夏季风降水对黄土高原现生蜗牛壳体碳酸盐氧同位素组成的影响

为了深入了解黄土地层中丰富的陆生蜗牛壳体碳酸盐化石氧同位素组成的气候环境指示意义,文章对黄土高原典型气候带的现生蜗牛壳体文石氧同位素进行了测量。结果显示:高原半干旱地区蜗牛壳体氧同位素组成相对于半湿润地区显著富集δ18 O;壳体δ18 O值与夏季降水量具有密切负相关关系。对照黄土高原气候特征以及夏季风降水氧同位素组成和降水量的关系,认为:1)夏季风降水δ18 O丰度是影响蜗牛壳体氧同位素组成变化的主要因素;2) 进一步研究黄土沉积物中蜗牛壳体化石氧同位素组成对重建黄土高原夏季风强度变化的历史具有重要的意义。     

陆生蜗牛壳体碳酸盐团簇同位素组成及其古气候意义

碳酸盐团簇同位素是国际上新近开发的地质温度计,可以精确重建过去的温度变化。蜗牛壳体化石是研究古气候的理想载体,其种属组合和碳、氧同位素组成分析提供了丰富的气候环境信息。在此基础上,蜗牛壳体团簇同位素分析势必会为古温度定量重建提供强有力手段。然而,相关研究却开展得较少,值得我们投入更多的精力去推动该领域的发展。本研究首先介绍了碳酸盐团簇同位素及其制备和分析方法,以便古气候研究者对新兴研究手段有所了解。然后,对蜗牛壳体团簇同位素的研究历史与现状进行了梳理,指出了研究中尚存的不解问题,并对未来的研究进行了展望。总之,尽管野外采集蜗牛的团簇同位素温度系统地高于生长季温度,但二者之间存在较好的线性关系,所以蜗牛壳体团簇同位素可以用来重建蜗牛生长季节的环境温度。然而,在相同地点蜗牛壳体团簇同位素存在种属差异（如华蜗牛团簇同位素温度比巴蜗牛高3℃左右）,所以精确重建古温度需要建立属一级蜗牛壳体团簇同位素-温度转换方程。同时,通过团簇同位素温度和蜗牛壳体δ¹⁸O计算出的蜗牛体液δ¹⁸O可以反映降水的氧同位素信息,是研究古水文循环的重要指标。黄土地层中蜗牛壳体化石团簇同位素研究显示我国北方末次冰期的夏季温度要比现代低7~10℃左右。虽然该温度变幅有待进一步研究确证,但它们至少为冰期-间冰期温度变化提供了独立证据和有用参考。鉴于显口多点螺（Punctum orphana）化石在黄土地层中连续赋存且最可能被广泛用于古温度重建研究,我们未来可优先建立该种属蜗牛的团簇同位素-温度转换方程。

     

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.     

中国现代陆生蜗牛壳体碳氧同位素组成的分布特征及其气候响应

陆生蜗牛壳体碳氧同位素组成记录了环境气候信息,是地质历史时期古环境和古气候重建的一个良好指标。文章在前人对现生蜗牛壳体碳氧同位素的环境意义研究基础上,通过增加对不同气候条件下的新疆地区（受西风带控制）、川西地区（受印度季风控制）以及东北地区（东亚季风北端）的现生蜗牛碳氧同位素组成进行测试分析,结合中国其他地区已有数据,总结探讨所有研究区已有蜗牛壳体碳氧同位素组成的分布规律及影响因子,回归分析蜗牛壳体碳氧同位素组成与降水量、温度、湿度、蒸发量及干燥度等5个气候因子之间的关系。得出以下研究结果：全国范围内的蜗牛壳体碳同位素组成与年均降水量、年均相对湿度具有明显负相关关系,与年均蒸发量及干燥度具明显正相关关系,年均温度大于9.5℃采样点的蜗牛壳体碳同位素与温度呈负相关关系;蜗牛壳体氧同位素组成与各种气候因子之间的关系比较复杂而显示无明显的相关性,可能由于不同区域蜗牛壳体氧同位素对不同气候因子的响应程度不同,也可能是由于蜗牛壳体氧同位素与温度的关系在不同区域存在差异导致。总之,蜗牛壳体碳同位素较为忠实地记录了有效降水引起C3植被同位素变化的信息,而对蜗牛壳体氧同位素记录的信息的解读还不明晰,仍需更多研究。     

细纹灰尖巴蜗牛壳体氧同位素组成的季节性变化

陆生蜗牛壳体碳酸盐氧同位素组成,理论上取决于壳体生长季节的降水 18O丰度、温度和湿度,对揭示古气候和古环境变化具有巨大的潜力。然而,同一地区不同属种的蜗牛生长季节存在一定的差异,因此,了解不同季节生长的蜗牛壳体氧同位素特征,是其成为重建古气候、古环境变化的工具的关键。为了进一步阐明降水氧同位素组成和气候月际变化对蜗牛壳体 18O的影响,分别对从江苏镇江逐月采集的现生细纹灰尖巴蜗牛(Bradybaena ravida redfieldi)进行了整体壳体及壳口文石氧同位素组成的分析,结果表明： 1)不同月份采集的样品壳口的 δ18O 值变化较大,从－1.92‰至－6.79‰,幅度达4.87‰,其中,4～6月采集的样品 δ18O 值较正,平均 －2.40±0.42‰,7～9月采集的样品明显偏负,平均 －6.41±0.34‰; 2)整个壳体的 δ18O 值差别不大,平均 －2.61±0.47‰,与 4～6月壳口 δ18O 平均值相近; 3)不同月份蜗牛壳口 δ18O 值呈现出与当地的降水氧同位素组成、温度和大气相对湿度等相似的季节性变化模式,其中降水氧同位素组成对壳口 δ18O 变化的影响是主要的。这些特征说明,蜗牛壳体碳酸盐氧同位素组成受其生长时的环境因素(降水 18O丰度,温度和相对湿度)控制,对于中国夏季风影响地区来说,春季生长的蜗牛壳体相对富集 18O,而夏季生长的壳体 18O相对贫化。换句话说,根据蜗牛壳体碳酸盐氧同位素组成能够推测壳体主要生长季节,或降水 18O丰度及气候温湿程度的特征。对于B.ravida redfieldi来说,氧同位素组成显示了壳体主要生长时期为春季的特征。     

不同粒级黄土-古土壤中碳酸盐碳氧稳定同位素组成及其古环境意义

从黄土高原中部洛川和环县两个剖面选取若干黄土和古土壤样品，分为三种粒级（＞45μm、2－45μm、＜2μm），挑出＞45μm粒级中的根状结核与蜗牛壳化石碎片，分别测定δ^13C和δ^18O值。结果显示，两个剖面不同粒级组分的δ^13C和δ^18O值表现出相似的分布规律。洛川剖面的根状结核和蜗牛壳与分粒级样品中的＜2μm粒级中碳酸盐的δ^13C和δ^18O值最为接近，处于相同的区域内；而＞45μm粒级中的δ^13C和δ^18O值与其他样品有明显的差别。因此，可以认为黄土－古土壤中＜2μm粒级中所含的碳酸盐可代表成镶碳酸盐，其蕴涵的地球化学信息可用以重建成壤时的古气候和古环境条件。     

海相碳酸盐碳同位素组成及其意义

本文列举了不同地质时代地层碳酸盐碳同位素分析结果，从而推测了古海水中碳同位素特征，并指出根据现有的沉积碳酸盐δ＾１＾３Ｃ资料，可以发现某些地质历史时期古海水碳同位素组成的变化。     

陆生蜗牛壳体碳氧同位素组成与气候

陆生蜗牛响应气候环境变化敏感,其壳体化石碳氧同位素组成（δ¹³C和δ¹⁸O）具有重建古生态和古大气水文条件的巨大潜力。然而目前针对中国黄土古土壤沉积序列中蜗牛化石碳氧同位素组成开展的古环境古气候重建研究却仍然不足,根源在于对蜗牛壳体δ¹³C和δ¹⁸O指标气候意义的认识仍不明确。文章从现代过程研究着手,综述了目前有关蜗牛壳体δ¹³C和δ¹⁸O气候环境意义的研究进展,并指出各自指标存在受控因子的复杂性和多解性等问题。通过总结这些研究认为：陆生蜗牛壳体δ¹³C值主要通过反映植物（尤其C₃）δ¹³C值变化来进一步响应当地降水量变化,进而指示环境的干湿程度,但同时需要考虑环境碳酸盐、大气CO₂等额外因子对壳体δ¹³C的影响;壳体δ¹⁸O值可以在较大程度上反映大气降水δ¹⁸O值变化,但同时需要考虑蒸发作用和温度等因素对壳体δ¹⁸O的影响;壳体δ¹³C和δ¹⁸O在作为气候指标时常受区域和蜗牛种属等因素影响。此外,还介绍了目前中国北方黄土地层中蜗牛壳体化石稳定同位素组成重建季风变化的研究进展和近十年来有关蜗牛壳体团簇同位素新方法的研究进展。最后,论文针对壳体δ¹³C和δ¹⁸O指标存在的问题提出可能的解决办法,并对以后蜗牛碳氧同位素古环境研究方向进行展望。

     

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。     

河东煤田晚古生代层序地层的碳氧同位素特征

系统分析了河东煤田上石炭统(C₂)-下二叠统下部(P₁¹)45个碳酸盐岩样品的碳氧同位素在层序中的分布特征,探讨了碳氧同位素应用于层序划分及对比、相对海平面变化研究及晚古生代地层沉积相研究的可能性。研究表明,碳氧同位素在C₂及P₁1的三级层序中的分布特征是不相同的,从TST到HST,在C₂的三级层序中,δ¹³C及δ¹⁸O不断变重;在P₁¹的三级层序中,δ¹³C不断变轻,而δ¹⁸O不断变重。这种规律在P₁¹每个三级层序中均相似,垂向上显示出韵律性。横向上,δ¹³C及Z值总体具有由北向南升高的趋势。碳氧同位素在层序中的分布是受聚煤作用、陆源物质的注入、古气候、沉积环境及时间等控制的。     

陆生蜗牛化石与中国黄土古环境研究

陆生软体动物蜗牛是黄土地层中重要的环境指标,在黄土地层成因和古环境与古气候研究方面具有独到的优势。文章总结了近10多年来中国黄土陆生蜗牛化石研究的成果,包括黄土蜗牛化石的研究方法、蜗牛典型种属及组合的地理分布与生态环境等,侧重介绍了黄土高原不同时间尺度的蜗牛记录及陆生蜗牛化石在黄土古环境和古气候研究中的新进展。     

柴达木盆地察尔汗古湖贝壳堤剖面碳酸盐和 瓣鳃化石碳氧稳定同位素*

通过对柴达木盆地察尔汗古湖贝壳堤剖面沉积物、生物壳体碳酸盐同位素及沉积物碳酸盐含量等多项指标的分析,探讨了贝壳堤剖面记录39.6~17.1kaB.P.(未校正¹⁴ C测年,下同)期间碳酸盐和贝壳化石碳氧稳定同位素的特征和相关关系,指出壳体化石及沉积物碳酸盐的碳氧同位素是湖泊水体温度和盐度的反映,其中δ¹⁸ O对温度的指示意义更敏感,是湖泊和古气候演化很好的代用指标。根据这些指标重建的古气候与环境变化显示,在39.6~35.5kaB.P.期间,柴达木盆地处于温暖湿润期,周围山地降水增加,盆地内湖泊发育;自35.5kaB.P.开始,气候较前期更加湿润,是湖泊发育的最佳期;22.1kaB.P.以后,气候逐步转入较温暖的干燥期,湖泊开始萎缩、退化;末期17.1kaB.P.气候环境急剧恶化,形成石盐结晶,湖泊高湖面演化史结束。     

太原东山含煤地层中腕足动物与氧碳同位素组成

通过对太原东山晚古生代含煤地层中腕足动物壳体的δ¹³C、δ¹⁸O值研究,揭示了腕足动物δ¹³C值和Z(相对古盐度)值的关系,δ¹³C值和Z值作为环境参数与相应腕足动物群落定性解释的生存介质条件相吻合,从而大大提高了腕足动物群落分析的重要性。进一步研究大区域内腕足动物群落生态,对聚煤盆地演化史的分析有重要的价值。     

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。     

西南地区晚二叠世氧、碳稳定同位素的古地理意义

对西南地区的１９个晚二叠世碳酸盐岩型煤系剖面进行了碳酸岩稳定同位素的测定，探讨了其“年代效应”的校正及古盐度与古温度计算问题。结果表明：在兴文、贵阳、金沙、南桐、重庆一线以西的地区，Ｚ值＜１２０，δ１３Ｃ值明显低于此线以东的地区，但与Ｓｃｈｏｐｆ给出的淡水石灰岩的δ１３Ｃ范围相比偏高，说明为海陆过渡相沉积；而此线以东的地区Ｚ值＞１２０，δ１８Ｏ、δ１３Ｃ均说明为海相沉积，与以前的沉积环境研究结论一致。用校正后的δ１８Ｏ计算出碳酸盐岩形成时的介质古温度为１４．８－５０．９℃，且大多在２３－３１℃，说明当时该区为温暖－炎热的气候，与古地磁资料显示的当时该区处于赤道附近的热带地区的结论基本一致。     

碳氧同位素演化与碳酸盐岩层序地层学关系研究

结合碳酸盐岩层序地层分析，首次系统测定了马平组碳、氧同位素值，并对其演化规律与层序地层的关系进行了探讨．研究结果表明：马平组内δ１３Ｃ、δ１８Ｏ值变化范围分别是－２．５６‰～＋３．８９‰和－８．１６‰～－６．０２‰（ＰＤＢ）．准层序中δ１３Ｃ值向上逐渐减小，海进体系域（ＴＳＴ）和高水位体系域（ＨＳＴ）内δ１３Ｃ值则分别呈增加和减小的趋势，层序界面处δ１３Ｃ、δ１８Ｏ值均表现为负异常．控制层序地层内δ１３Ｃ值规律性分布和演化的主要机制是冰川型全球海平面周期性变化