect is inferred from pairs of bulk gyttja and plant macrofossil ages from four lakes in the region. Incorporation of old carbon into basal gyttja yields ages from bulk samples that are initially about 600 yr too old. The reservoir age declines to less than 100 yr after the first millennium of lake development. When these corrections are accounted for, dates of deglaciation and late-glacial sea-level change in the study area are pushed forward in time by more than 500 yr.