鲈鱼新陈代谢过程中的碳氮稳定同位素分馏作用

利用天然存在的碳氮稳定同位素作为示踪剂，研究了在受控条件下驯养的鲈鱼的新陈代谢过程中不同生态因子(水温、摄食水平、体重等)对鲈鱼体内不同组织的碳氮稳定同位素组成的影响。通过鲈鱼新陈代谢过程中的稳定同位素分馏作用，研究了在生态系统食物网中的物质与能量转换规律。     

Fe同位素在岩浆作用过程中的分馏效应及其对海底玄武岩形成过程的指示

Fe是火成岩中丰度最高的变价元素,也是重要的成矿元素,主要以Fe²⁺或Fe³⁺价态赋存于固（矿物）、液（流体）相中,并全程参与岩浆作用过程和各种成矿作用。随着测试分析技术（如MC-ICPMS）的发展,Fe等非传统稳定同位素组成分析成为可能,并在最近十几年中被成功应用于岩浆物源追溯、结晶演化过程示踪和成矿作用分析等重要地质作用过程的研究。本文在分析了Fe同位素在岩浆作用过程中分馏效应的基础上,总结了Fe同位素组成在示踪海底玄武质岩浆（MORB、OIB、IAB和BABB等）作用过程研究的最新成果,并探讨了在应用Fe同位素组成示踪海底岩浆作用过程中所存在的主要问题。综合分析结果表明,火成岩中的Fe同位素分馏效应不仅受岩浆源物质部分熔融、岩浆扩散、流体出溶和结晶分异等作用过程的影响,而且还受到同化围岩物质、海底蚀变等作用的影响;由于Fe同位素分析技术（方法）至今仍待进一步完善,已有数据有限且需甄别去伪,因此在利用Fe同位素组成分析或恢复岩浆物源及作用过程时,仍需谨慎;于当前亟需建立完整可靠的Fe同位素示踪体系,这就需要在近期的工作中,尽可能多地选取代表不同构造环境和不同岩石类型的合适样品、获取（积累）更多原始（未经改造或蚀变）样品的精细分析数据,同时在利用Fe同位素示踪海底岩浆作用过程中还需注重多元数据的结合或相互佐证。     

近8kaBP来云南洱海地区气候演化的有机碳稳定同位素记录

根据洱海湖泊沉积有机碳稳定同位素记录,结合硅藻分析资料,恢复了近８ｋａ来云南洱海地区的气候演化序列。结果表明：８．１ｋａＢ．Ｐ．来的气候演化分为９个阶段,伴随湖泊水位波动变化。     

不同蛋白源对军曹鱼幼鱼碳、氮稳定同位素分馏的影响

为研究饲料中不同蛋白源对军曹鱼幼鱼碳、氮稳定同位素分馏的影响,配制3种等氮等能饲料。D1以鱼粉为蛋白源,D2和D3饲料中分别以啤酒酵母和玉米蛋白替代10%的鱼粉蛋白,投喂幼鱼24d。结果表明,啤酒酵母和玉米蛋白替代10%的鱼粉蛋白后,幼鱼的体质量增加率显著下降。随养殖时间的延长,所有处理组幼鱼的碳稳定同位素比率δ13C逐渐上升而氮稳定同位素比率δ15N逐渐下降;虽然全鱼和肌肉δ15N的变化速度存在差异,但各饲料组全鱼和肌肉的δ13C和δ15N都在24d后与饲料达到平衡。当饲料中10%的鱼粉蛋白被啤酒酵母和玉米蛋白替代之后,幼鱼肌肉和全鱼样品与饲料相比的碳同位素富集Δ13C值下降,而氮同位素富集Δ15N值则上升。其中全鱼Δ13C从4.19‰分别下降到3.94‰和3.63‰,肌肉Δ13C从4.46‰分别下降到3.98‰和3.67‰;全鱼Δ15N从0.18‰分别增加到0.88‰和0.94‰,肌肉Δ15N从0.18‰分别增加到0.74‰和0.87‰。军曹鱼在摄食3种不同蛋白源饲料时,其全鱼和肌肉的Δ13C和Δ15N的变化趋势相似,但全鱼δ15N的变化速度慢于肌肉。据此可推断,肌肉可在生态学营养级研究(长时间尺度)中代表军曹鱼的碳、氮同位素特征;但在代谢生理学研究中(短时间尺度),肌肉就无法准确反映军曹鱼全鱼的δ15N变化过程。     

青海湖沉积物有机碳及其同位素的气候环境信息

通过对青海湖沉积物有机碳及其同位素的分析，结合碳酸盐含量的变化特征，探讨了青海湖沉积物有机碳及其同位素组成的环境意义，并且据此分析了青海湖地区近700a来的气候环境演变。青海湖沉积物的有机碳含量及其同位素较好地记录了温度的变化，在有机碳含量高，有机碳同位素低时，气温较高，反之则相反，小冰期的3次冷期以及20世纪以来的升温在该岩心中得以清晰地反映。     

第四纪气候突变研究的新工具：长链不饱和酮及其碳同位素

长链不饱和酮是一种广泛存在于第四纪海洋喾物中的生物标志物。其不饱和指数Ｕ３７能够在较短的时间尺度上（１～１０００a）定量刻划海水表层温度的灵敏变化,因而成为恢复 古海水表层温度变化、识别气候突变事件的有效参数。长链不饱和酮分子的碳同位素与海水中的溶解ＣＯ２浓度之间具有确定的关系,因而可以用其定量恢复第四纪海水溶解ＣＯ２浓度和大气ＣＯ２浓度之间具有确定的关系,因而可以用其定量恢复第四纪海水溶解ＣＯ２浓     

酸化过程对海洋沉积物中有机碳同位素分析的影响

海洋沉积物中有机碳同位素(δ13C)可以示踪海洋生态系统中有机质来源,对环境研究具有重要意义。分析沉积物中有机物的δ13C,需要对样品进行酸化,以去除无机碳的影响。由于不同来源的沉积物中无机碳的含量和组份存在差异,需要针对样品性质,优化酸化处理过程。本研究分别选取了无机碳含量不同的温带与热带河口、海湾沉积物样品,比较了3种不同酸化过程对有机物δ13C分析的影响。研究结果表明:方法1(酸洗法)中6%H_2SO_3和1mol/L H_3PO_4对无机碳含量较高的热带河口、海湾样品去除效率较低,而2mol/L HCl去除无机碳酸盐的效果较理想。方法2(酸蒸法)并不适用于无机碳含量较高的热带河口、海湾样品;而对于无机碳含量相对较低的温带河口、海湾样品,9h酸蒸较为适宜。方法3(非原位酸洗)的结果较方法1和方法2偏正,表明其对含13C丰富的有机组分破坏较小,且方法3中残留的酸对δ13C的分析没有影响。因此,方法3是去除海洋沉积物中无机碳较理想的方法。     

第四纪气候突变研究的新工具--长链不饱和酮及其碳同位素

长链不饱和酮是一种广泛存在于第四纪海洋沉积物中的生物标志物。其不饱和指数UK37能够在较短的时间尺度上 ( 1～ 1 0 0 0 a)定量刻划海水表层温度的灵敏变化 ,因而成为恢复古海水表层温度变化、识别气候突变事件的有效参数。长链不饱和酮分子的碳同位素与海水中的溶解 CO2 浓度之间具有确定的关系 ,因而可以用其定量恢复第四纪海水溶解 CO2 浓度和大气 CO2 分压。长链不饱和酮及其碳同位素已成为研究第四纪气候突变事件及驱动机制的新工具。     

兴措湖沉积物有机碳及其同位素记录揭示的近代气候与环境

通过若尔盖盆地兴措湖沉积物中总有机碳及其同位素指标与器测气象资料的耦合、验证并建立函数关系,对兴措湖近代湖泊沉积物中有机碳及其同位素指标所代表的气候环境信息进行了定量研究。研究表明,兴措湖沉积物总有机碳含量与降水量之间有明显的相关性,其相关系数达－0．67,平均变率（dTC/dP)为－0．046％／mm;而有机碳同位素δ^13Corg与温度间的相关系数为－0．75,平均变率（dδ^13C/dT)为－0．84‰/C。在此基础上,建立了兴措湖沉积物总有机碳及其同位素记录与对应的降水及气温间的函数关系。     

中更新世气候转型期西太平洋暖池的表层海水温度和氧同位素变化

通过对大洋钻探(ODP)第130航次807站A孔井深12.54～16.38m沉积物中浮游和底栖有孔虫的稳定同位素δ18 O以及浮游有孔虫壳体的Mg/Ca测试,揭示了中更新世气候转型期(800～1 000kaBP)西太平洋暖池表层海水温度和氧同位素的变化。研究发现,中更新世时期ODP 807站的表层海水温度在25.1～30.9℃之间浮动,平均为28.4℃,接近现代暖池区实测温度值,冰期/间冰期之间的温度差值在1.5～5℃左右,与晚第四纪时的温差相近;同时,表层海水温度和底栖有孔虫氧同位素呈现同步变化的趋势,没有明显的超前或滞后的相位关系,区别于前人在暖池区的研究结果。间冰期时,表层海水温度上升伴随着温跃层变深、盐度降低,与现代西太平洋暖池La Ni珘na状态类似;冰期时则类似于El Ni珘no状态。中更新世气候转型期,西太平洋暖池的表层海水温度、温跃层深度变化受低纬热带驱动影响,都显示出强烈的岁差周期(16.8ka),而底层水氧同位素更多受到高纬的影响。     

利用黄土中的碳同位素半定量地重建古温度

在相对稳定的气候阶段,土壤中的CO2与其中的碳酸盐之间处于同位素平衡状态,这意味着二者的碳同位素分馏值可作为地质温度计估算古温度。对中国洛川黄土剖面的10组黄土-古土壤序列L1-1-S8同时做了碳酸盐和有机质的碳同位素分析。由于这些地层单元可以与深海氧同位素记录的2-21阶段对比,其中L1-1-L2可与南极Vostok冰心的大气CO2浓度记录对比,由此通过相关分析确定了各地层形成时的平均大气CO2浓度及其δ^183C值,再根据Cerling模型,用有机质δ^13C值代替土壤呼吸CO2的δ^13C,算出土壤CO2的δ^13值。将该值与次生碳酸盐的δ^13C值代入Deines分馏方程可算出各地层单元的古温度。该温度代表了平均深度约30cm处的土壤温度,相当于当时的夏季大气温度。所有数据与黄土-古土壤地层学记录的气候变化吻合,定量地反映了近800ka来黄土高原古气候的变化。     

南海北部陆架晚第三纪δ~(13)C记录与古生产力——以珠江口盆地BY7-1-1和PY33-1-1井为例

南海珠江口盆地ＢＹ７－１－１及ＰＹ３３－１－１井晚第三纪浮游有孔虫的丰度、底栖有孔虫小泡虫超科中葡萄虫（Ｕｖｉｇｅｒｉｎａ）和小泡虫（Ｂｕｌｉｍｉｎａ）的相对丰度（Ｕ＋Ｂ含量）以及浮游有孔虫壳体的δ１３Ｃ记录表明，晚第三纪期间表层水生产力总体上呈增高趋势，其中早中新世为表层水生产力较低的时期，但由Ｎ４至Ｎ８带表现为递增趋势，中—晚中新世为高生产力时期，早上新世为又一个高生产力时期。其中中—晚中新世时期本区最可能处于非上升流的高生产力地区，而早上新世为受上升流影响的高生产力地区。     

青海湖沉积物有机碳含量与同位素和粒度特征及其古气候意义

对青海湖沉积物中粒度参数、总有机碳（TOC）含量及其δ^13C值的形成条件与环境气候的关系进行了研究。结果表明：在暖湿时期，沉积物中有机碳含量（TOC）较高，有机质的δ^13C值较高，沉积物的平均粒径较细；反之，在冷干时期，沉积物中有机碳含量（TOC）较低，有机质的δ^13C值较低，沉积物的平均粒径较粗。反映出沉积物中TOC含量、有机质δ^13C值及粒度特征与气温具有良好的相关性。结合^14C测年，分析了湖区古气候演化序列，表明自8500aBP以来湖区气候经历了4个演化阶段：即暖湿－凉干－温湿－冷干的变化过程。     

末次盛冰期以来南海西南海区对快速气候变化的响应特征

以南海西南巽他陆坡CG2岩心为材料,通过浮游有孔虫Globigerinoides ruber壳体的δ18O和Mg/Ca重建了近24ka以来的表层海水温度(SST)和盐度(SSS),结合浮游有孔虫定量统计数据分析了末次盛冰期(LGM)以来南海西南海区上部水体环境的演化特征。研究表明,在YD、H1、8.2ka冷事件期间,巽他陆架海区盐度变高,浮游有孔虫暖水种丰度减少,温跃层变浅。相比其他开放大洋站位末次冰消期的缓慢变暖,南海西南海区Bølling早期以及YD事件后期升温迅速,且H1期间具有明显的降温,是典型的"格陵兰式"升温,可能南海受东亚季风的影响强烈。东亚夏季风的强弱变化造成了海水盐度频繁的波动,在H1、YD期间,东亚夏季风突然减弱,盐度变高,B/A暖期夏季风增强,盐度变低,比较发现在这些气候事件期间,东、西太平洋站位的盐度变化特征几乎是一致的。LGM以来热带西太平洋海区的上层海水环境变化,与热带辐合带(ITCZ)的纬向移动及其相关的东亚季风异常有密切联系。     

南海表层沉积钙质超微化石氧碳同位素研究

对南海34个站位表层沉积中的钙质超微化石进行了氧碳稳定同位素分析.结果表明,钙质超微化石δ^18O化范围为-2.656‰～0.006‰,平均为-1.517‰;δ13C值变化范围为-1.510‰～0.778‰,平均为0.140‰.通过与有孔虫同位素分析结果相比较,发现钙质超微化石δ^18O高于浮游有孔虫而低于底栖有孔虫,δ13C值低于浮游有孔虫而高于底栖有孔虫.从平面分布来看,南海表层沉积钙质超微化石氧同位素在东北和西南各存在一个小于-1.5‰的低值区,碳同位素在东北存在一个小于0的低值区.钙质超微化石与有孔虫同位素值的差异性可能与其生命效应及生活环境有关.而钙质超微化石与有孔虫同位素平面分布规律上的不同也揭示了海水温度、盐度、营养水平等海洋参数可能对超微化石和有孔虫同位素的分馏起不同控制作用.     

塔里木盆地古城地区下奥陶统碳酸盐岩碳氧同位素特征

下奥陶统碳酸盐岩储层是塔里木盆地古城地区的主要产气层。为了探讨研究区下奥陶统碳酸盐岩碳同位素变化的原因,对取自塔中地区古城7、古城8、古城9和古城12等4口井的51块碳酸盐岩样品进行了分析,结果显示,δ13C值为-2.26‰~1.55‰,δ18O值为-10.57‰~-4.69‰,Mn/Sr也小于2~3的范围。结果表明,研究区碳酸盐岩样品基本保持了碳氧同位素的原始组成。δ13C值与海平面变化存在正相关关系,证明研究区早奥陶世晚期存在一海退期。     

东沙西南海域表层底栖有孔虫碳同位素对冷泉活动的指示

底栖有孔虫碳同位素负偏记录是冷泉活动的重要指标之一。对南海北部东沙西南海域4个含碳酸盐结核的表层沉积物样品中的6种底栖有孔虫进行了氧碳同位素分析,结果表明,表生属种Discanomalina semiungulata、Cibicides wullerstorfi、Cibicides pseudoungerianus、Cibicides lobatulus的碳同位素,相对同水深南海现代表生底栖有孔虫有明显的负偏记录,尤其是表生种D.semiungulata基本都偏负;内生种Lenticulina orbicularis也有部分负偏,而Uvigerina auberiana的碳同位素则明显偏正;几种底栖有孔虫的碳同位素波动幅度都明显较大,明显超出了南海最近两个冰期-间冰期旋回中碳同位素的变化幅度。其中生活在蠕虫管壁上的活体底栖有孔虫D.semiungulata和C.lobatulus的同位素都呈明显的负偏,认为该区底栖有孔虫碳同位素这种负偏和波动幅度大可能是由于冷泉活动造成的。活体底栖有孔虫碳同位素负偏表明该区可能存在有正在活动的冷泉,其中表生种D.semiungulata的大量出现可以作为南海冷泉活动的一个潜在指示标志。     

西北干旱区全新世气候变化的湖泊有机质碳同位素记录--以石羊河流域三角城为例

对我国河西走廊东端西北内陆干旱区与东部季风区交汇带的石羊河流域三角城古湖泊剖面进行了有机质碳同位素组成、有机碳和碳酸盐含量, 重建了西北干旱区全新世古气候高分辨变化模式。分析结果表明有机质碳同位素组成能灵敏地反映该区湖相地层记录的古气候特征,是一个较好的古气候替代指标。在湿湿期,湖泊水体扩大,生产力高,沉积物中有机物主要是沉水植物供给,δ^13Corg偏重;在干冷期,湖泊水体减小,沉积物中有机质以挺水植物为主,植被不发育,沉积物中有机质含量低,δ^13Corg偏轻。全新世气候演化主要分为4个主要阶段;暖湿期（约10000－5000aB.P.)、温湿期（约5000－3800aB.P.)、凉湿期（约3800－2600aB.P.)、干旱期（约2600aB.P.至今）,各阶段中气候快速变化明显。该区的古气候演化与同处于我国东部季风西北边缘的相邻地区有一定的可比,也具有自身的区域特色。     

中国粉尘源区表土碳酸盐含量与碳氧同位素组成

在中国的主要沙漠和戈壁等粉尘源区采集了地表沙或土壤(统称为表土)样品,分析了样品的碳酸盐含量和碳酸盐的碳氧同位素组成。结果表明,中国粉尘源区表土碳酸盐含量在空间上随着年降水量的增加而逐渐减少,大致呈现自西向东逐渐降低的趋势;碳酸盐δ^13C值在空间上随着年降水量的增加而逐渐偏负．δ^18O值缺乏规律性;塔克拉玛干沙漠细颗粒物质中碳酸盐含量相对偏高,但不同粒级颗粒中碳酸盐的δ^13C值基本一致,表明风蚀时粒度的分选并不影响源区的同位素组成特征;由于粉尘源区表土碳酸盐含量和δ^13C值均具有区域特征,因此利用大气粉尘的碳酸盐含量和δ^13C值示踪不同的源区是可能的。