稳定碳同位素在第四纪古环境研究中的应用

文章对陆相沉积物、湖沼相沉积物以及脊椎动物牙齿中的δ13C研究作了系统的综述,特别对存在的问题提出了一些看法,认为黄土-古土壤序列中有机质δ13C与碳酸盐δ13C变化趋势相反的原因是CO2与碳酸盐交换平衡时的分馏系数在古土壤堆积时和黄土发育时不一致造成的;陆相沉积物的有机质δ13C较碳酸盐δ13C能更加直接地反映沉积时地表植被状况,陆相沉积物的碳酸盐δ13C在古生态中的应用还有待于对它的形成机制和形成过程进行进一步的研究;我国黄土高原末次冰期的气候不利于C4的生长.文章强调古环境、古生态研究应该从现代过程入手,了解现代植物δ13C与气候参数的关系以及现代C4植物的分布规律.同时还认为分子化石的稳定同位素研究这一新研究手段将会给第四纪研究带来更新的活力.     

有机碳同位素示踪古环境变化研究

对有机碳同位素示踪环境变化的原理、研究对象、取得的进展和存在的问题等进行了详细研究，认识到C～H键比C-O键有利于富集^12C，从而导致生物或有机碳δ^13C为极低的负值，使有机碳与无机碳之间存在显著的碳同位素差异。光合作用类型的不同使植物分为C3，C4和CAM3种类群，并导致不同类群的植物具有不同的碳同位素组成，C3植物δ^13C=-20‰～-32‰，平均-28‰，而C4植物δ^13C=-9‰～-17‰，平均-14‰。气候环境的差异影响了光合作用的类型和强度，使不同环境的植物类群特征不同，不仅造成植物组合的碳同位素组成不同，而且导致不同食性的动物牙齿等化石的碳同位素组成的差异，甚至相应的无机碳同位素的变化，因此生物链及其衍生物的碳同位素研究也就成为反演某一地区或某一时期气候环境的有效手段。被作为研究对象的地质记录可分为有机和无机两类，有机类主要包括树轮等植物化石、牙齿等动物化石、煤等陆相沉积有机质、海相沉积有机质、土壤(前者的衍生物)，这些研究对象分别适合于目的不同的环境研究，并获得了较好的效果。进而发现有机碳同位素在研究重大生物灭绝事件、C4植物起源、地球早期生命起源、地外生命存在与否、矿产资源形成时的有机质作用等问题上将有重要作为。     

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。     

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。     

陆生蜗牛壳体碳氧同位素在古环境中的应用综述

陆生蜗牛壳体碳、氧稳定同位素组成分别受蜗牛生长时期植被中碳同位素组成和大气水中氧同位素组成的控制,已成为古气候和古环境重建的重要代用指标.本文详细介绍了蜗牛壳体碳酸盐碳、氧同位素古气候重建的指示机理、样品预处理方法及其在14C测年、古气候和古植被研究中的应用现状.在此基础上讨论了蜗牛壳体碳酸盐碳、氧同位素古气候解释中存在的问题,介绍了该领域未来的研究方向与趋势.     

珠江三角洲陈村钻孔剖面沉积特征及有机碳同位素古环境意义

陈村剖面位于佛山市陈村镇。AMS14C及OSL测年结果显示,剖面自晚更新世中晚期以来开始沉积,结束于全新世晚期,由老至新经历了河流相—河口湾相—三角洲相沉积环境。根据有机碳同位素曲线变化特征,结合孢粉、有孔虫等鉴定结果及沉积环境综合分析,将剖面划分为4个演化阶段:1晚更新世,34.15~24.5ka BP,属河流相沉积环境,δ13Corg平均值为-28.13‰,对应MIS 3期冷—稍湿气候,期间小幅波动;2晚更新世—全新世早期,24.5~9ka BP,属河流相沉积环境,δ13Corg平均值为-29.8‰,对应MIS 2期干冷气候及全新世早期温—干气候,YD事件得以记录;3全新世早—中期,9~6.7ka BP,属于河口湾—三角洲相沉积环境,δ13Corg平均值为-27.97‰,变化幅度小,对应暖—湿气候;4全新世中—晚期,6.7~0.44ka BP,属于三角洲相沉积环境,δ13Corg平均值为-26.94‰,变化幅度大,冷暖变化显著,气候特征为热湿—偏凉—暖干。     

罗布泊中更新世以来盐湖碳酸盐碳氧同位素组成及其古环境意义

罗布泊是欧亚大陆腹地塔里木盆地东端的典型内陆干盐湖,中更新世以来在其北部尤其罗北凹地发育了巨厚的蒸发岩沉积是对全球变冷和青藏高原隆升的积极响应。通过对罗北凹地第一口深钻LDK01孔蒸发岩系中203个样品的自生碳酸盐含量、碳氧同位素测试与分析,讨论了罗布泊中更新世以来的古环境演化特征。研究表明:(1)δ~(18) O和δ13 C协同正向演化,但在蒸发作用强烈的干旱封闭湖泊中,流域降蒸比(P/E)的变化对湖泊水体δ~(18) O影响最为显著;(2)δ~(18) O和δ13 C周期性波动震荡特征,反映干湿交替的环境以及周缘水体对罗北凹地的补给;(3)罗布泊湖盆干旱加剧演化可能并非只受全球变化单一因素驱动,而是全球气候变化和高原隆升共同作用的结果。     

土壤次生碳酸盐碳氧稳定同位素古环境意义及应用

土壤次生碳酸盐碳氧稳定同位素特征是反映古气候与古环境的重要代用指标,其碳氧稳定同位素组成分别受土壤CO2中C同位素组成和大气水的O同位素控制。在一定深度的土壤中,土壤次生碳酸盐δ^13C就主要受当地植物类型(C3植物和C4植物等)控制。土壤次生碳酸盐样预处理中剔除土壤中原生碳酸盐以及有机物污染尤为重要。土壤中次生碳酸盐C、O稳定同位素地球化学在土壤发生学、古气候恢复、古生态重建以及全球变化研究中应用日益广泛,但解译时可能受应用年代范围、成岩作用、原生和次生碳酸盐混杂、土壤碳酸盐多元发生等因素影响,其应用机理和范围还需进一步探讨。     

稳定氧碳同位素在碳酸盐岩成岩环境研究中的应用

笔者对湖北宜昌寒武系、奥陶系和鄂尔多斯布１井寒武系、任３井奥陶系的大量样品测试和研究结果表明大气淡水成岩环境中的δ１８Ｏ、δ１３Ｃ值均向较高负值漂移；正常和咸化海水成岩环境中δ１８Ｏ、δ１３Ｃ值均向高正值漂移；较深埋藏成岩δ１８Ｏ值向高负值漂移.且与埋深成反比，而δ１３Ｃ值相对较稳定或向低正值漂移。     

湘黔地区奥陶纪红花园期及宝塔期碳酸盐岩碳氧同位素与古环境

湘黔地区的奥陶纪红花园期及宝塔期在三都、吉首、桃源一线酉北为碳酸盐台地沉积。红花园期水体相对较浅，自西北而东南可划分为开阔台地相、台地滩相、台地边缘生物礁相、盆地边缘相；宝塔期水体较深，成为湮没了的台地。通过对红花园期和宝塔期碳酸盐稳定碳、氧同位素研究结果表明，其组成与环境的盐度、水体深度、水温及氧化－还原条件相关。随着含盐度的增加，碳氧同位素值也增大。水体变深，还原程度增强，则碳氧同位素值随之减小。     

利用稳定同位素技术研究广西桂江流域水体中碳的来源

本文对岩溶区不同类型样品中的有机碳同位素样品前处理的分离提纯技术进行了研究,并对广西桂江流域水体进行了稳定有机碳同位素分析.结果表明,C3植物对桂江水体可溶性有机碳(DOC)有很大比例的贡献,而水生生物对水体有机碳影响较小.抚河流域比漓江流域有较高的(DOC)含量,可能与非岩溶区土壤微生物活动强,土壤活性有机碳含量高有...     

氧、碳同位素在白云岩成因研究中的应用

白云岩的成因可分为准同生期、成岩期和成岩期后等三种成因类型,但其成因机理则是长期悬而未决的问题。经过多年对白云岩的深入研究,已提出了多种不同的成因模式（如渗透回流、蒸发泵吸、混合水、调整白云岩等模式）,对特定环境中形成的白云岩可以作出圆满解释。江西萍...     

腕足壳体与碳酸盐岩全岩中碳、氧、锶同位素差异

利用碳酸盐岩中的地球化学信息反演是研究地质历史时期古环境、古气候变化的一种常用手段.上世纪八十年代前,学术界一直将碳酸盐岩全岩样品作为研究对象.近年来,腕足化石壳体引起了科学家的注意,认为相比碳酸盐岩全岩样品,腕足壳体能更为完好地保存原始的地球化学信息.研究通过对比四川龙门山泥盆纪腕足化石和碳酸盐岩全岩样品中碳、氧、锶同位素(黄思静、卢长武等人数据),发现腕足化石中氧同位素明显高于碳酸盐岩全岩;但碳、锶同位素基本一致.上述结果表明:相比腕足化石,碳酸盐岩全岩样品蕴含的地球化学信息虽有所差异,但在大多数情况下,尤其是缺乏腕足化石的时期,碳酸盐岩全岩蕴含的地球化学信息照样可以反演地质历史时期的古环境变化,尤其是碳、锶同位素.     

Study on Paleoenvironment since Late GlacialEpoch in Lanzhou Area, China

The Hongzuisi Section in Lanzhou area is used to infer the paleoclimate since the late glacial epoch. Through combined analysis of organic carbon isotope and CaCO3 content, paleoenvironment evolution of Hongzuisi Section since the late glacial epoch is discussed. There were changes in both dry-moist and warm-cold. Especially the climate changes can be compared with synchronous sections of other areas, which provides useful information for our future forecast.     

塔里木盆地寒武纪--奥陶纪优质烃源岩沉积与古环境变化的关系:碳氧同位素新证据

对塔里木盆地东部塔东2井上震旦统和寒武系-奥陶系样品进行TOC和碳、氧同位素及微量元素分析,发现该井稳定碳、氧同位素值在寒武系-中奥陶统发生明显变化,该层还赋存高有机质丰度烃源岩,其TOC值的高低可反映当时的生物产率和埋藏率.碳和氧同位素值在寒武系/上震旦统分界处正向漂移,说明正好在进入寒武纪前气候明显变冷,海平面下降.接着,下寒武统底部以碳和氧同位素值的快速负向漂移为标志,表明古气候迅速变暖和海平面大幅度上升,烃源岩TOC值也达到全井柱最高值.古气候显著波动、海平面最高及其频繁变化和沉积物高TOC是早寒武世的显著特征;而晚寒武世-早奥陶世,同位素正向漂移,暗示海平面下降,沉积物TOC也随之下降并降至最低;到了早奥陶世末,即早、中奥陶世的过渡时期,同位素又开始负向漂移,TOC又开始升高;中奥陶世,同位素强烈负向漂移,TOC又升至新高.稳定碳、氧同位素值的变化及其所指示的古气候与海平面变化,以及与TOC的响应关系,指示冰期、冰后期之交,古气候迅速变暖和海平面大幅度上升有利于烃源岩发育;同时暗示,δ13C、δ18O与生烃母质生物的有机生产率、有机埋藏率之间存在某种内在联系.即高TOC含量反映高的有机生产率和高的有机埋藏率;而与其同步反方向变化的δ13C、δ18O则暗示海平面较高,沉积环境属远陆海域,表层水中生烃母质生物的光合作用很强.而有机质的高产率和高埋藏率,导致海水中δ12C和δ16O被大量地固定在沉积物中.这样,就使海水中相对富集13C和18O重同位素而使海水变"重";而这种"重"海水,又导致了同时期浅水区碳酸盐沉积物的δ13C和δ18O值明显增高.     

煤层甲烷碳同位素在煤层气勘探中的地质意义--以沁水盆地为例

根据沁水煤层气甲烷碳同位素的组成与分布特征,从煤层甲烷碳同位素在煤层气解吸-扩散-运移中的分馏效应,结合水文地质条件和构造条件,讨论了煤层甲烷碳同位素在煤层气勘探中的地质意义,认为沁水煤层气δ13C₁值不仅总体上较高,而且随埋深增大而增高,说明沁水煤层气存在因煤层抬升而卸压所导致的煤层气解吸-扩散-运移效应,从而形成了该区甲烷碳同位素在平面上的分带现象。     

树轮稳定碳同位素研究的应用现状与发展趋势

获取历史时期环境气候变迁资料是研究环境气候变迁的基础，在各种获取资料的方法中，树轮同位素方法是较为新颖，准确，定量的一种高分辨率方法。本文较为系统，深入地评述了树轮稳定碳同位素方法的原理及其在环境气候变迁研究的应用现状，并简要归纳了研究工作中的发展趋势。     

Discovery of Early Proterozoic Carbon Isotope Shifts

The authors have detailedly and systematically studied the carbon isotopic composition of Early Proterozoic carbonate rocks. Samples which are all dolomicrite were taken from the Jianancun, Daguandong and Huaiyincun Formations of the Hutuo Group in Wutai County Shanxi Province, North China. A total of 209 samples were analysed for their carbon isotope compositions, and the mean sampling interval was 6.9 m. Carbon isotope analysis clearly shows δ13C shifts at the boundary between the Jian'ancun Formation and Daguandong Formation and near the boundary between the Daguandong Formation and Huaiyincun Formation. Like carbon isotope shifts at the Cretaceous-Tertiary, Permian-Triassic and Precambrian-Cambrian boundaries, the discovery of δ13C shifts in the Early Proterozoic has important significance in further studies on Early Proterozoic biotic evolution, regional and global stratigraphic correlation, and carbon geochemical cycles.     

植物碳酸酐酶对稳定碳同位素分馏作用的影响

碳酸酐酶（CA）能够可逆地催化CO2和HCO2^-之间的快速转化。长久以来人们忽视了生物体中CA对稳定碳同位素分馏的影响。本文以微藻碳酸酐酶胞外酶为例,说明细胞的区室化和偶联反应可引起CA可逆催化HCO2^-和CO2的转化的不平衡,进而造成稳定碳同位素分馏,并给出体外实验和C4植物实验结果作为依据。此外,本文还讨论了CA对碳同位素分馏的影响的理论和实践意义。