基于浮游有孔虫Mg/Ca温度重建的末次盛冰期以来北欧海次表层温度的变化

对我国第五次北极科考在北欧海所采集的两根岩芯样品进行了冰筏碎屑(Ice-Rafted Debris,IRD)丰度、AMS 14C测年、有孔虫丰度统计、浮游有孔虫Neogloboquadrina pachyderma(sin.)(Nps)稳定氧碳同位素及其Mg/Ca重建的次表层海水古温度等指标分析,建立了20ka以来的年代框架。结果表明,在末次盛冰期(20.0~17.5kaBP),次表层温度整体较低(~3℃),钙质生产力下降,冰筏碎屑输入增加;在冰消期(17.5~11.7kaBP)的Heinrich Stadial 1(HS1)事件中较轻的δ^18O和δ^13C指示大量淡水输入,水体分层加剧,向北输送的北大西洋水聚集在次表层,导致次表层水温逐渐升高。从B?lling-Aller?d(B/A)事件开始,次表层水温度达到4.5℃,表明北大西洋水流入增强。早全新世(11.7~8.2kaBP)早期次表层温度达到6.5℃,钙质生产力升高,冰筏碎屑输入降低;在中全新世(8.2~4.2kaBP)早期(8.2~5.6kaBP),钙质生产力逐渐升高反映通风作用增强,导致营养盐供应增加;6.6~5.6kaBP,明显降低的次表层温度(~4℃)反映夏季太阳辐射量降低以及大西洋水流入减弱;5.6~4.2kaBP期间次表层水变暖导致δ^18O偏轻,而δ^13C轻值反映生产力降低。晚全新世(4.2~0.8kaBP)的新冰期(4.2~3.0kaBP),次表层温度逐渐降低,Nps-δ^13C偏轻反映生产力下降,Nps-δ^18O偏轻以及IRD增加反映冰融水排放。3.0kaBP以来,生产力上升,次表层水体温度不断上升,可能是向北输送的北大西洋水增强。     

MIS3以来黄土高原东南部石笋阶段性沉积记录的夏季风演化

基于山西龙洞8个铀钍年代和100个氧同位素数据(δ~(18 )O)重建了深海氧同位素(MIS)3阶段以来东亚夏季风演化历史。石笋L8沉积并不连续,主要生长在58.0~54.5,27.1~18.0和6.8~3.9kaBP 3个阶段。不同于季风边缘区其他洞穴记录,石笋δ~(18 )O值在24.5kaBP突然增加1‰,表明MIS2早期内陆地区经历了一次显著的弱季风过程,可能响应于北大西洋Heinrich 2事件。石笋δ~(18 )O序列伴随着轨道尺度太阳辐射的变化,晚全新世δ~(18 )O值持续偏重意味着低纬热带辐合带逐步南移,导致北方地区夏季风降水持续减少。Dansgaard-Oeschger(D-O)15事件具有明显的双峰结构,与格陵兰冰心记录的亚千年尺度温度波动几乎同步变化。     

南海盆地全新世古气候与古海洋研究

本文利用南海盆地箱式岩芯浮游有孔虫壳体的氧同位素资料,对南海全新世时气候的变化幅度进行了研究,并以浮游有孔虫壳体的δ~(18)O值为依据,将南海全新世时的气候变迁划分成4个阶段。同时,配合碳同位素资料对南海全新世的古海洋状况作了描述,根据δ~(18)O值与海平面的变化关系,首次定量估算出全新世大西洋期时南海海平面要较现代海平面高6m以上。此外,还利用δ~(18)O值所反映的水温,对不同种属浮游有孔虫的生存深度序列进行了探讨。     

桂林洞穴滴水对应CaCO3沉积物的稳定同位素特征与环境意义

桂林地区降水及茅茅头大岩滴水滴速和现代碳酸盐的碳氧同位素研究表明:(1)滴水沉积的δ18O达到了同位素沉积平衡,洞穴滴水的δ18O与同期降雨的δ18O值呈正相关关系;(2)在旱季和湿季交替时,滴水δ18O值滞后于降雨δ18O,受活塞效应的影响;(3)δ13C难以达到同位素沉积平衡,主要受滴水动力学影响;(4)同一洞穴不同滴水对环境的响应不同,如果洞穴顶板覆盖较厚,水分在土壤和岩层中滞留时间较长,滴水则反映受到平滑作用的降雨,反之则波动较大.     

东海泥质沉积区8千年来的有孔虫Mg/Ca和δ~(18)O记录及其古环境意义

对东海陆架泥质沉积区MD06-3040柱状样有孔虫进行了地球化学分析,获得了底栖有孔虫(Rotalinoides gaimardii)Mg/Ca和δ18O及浮游有孔虫(Globigerina bulloides)δ18O等的高分辨率记录。通过与微体化石群、沉积物粒度等古环境替代性指标对比分析,认为研究区有孔虫Mg/Ca和δ18O的变化主要受浙闽沿岸流和台湾暖流及其相关的东亚季风所控制,并推测了研究区近8千年来的古环境演变过程:8.0~4.1 cal.kaBP时期,夏季风盛行,台湾暖流和黑潮发育强盛,底层和表层海水都具有较高的温度、盐度和δ18O值,其中底层海水温度在5.7~5.2和4.6~4.1 cal.kaBP两个时期最高;4.1~0.4 cal.kaBP时期,冬季风盛行,台湾暖流和黑潮影响减弱,浙闽沿岸流发育增强,使海水温度和盐度及δ18O显著下降;0.4 cal.kaBP以来夏季风再次变强,台湾暖流和黑潮的影响随之增强,海水温度又明显上升。     

深海大洋最小含氧带(OMZ)及其生态环境效应

大洋最小含氧带(Oxygen minimum zone,OMZ)通常是指大洋水体中氧含量缺乏的水层,一般在水深200~1000 m之间,其形成主要与厌氧细菌降解有机物导致的溶解氧消耗有关。但到目前为止对OMZ的浓度及水层都没有一个统一的标准,如以DO低于20μmol/L为标准,低于此标准的海域面积可占全球大洋面积的8%,水体体积可达大洋体积的7%,分布的主要区域包括东北太平洋(ENP)、东南太平洋(ESP)、阿拉伯海(AS)和孟加拉湾(BB)等海域。OMZ在全球海洋氮循环中有极为重要的作用,在那里不同化学形态的氮(NH_4~+、NO_2~–、NO_3~–、N_2O、N_2)在微生物的参与下会发生多种复杂反应。在OMZ的上部混合层,硝化作用将NH_4~+转化为NO_3~–,但在OMZ核心区主要进行着反硝化作用和厌氧氨氧化作用过程,可以将NO_3~–、NO_2~–和NH_4~+转化为气态氮(如N_2、N_2O),释放到大气中,造成大洋生物可利用氮含量更加不足。大洋OMZ区的存在不仅影响浮游生物的丰度、分布、多样性,而且影响生物的生存和迁移行为,但低氧区并不意味着是生物的贫乏区。同时,OMZ有利于有机质在沉积物中的保存,影响Fe、Mn、S等对氧化还原环境敏感元素的迁移与转化。尽管已有研究揭示了大洋OMZ对全球物质循环、大洋生态系统和极端环境下生物演化过程有重要作用,但对大洋OMZ可能带来的复杂生态环境效应的认识仍然很有限,目前亟须深入探讨大洋OMZ的形成过程及其生态环境效应。     

南海南部水体和沉积物中的浮游有孔虫氧碳

通过对2002年南海南部春季水体和表层沉积物中浮游有孔虫的δ18O和δ13C分析,初步探讨该区有孔虫氧碳同位素的海洋环境指示意义及其与沉降过程的关系. 结果表明,南海南部春季表层水体中Globigerinoides ruber (G. ruber)与Globigerinoides sacculifer(G. sacculifer)的δ18O均值基本相似,相对它们在表层沉积物中的δ18O明显要小;但在表层沉积物中G. ruber 的δ18O则比G. sacculifer相对要小0.34‰.这种差异可能与G. sacculifer的配子生殖二次钙化以及2个种属的季节性差异有关.Pulleniatina obliquiloculata(P. obliquiloculata)的δ18O在沉积物和水体中均较G. ruber和G. sacculifer明显偏大,表现出较大的种间差异.P. obliquiloculata的δ18O在春季水体中比其在沉积物中平均约小0.7‰,差值较大,可能是因为P. obliquiloculata为冬季种,主要出现在冬季低温水体中.3种浮游有孔虫的δ13C以G. sacculifer最大,G. ruber次之,P. obliquiloculata最低,这种差异可能主要由属种间的生命效应所引起.表层沉积物中G. ruber和G. sacculifer的δ18O从区域的西北往东南有逐渐变小的趋势,可能受区域年均表层水温西北低东南高的影响.在上升流发育区,P. obliquiloculata的δ18O和δ13C均明显偏高,其δ13C与水体营养的关系与南海北部的明显相反,有待进一步深入研究.     

大西洋扇贝贝壳生长年轮的氧同位素研究

两只活的大洋扇贝Placopecten magellanicus分别于1983和1985年采自加拿大诺瓦·斯科舍省布朗斯浅滩,其氧同位素记录展示出一种年度性的循环,并与由环境海水的实测温度和同位素组成所预计的贝壳同位素组成十分接近。外生长线的位置与这些循环中δ~(18)O的最大值吻合,这说明外生长线于底层海水温度最低时(春季)形成。据测定的δ~(18)O的结果证明,外生长线是年度性形成的,这与生物学证据一致。     

塔里木盆地中寒武统—下奥陶统泥晶灰岩地球化学与古海洋学

塔里木盆地西部台地沉积区中寒武统—下奥陶统发育少量的泥晶灰岩,选择和4井中寒武统与塔中19井下奥陶统泥晶灰岩作为研究对象,旨在对中寒武世—早奥陶世古海水地球化学组成给予重建。地球化学分析结果表明,和4井泥晶灰岩MgO含量较高(2.76%～10.46%),表明和4井泥晶灰岩已被部分白云岩化,塔中19井泥晶灰岩较纯。两口探井泥晶灰岩δ18OPDB值变化在-8.7‰～-7.3‰之间,且δ18OPDB与MgO含量呈线性相关关系,趋势线在δ18O轴的截距为-8.6‰;泥晶灰岩样品的87Sr/86Sr值稳定,平均值为0.708 918;与和4井稀土元素总量(1.68～2.69)×10-6相比,塔中19井稀土元素含量较高,为(6.72～6.8)×10-6。δ18OPDB与MgO含量之间的线性相关关系,指示白云岩化作用可提高灰岩δ18O值,δ18O轴的截距为-8.6‰代表了灰岩原岩的氧同位素组成,根据同位素分馏规律可计算古海水δ18OSMOW值为-8.9‰。稳定的87Sr/86Sr值0.708 918代表中寒武纪—早奥陶世海水的87Sr/86Sr比值特征,与全球海洋87Sr/86Sr值演化线吻合。虽然各泥晶灰岩样品稀土元素总...     

河蚬分布的气候环境及壳体稳定同位素

根据实地考察和对现有资料的统计与分析,揭示中国大陆河蚬现生种主要分布在中国东南部年降水量大于800 mm(800~1400 mm)、1月平均气温大于0℃(0.5~4.5℃)、温暖湿润的淡水—微咸水河湖环境之中。河蚬壳体在生长过程中记录了气候环境和水体性质的信息。利用碳酸盐自动装置与Finnigan MAT-253型质谱仪联机对河蚬壳体δ18O和δ13C的值进行了系统测试,通过对比分析发现,壳体生长过程中由于生理效应和生态习性差异造成全壳的δ18O值变化较小,江苏一帆河、古黄河、江西绵江和云南滇池4个采样区(点)之间变化仅为1.4‰;河蚬壳体不同部位δ18O值记录了生长过程中的季节性温度变化;随纬度增高壳体δ13C值富集轻同位素组成,有变负的趋势;雨热同期气候环境下的一帆河、古黄河地区现代河蚬壳体碳氧同位素值在个体生长过程中变化位相非常相似,反映了壳体碳氧同位素值对气候环境的响应。     

浙闽中小河流水体氢氧同位素组成特征及时空变化

山溪性中小河流在全球沉积物由陆入海过程中扮演着重要角色,过去研究主要关注于河流入海物质通量估算及河口区环境评价,而对其相关的水循环研究较少。以浙闽沿海地区代表性中小河流(如椒江和木兰溪等)不同季节河水δD和δ~(18)O组成为研究基础,结合中国东部季风区降水及河流水文资料,旨在探讨浙闽典型中小河流氢氧同位素组成的时空变化特征及控制因素。研究发现,不同季节河流氢氧同位素组成变化显著,夏季河水主要补给来源为降水,冬季则主要受地下水的调节。空间上,干流河水夏季δ~(18)O沿程变化不大,冬季受沿程蒸发作用的影响,呈现由上游向下游逐渐偏正的趋势;受降雨量效应及地下水纬度效应的综合控制,冬季河水δ~(18)O随纬度升高明显偏负。河口区冬季样品δ~(18)O与盐度具有很好的相关性,结合我国东部其他河口数据,为研究我国东部海域周边沿岸流时空变化提供了新的参考手段。     

基于稳定同位素的东太平洋大青鲨(Prionace glauca)营养级研究

碳、氮稳定同位素为分析淡水和海洋生态系统的生物营养关系提供了有力手段,但在大洋鱼类中的应用还很少。本研究以热带东太平洋大青鲨(Prionace glauca)整节脊椎骨作为样品(叉长范围153—242cm),运用稳定同位素技术,分析大青鲨的δ~(13)C值和δ~(15)N值及其变化,比较不同基线生物的选择对营养级计算的影响。结果表明,大青鲨δ~(13)C范围为–15.76‰—–13.41‰,最大差值2.35‰;δ~(15)N范围为10.62‰—17.72‰,最大差值7.1‰;δ~(13)C值和δ~(15)N值随个体长度的变化不明显(可能原因是样品鱼均为较大个体),性别间的差异不显著,但不同基线生物的选择对营养级计算值的影响较大。本文研究表明,通过整节脊椎骨的稳定同位素测定来获得大青鲨的摄食特征信息是可行的。由于基线生物对营养级计算的影响问题难以在短期内解决,今后可将相对营养级或营养级的变化作为重点,研究人类活动(如捕捞)对大洋鱼类摄食和营养级的影响。     

闽赣地区温泉水氢氧同位素的初步研究

本文首次报道了闽赣地区部分温泉水的氢氧同位素分析结果。文中对本区温泉的成因及补给来源也进行了初步探讨。结果表明,本区温泉的δ~(18)O和δD值与大气降水线一致,表明它们是大气降水的深循环成因,但厦门杏林湾温泉水源于海水,而漳州温来混入了海水。     

厦门沿岸地区大气降水中氢、氧稳定同位素组成及其影响因素

利用2004年4月至2006年4月采集于厦门沿岸地区的44个雨水样品,对降水中的氢、氧同位素组成及其影响因素进行了分析和研究,结果表明:(1)厦门沿岸地区大气降水中δ18O值为-10.30‰～-0.13‰,平均值为-3.67‰;δD值为-74.7‰～7.3‰,平均值为-20.5‰,均处于全球及国内降水中δ18O和δD值的变化范围内。(2)厦门沿岸地区大气降水中的δ18O和δD值受纬度效应影响。(3)厦门沿岸地区大气降水中δ18O和δD值的季节差异较大,季风气候及其导致的降雨量效应是影响该地区δ降水值季节变化的主要因素。(4)降水中的氘过剩值(d值)为1.21‰～17.10‰,平均值为8.87‰,小于世界大部分区域雨水中的d值,说明厦门沿岸地区的降水源区蒸发速率比较缓慢,降水云团主要来自海洋汽团。(5)厦门沿岸地区大气降水线为:δD=7.67δ18O+7.68(p0.0001,R2=0.9876),与全球及国内的降水线接近,说明雨滴在降落过程中存在一定的再蒸发过程,该特征在夏季较显著。     

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,δ13 C值为-2.26‰~1.55‰,δ18 O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。δ13 C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。     

南海北部沉积物中浮游有孔虫Globigerinoides ruber壳体氧同位素指示的冬季表层海水温度

有孔虫壳体的氧同位素值(δ18 O)是由其生长时海水δ18 O和温度决定的,在海水δ18 O已知的情况下,可以由壳体的δ18 O值估算海水温度。本文以南海北部沿岸地区9个站位的柱状沉积物中浮游有孔虫Globigerinoides ruber为研究对象,测试了其壳体的δ18 O值。分别以相应站点夏季与冬季表层海水的实测δ18 O值代入温度公式,估算了对应的夏季与冬季的海水温度值。然后把计算结果与World Ocean Atlas(WOA)数据库相应站点的海水温度数据作比较。结果表明,计算出的夏季海水温度与WOA的夏季温度有较大差别,而计算出的冬季海水温度则与WOA的冬季海水温度基本相当。这说明δ18 Oruber记录的是该区域冬季表层海水的温度,此区域内G.ruber这一属种的生产力和沉积通量在东亚冬季风盛行期间出现了最高值。     

气体平衡法测定水的δD、δ~(18)O及其在冬季北海近岸水体示踪中的应用

在配备双路进样系统的稳定同位素质谱仪(Isotope Ratio Mass Spectrometry:IRMS)上采用气体平衡法测定微量水样的高精度氢氧稳定同位素组成,同时采用国际及国家水稳定同位素标样及实验室工作标准进行多次测试及校正,获得δD的外部精度为1.0‰-2.0‰,δ18O的外部精度好于0.1‰.利用该方法对2007年冬季北海附近表层海水、河口水等水体的δD、δ18O进行测定,结果显示,δD、δ18O组成可以区分不同的水体,δD与δ18O存在显著正相关关系,但其δD-δ18O相关关系与邻近地区大气降水有明显差异;同时δD、δ18O与盐度也存在很好的正相关关系.这些结果意味着δD-δ18O关系主要反映海水与河水的混合过程.结合现场观测的水文资料,发现δ18O与表面水温有中等相关性,意味着蒸发作用对水体的氧同位素组成也有一定的影响.这些关系可应用于海水对近岸水域影响的研究,以及利用δ18O-盐度方程重建古盐度.     

南海南部水体和沉积物中的浮游有孔虫氧碳同位素分析

通过对2002年南海南部春季水体和表层沉积物中浮游有孔虫的δ^18O和δ^13C分析,初步探讨该区有孔虫氧碳同位素的海洋环境指示意义及其与沉降过程的关系。结果表明,南海南部春季表层水体中Gltbigerinoides ruber （G．ruber）与Globigerinoides sacculifer（G．sacculifer）的δ^18O均值基本相似,相对它们在表层沉积物中的δ^18O明显要小;但在表层沉积物中G．ruber的δ^18O则比G．sacculifer相对要小0．34‰。这种差异可能与G．sacculifer的配子生殖二次钙化以及2个种属的季节性差异有关。Pulleniatinaobliquiloculata（P．obliquiloculata）的δ^18O在沉积物和水体中均较G．ruber和G．sacculifer明显偏大,表现出较大的种间差异。P．obliquiloculata的δ^18O在春季水体中比其在沉积物中平均约小0．7‰,差值较大,可能是因为P．obliquiloculata为冬季种,主要出现在冬季低温水体中。3种浮游有孔虫的δ^13C以G．sacculifer最大,G．ruber次之,P．obliquiloculata最低,这种差异可能主要由属种间的生命效应所引起。表层沉积物中G．ruber和G．sacculifer的δ^18O从区域的西北往东南有逐渐变小的趋势,可能受区域年均表层水温西北低东南高的影响。在上升流发育区,P．obliquiloculata的δ^18O和δ^13C均明显偏高,其δ^13C与水体营养的关系与南海北部的明显相反,有待进一步深入研究。     

长江和黄河河口沉积物中石英氧同位素的对比

采用硫酸氢钾(KHSO4)熔融-六氟硅酸(H2SiF6)浸泡的化学方法分离出长江、黄河河口不同粒级沉积物中的石英矿物,使用BrF5为氧化剂提取出石英矿物中的氧,在质谱计上测定石英中氧同位素比值(δ18O值),结果表明:同一沉积物样品中随粒度由粗变细,石英δ18O值逐渐增加,长江河口沉积物中石英的δ18O值比黄河河口沉积物中的稍高,两条河流河口沉积物中相同粒级石英δ18O值差别主要受流域沉积物物质来源和流域的气候环境差异的影响。     

南海中部沉积物捕集器中浮游有孔虫的稳定同位素分析

通过对南海中部沉积物捕集器中浮游有孔虫的氧，碳稳定同位素分析，探讨了它们与海洋学参数之间的关系。分析结果显示，G.ruber的δ^18O值和δ^13C值都比G.sacculifer的轻；两者的δ^18O差值（△δ^18O)平均为0.520‰，δ^13C差值（△δ^13C)平均为0.544‰，证明G.ruber的生活水深（约30m)比G.sacculifer的（约50m)浅。G.ruber与G.sacculifer之间的△δ^18O呈现夏季大，冬季小的特点，可能与海水的垂向温度梯度在夏季较大有关，G.ruber幼体的δ^13C比成年个体的轻，幼体的δ^18O比成年个体的重，揭示了该种在繁殖期前，随着个体发育，生活的水层深度逐渐变浅。