湖泊沉积物碳酸盐碳、氧同位素研究进展

湖泊沉积物自生碳酸盐碳、氧同位素已经大量地应用在古气候、古环境研究中。本文综述了碳酸盐碳、氧同位素指标的主要啦制因素、指标的环境指示意义,举例说明了碳氧同位素指标在古气候研究上的应用,指出了其存在的问题与不足,展望了在古气候应用上的前景,认为氧同位素是定量古气候参数的最有效指标之一。     

内陆封闭湖泊自生碳酸盐氧同位素剖面的古气候意义

根据水体蒸发过程的同位素分馏方程，详细讨论了内陆封闭湖泊自主碳酸盐氧同位素剖面的古气候意义。计算结果表明，封闭湖泊水在蒸发过程中达到同位素组成稳定状态的时间小于二倍湖水平均滞留时间。因此，湖水同位素组成一般很快就达到与当时的气候环境相平衡的稳定状态，对气候环境的变化极其灵敏。湖泊自生碳酸盐的氧同位素组成则是湖泊汇水区气温、湿度和雨水同位素组成三者的函数。我国大部分地区夏季风盛行时期气候转暖，降水量     

岷江叠溪古堰塞湖沉积物碳酸盐碳氧同位素记录所揭示的古气候演化特征

距今近2万a来的古气候恢复越来越受到人们的重视，研究的方法途径也越来越丰富，利用沉积物碳酸盐碳氧同位素δ^18O、δ^13C值来反演古气候就是其中之一。文章利用古堰塞湖沉积物碳酸盐碳氧同位素记录对岷江上游叠溪古气候演化特征的初步研究表明，在距今约22000－9000年（约22KaBP-9KaBP)间该区古气候可分为7个阶段。各个阶段的古气候特征分别为：①约22kaBP-20kaBP，气候为冷干；②约20kaBP-17kaBP，气候为冷湿；③约17kaBP-14kaBP，气候为热干；④约14kaBP-13kaBP，气候为冷湿；⑤约13kaBP-11kaBP，气候为热偏干；⑥约11kaBP-10kaBP，气候为热干；⑦约10kaBP-9kaBP，气候为冷湿。     

湖泊沉积物—水界面铁—锰循环研究新进展

通过云贵高原深水湖泊沉积物－水界面铁－锰循环研究，揭示了湖泊铁－锰循环不仅受氧化还原边界层化学界面的控制，而且受沉积物－水地质界面的制约；有机质生物氧化和硫酸盐还原构成界面铁－锰循环的重要机制并产生亚扩散层屏蔽效应；铁－锰循环伴随有微量金属元素地球化学形态的改变，从而影响其迁移行为；气候剧烈变化所中断的铁－锰循环，形成铁－锰富集层的古环境记录。     

湖相碳酸盐氧碳同位素的相关性与生油古湖泊类型

对山东东营盆地和南海珠江口盆地早第三纪生油层中的湖相碳酸盐氧碳同位素进行了分析。结果显示，前者δ^18O多为负值，δ^13C基本为正值，两者之间相关性强，相关系数大于0．8，而后者δ^18O和δ^13C均为负值，两者不相关。通过与现代湖粕碳酸盐氧碳同位素特征的比较，得出东营盆地早第三纪生油湖泊为封闭型咸水或半咸水湖，珠江口盆地早第三纪生油湖泊为开放型淡水湖，这一结论与两盆地生油层的沉积学和古生物学证据相一致，说明利用湖相碳酸盐氧，碳同位素的特征及其相关性可以判断生油古湖泊的类型。δ     

SWB—1型便携式湖泊沉积物—界面水取样器的研制

在湖泊环境的研究中,采到保持原状的沉积物－水界面样品是一项基本工作。根据国外有关资料,在前期研制的沉积物－水界面采样装置的基础上,研制成功了一种新型湖泊沉积物－水界面取样器。本取样器由部分组成,即连接构件、配重、悬挂密封机构和取样管。取样器是靠自重插入湖泊沉积层,悬挂密封机构将样品封闭于取样管内。本取样器能在深水湖泊中取到３０￣５０ｃｍ的湖底沉积物柱及１０￣３０ｃｍ的界面水柱。整个取样器重量轻（只     

湖泊沉积碳酸盐氧同位素影响因素的定量评估

湖泊自生碳酸盐 δ18O是重建湖泊演化历史的重要代用指标, 然而由于湖泊沉积物质来源的多元性和沉积过程的复杂性, 所获沉积物碳酸盐的 δ18O往往具有多解性。在嘎顺诺尔古湖相沉积小狐山剖面, 其剖面590~500cm层段湖泊沉积物碳酸盐矿物中的方解石逐渐被白云石取代, 同时碳酸盐 δ18O呈现异常偏重趋势, 其幅度达6.1 ‰。本文以此为例, 通过对沉积物碳酸盐矿物类型和碳酸盐 δ18O的分析, 结合沉积物粒度、TOC和有机碳同位素等代用指标, 对碳酸盐 δ18O的影响因素进行了定量评估。对小狐山剖面而言, 结果显示湖水蒸发浓缩效应和碳酸盐矿物相变均会导致碳酸盐 δ18O发生变化, 其中碳酸盐矿物相变引起的分馏作用是影响 δ18O发生非环境效应的最主要因素之一。小狐山剖面沉积物中白云石较方解石富集 δ18O约7.65 ‰ ~11.02 ‰, 由此估算白云石与方解石之间的分馏作用可以解释 δ18O波动约70%。本文研究结果揭示了自然条件下生成的不同碳酸盐矿物相变存在氧同位素分馏, 在进行古环境重建的过程中必须对此进行重视和评估。     

程海沉积物无机碳、氧同位素相关性及其环境意义

程海是位于云南省西北部的一个较为特殊的湖泊，其矿化度已接近盐湖下限。湖泊沉积物无机碳、氧同位素组成敏感地记录了流域内环境变化的信息，其相关性有效地揭示了湖泊的封闭条件。组成的变化受到温度高低、降水大小、光合作用强弱、碳酸盐体系溶解平衡及水文条件等因素的控制。通过对该湖沉积物无机碳酸盐碳、氧同位素组成的研究，追溯了该流域内自采样深度以来的数十年内的环境变化情况，研究表明：程海流域气候变化有呈现出11-12a的小周期变化的趋势，但是在孔柱底部的信号噪声较大；沉积物碳酸盐δ^13Cδ^18O的良好相关性指示了程海近几十年内的水文封闭条件；并将碳、氧同位素这一环境敏感指标推广到了高矿化度的“准”咸湖的环境中。     

中国西部、东北地区湖泊沉积物中碳酸盐碳、氧和有机碳同位素组成及与环境的响应

湖泊沉积物中碳酸盐碳、氧和有机质碳同位素组成受湖泊环境介质的控制,可以有效地指示环境演化过程。通过对中国东北和西部青藏高原、新疆现代湖泊表层沉积物的碳酸盐的碳、氧同位素组成(δ13C、δ18O)、有机碳同位素组成(δ13Corg),以及有机质含量(TOC)、C/N分析研究,发现当湖泊中以浮游植物来源有机母质为主时,其δ13Corg为-30‰~-23‰;以硅藻为主的藻类来源时,δ13Corg为-30‰~-16‰;以挺水植物来源,δ13Corg为-30‰~-24‰;沉水植物来源,δ13Corg为-24‰~-16‰;以水生植物和陆生植物来源为主时,δ13Corg为-30‰~-20‰;当以陆生植物来源为主时,其δ13Corg为-26‰~-24‰。当西北地区半封闭湖泊表层沉积物中碳酸盐含量大于30%时,湖泊表现出δ13C、δ18O之间较好的正相关性,TOC主要以内源有机质来源为主。     

青藏高原现代湖泊沉积物碳酸盐矿物氧同位素组成特征及影响因素

选择青藏高原14个代表性现代湖泊的表层沉积物为研究对象,它们是冷湖、大苏干湖、小苏干湖、大柴旦湖、小柴旦湖、托素湖、尕海、茶卡湖、唐古拉-1、错鄂、乃日平错、纳木错、空姆错和普莫雍错,探讨这些湖泊碳酸盐矿物组成及相应氧稳定同位素组成的影响因素。XRD结果显示这些湖泊的碳酸盐矿物多以方解石为主,并含白云石。其中冷湖以白云石为主,尕海还含有一定量的文石。碳酸盐氧同位素分析结果显示总碳酸盐δ18O在-15.9‰到2.6‰范围变化,方解石δ18O变化范围为-16.2‰～3.9‰,白云石δ18O变化在-15.3‰～-5.4‰范围内。通过氧同位素与湖区环境因素的相关性分析,认为总碳酸盐δ18O受湖水δ18O组成、温度、降水量/蒸发量、盐度、海拔和纬度多种因素影响;方解石δ18O主要受湖水δ18O、温度、盐度、海拔和纬度的影响;白云石δ18O受降水量/蒸发量和盐度的影响。总碳酸盐δ18O对湖水δ18O、温度、海拔和纬度的响应是以方解石为载体而体现的;总碳酸盐δ18O对降水量/蒸发量的响应则归因于白云石δ18O对其的响应结果;另外总碳酸盐δ18O通过方解石和白云石δ18O的叠加作用响应于盐度。该研究初步建立了总碳酸盐、方解石和白云石氧同位素与环境各个指标之间的响应关系,对于揭示过去青藏高原地区环境变化有重要意义。     

青藏高原碱化湖泊沉积碳酸盐岩碳,氧稳定同位素组成及其地质意义

青藏高原咸化湖泊沉积碳酸盐岩的碳、氧稳定同位素分析数据表明,咸化湖泊沉积 碳酸盐岩富集13C和18O,在很大程度上同海洋沉积碳酸盐岩的13C、18O同位素区间值重叠,也具 有较高的Z值。所以,在运用13C、18O稳定同位素值或Keith和Weber的区分侏罗纪以来的海洋、 淡水沉积碳酸盐岩的Z值时,应考虑陆相咸化湖泊沉积碳酸盐岩的特点,以便正确地确定沉积环 境。     

长江下游青弋江、水阳江水系湖泊沉积物中重金属变化特征研究

2004~2008年在青弋江、水阳江流域石臼、固城、南漪三湖采集得到岩芯钻孔。运用核素 210 Pb和 137 Cs对获得沉积物进行定年,同时分析了岩芯沉积物金属元素,研究近代湖泊重金属演化历史以及人类活动的影响,并对重金属进行了评价。文章运用Al元素作为粒度的代用指标对重金属进行标准化,并获取了重金属富集系数。研究表明,石臼、固城、南漪三湖钻孔中Cu和Zn的富集系数高于Pb,但Pb,Zn,Cu和Cr富集系数都不超过2,并且Cr的富集系数较小。自20世纪80年代中期以来流域内人类活动对石臼湖湖泊沉积物造成了显著的重金属污染,在南漪湖则推迟了10年左右,而在固城湖其重金属污染相对不明显。根据沉积物质量基准进行评价,发现石臼、固城、南漪三湖虽然存在一定的Cu,Pb,Zn和Cr污染,但污染造成的生态效应还不明显。     

氮同位素研究城市湖泊沉积物有机质来源和迁移过程——以北京为例

城市湖泊是陆地水圈的重要组成部分,与人类活动关系极为密切。然而城市发展导致城市湖泊富营养化愈发严重,湖泊生态环境问题引起了广泛关注。本文研究了2012年至2013年间北京城区12个公园湖泊表层沉积物的有机氮同位素组成、碳氮比值、总有机氮和总有机碳含量的分布情况,探讨表层沉积物生产力状态、沉积物的有机质来源定性与定量分析、湖泊营养输入程度和过程等。研究表明,后海及群明湖等的有机碳、氮含量较其他公园湖泊的高,土壤和污水有机质等对湖泊沉积物的贡献突出,表明这些湖泊初级生产力及营养程度高,具有一定的富营养化风险;各个湖泊的分布位置、周围环境以及管理方式导致了其生产力、营养状况及有机质来源的差异,应该分别从控制水土流失、减少污水输入、及时清洁水面上的浮游植物与枯枝落叶等多方面着手进行,减少湖泊环境污染风险,保持湖泊环境生态平衡。本研究为了解城市湖泊环境有机质来源和过程、湖泊现代环境的管理和防治,提供可靠的研究方法和评价体系。     

湖泊沉积物—水界面营养元素的生物地球化学作用和环境效应：I.界面…

发生在沉积物－水界面的剧烈生物地球化学作用对沉积物和上覆水体具重要的环境效应，然而此方面研究很少，本文通过云贵高原四个湖泊湖水和孔隙水ＮＨ４和ＮＯ３剖面，沉积物柱芯不同结合态氮含量剖面分布，界面扩散通量，影响氮循环的因素及它们季节性变化规律等的对比研究，初步揭示了湖泊沉积物－水界面的氮循环及其环境效应。     

梁子湖沉积物有机质碳同位素特征及其古气候指示意义

分析了梁子湖8.35 kaB.P.以来沉积物中有机质δ(13C)的组成特征,并与代表印度洋季风的四川红原泥炭δ(13C)序列及代表东亚季风的长白山哈尼泥炭δ(13C)序列进行了对比,探讨了早全新世以来不同阶段的气候特点及古东亚季风与印度洋季风对该区的影响.研究表明,梁子湖在其形成演化过程中存在两种典型的湖泊沉积环境.5.98 kaB.P.以前δ(13C)值偏负,气候温暖湿润,有机质以湖泊内源水生生物为主,δ(13C)值与湖泊生产力有关.其早期东亚季风对该区的影响占较大优势.全新世大暖期中期(5.98～3.67 kaB.P.),气候持续暖湿,温度与降水达到顶峰,δ(13C)值也达到序列中的最小阶段,其δ(13C)值偏负与浮游生物生产力的增加有很大的关系.3.67～3.29 kaB.P.是气候突变期,δ(13C)值变幅达6‰.3.29 kaB.P.以后δ(13C)值逐渐偏正,气候逐渐变冷干,沉积环境发生较大变化,有机质以陆源C3植物碎屑为主,此时期东亚季风开始加强,印度洋季风持续减弱,但该区受印度洋季风影响更强烈.研究显示,东亚季风与印度洋季风强弱转换和时空迁移的影响对长江中游地区气候环境的演化具有重要作用.     

青藏高原北缘哈拉湖近800年来 湖泊沉积及其环境意义*

文章以青藏高原北缘高山祁连山湖泊——哈拉湖作为研究对象,利用放射性核素²¹⁰ Pb和¹³⁷ Cs测年资料,通过对此高海拔湖泊沉积碳酸盐氧碳同位素、碳酸盐含量、总有机碳含量、磁化率等环境代用指标的分析,揭示了这一地区近800年来的气候环境变化过程。分析表明哈拉湖记录的气候环境变化经历了3个阶段:1206~1700A.D.环境较为寒冷、湿润,并有持续变湿的趋势;1700~1920A.D.环境由冷湿的状况趋向温暖干旱,1771年之后,环境保持相对稳定;1920~2002A.D.是自1206年以来最为温暖干旱的阶段。