植物亲缘关系影响植物叶蜡正构烷烃的含量和分布特征

沉积物中的长链正构烷烃主要来自陆生高等植物叶蜡,在古环境重建中有着广泛应用。植物叶蜡正构烷烃的含量和分布特征受植物遗传因素控制。尽管前人对遗传因素的影响有报道,但还没有学者从植物系统进化发育学的角度来揭示植物的亲缘关系对植物叶蜡正构烷烃含量和分布特征的影响。为此,本研究选择了气候差异显著的北京东灵山（温带半湿润气候）和宁夏沙坡头（温带干旱气候）作为植物样品采集地点,于2004~2019年每年9月中旬进行样品采集,通过超声提取法分离植物叶片的叶蜡正构烷烃并进行测定。结果显示,两个地区相同科的植物主峰碳（C_max）分布相似,叶蜡正构烷烃总量（Σalk）和碳优势指数（CPI）存在显著性差异（p < 0.05）,东灵山Σalk和CPI的平均值分别是393μg/g和12,沙坡头是952μg/g和15。两个地区的平均碳链长度（ACL）没有显著性差异（p>0.05）,东灵山的ACL是29.4,沙坡头是29.6。本研究还发现东灵山和沙坡头地区都存在着不同科植物之间的叶蜡正构烷烃含量和分布特征具有显著差异,同一科不同属植物间差异相对较小,同一属不同种植物之间基本一致的规律,表明植物正构烷烃在植物间的分布基本上符合生态位保守理论,即亲缘关系越近的植物其叶蜡正构烷烃分布特征越相似,呈现出较强的系统发育保守性。由于两个地区都存在这样的规律,说明该规律不会受到局地气候环境的影响,具有普适性的意义。这在古环境重建中的意义是,当利用沉积物正构烷烃信号重建古环境时,除了考虑气候变化对植物叶蜡正构烷烃的直接影响,也应考虑气候变化会导致植物种类发生变化,从而改变正构烷烃含量和分布特征,最终影响沉积物中的正构烷烃信号。另外,沉积物正构烷烃信号与其他指标,如孢粉相结合,有可能提供植物群落结构变化的准确信息。

     

深海氧同位素13期以来北冰洋西部中心海区冰筏输入历史

更新世以来,北极冰盖的发育对北冰洋环流和沉积环境产生了重大影响,进而深刻地影响了全球气候演变。文章通过定量分析西北冰洋位于阿尔法脊的ARC4-BN10岩芯（240 cm,约330 ka,MIS 9~1）和马卡洛夫海盆的ARC5-ICE6岩芯（426 cm,约500 ka,MIS 13~1）中冰筏碎屑的含量及其岩矿组成,揭示MIS 13以来北极冰盖及西北冰洋表层洋流的演化历史;现代环境中二者分别受波弗特环流和穿极流影响;冰筏碎屑的岩矿组成表明北美大陆和欧亚大陆的冰盖发育不平衡。在研究时期内,北美劳伦冰盖在冰期一直较发育,通过波弗特环流向加拿大海盆排泄北美沉积物;而在MIS 6和MIS4,欧亚冰盖最为发育,此时穿极流影响范围扩大,将西伯利亚沉积物带入加拿大海盆;MIS 7期以来IRD含量显著增加的现象与北冰洋整体变冷、季节性海冰向永久海冰转化的过程一致。两根岩芯均记录到MIS 5d和5a的两次劳伦冰盖排泄事件,表明波弗特环流的影响范围扩大到马卡洛夫海盆;MIS 5b主要接收穿极流和西伯利亚物源的输入,其岩矿组成差异显示了冰阶-间冰阶搬运冰盖发育和洋流模式的差别。而在MIS 3劳伦冰盖的排泄事件并未显著影响到马卡洛夫海盆。

     

基于木质素示踪北极东西伯利亚陆架沉积有机碳的来源、输运与埋藏

在全球变暖和北极快速变化的背景下,北极陆架陆源有机碳的供应显著增加;受海冰和流域背景条件等因素的制约,前人对北极陆架沉积有机碳的研究主要集中在河口或近岸陆架区。文章基于2016年和2018年中俄北极联合科考航次获得的表层沉积物样品资料,系统分析了东西伯利亚海和楚科奇海表层沉积物的比表面积（SSA）、粒度、有机碳（TOC）含量及其稳定同位素（δ13C）和木质素等相关参数,研究了近海河口-陆架不同沉积环境有机碳的来源、输运和埋藏降解情况。研究发现东西伯利亚海东部和楚科奇海的沉积有机质总体以海源为主,东西伯利亚海西部陆架区以陆源输入为主（约60%）;不同区域有机碳的沉积格局具有明显的空间异质性特征。相比之下,本研究中木质素降解参数（Ad/Al）s和（Ad/Al）v受植被组成、降解和浸出/吸附作用等因素综合影响,并未呈现明显的区域差异。受水动力分选、海冰、有机质降解和洋流等因素影响,有机碳的载荷（TOC/SSA）在输运过程中也呈不断下降的趋势。而3,5-Bd/V则呈现近岸低、远岸高的趋势,这说明在输运过程中土壤源有机质的降解程度不断变大;这类陆源有机碳向海输运过程中的"损失"将对于认识和评估变暖背景下北极近海冻土碳的释放与归宿及其气候环境效应具有重要意义。     

川06井水位固体潮效应变化初探

通过分析承压井孔储水效应对井水位固体潮效应(井潮)的影响, 重点研究了含水层储水系数S和导水系数T对潮汐排水响应的影响, 以探讨井潮变化形成的初步原因. 以川06井为例, 通过对实测井孔水位数据进行潮汐分析, 得到井孔储水效应引起的相对振幅A和相位移η, 进而分析A和η随时间变化的规律以及两者之间的关系. 结果表明, 井潮变化主要受井孔储水效应变化影响; 在潮汐排水响应阶段, 井潮主要受含水层导水系数T(或渗透系数K)影响, 而受储水系数S影响较小.     

白令海西部柱样沉积物中有机碳的地球化学特征与埋藏记录

基于2012年中国第5次北极科学考察专项调查获得的样品资料,重点探讨了百年来白令海西部柱样沉积物中有机碳(TOC)的地球化学特征及其埋藏记录,结果显示,基于两柱样210Pbex随深度的指数衰变趋势,整体能反映出调查区相对稳定的现代沉积环境,可获得两沉积柱约70年以来的海洋沉积环境序列。陆架区BL16柱样中TOC的垂向分布与TN及粒度具有较好的一致性,反映出有机质来源较为一致,粒度可能对沉积有机碳的赋存起控制作用;而陆坡区BL10柱样粒度相对略粗,且TOC与TN、粒度无明显相关关系,这可能与该区复杂的沉积水动力环境、有机质输入和较强的细菌微生物作用有关。两柱样上层样品(近20年以来)都不同程度表现出TOC含量增加和CaCO3含量下降,这可能指示了近期北极地区变暖和海洋酸化加剧等过程对沉积有机质的影响。计算得到两柱样沉积有机碳的埋藏通量分别为3 100 mmol C·m-2·a-1(BL16)和1 400 mmol C·m-2·a-1(BL10),通过对有机碳埋藏保存效率的分析和区域对比,认为该区较高的有机碳埋藏通量,可能主要受控于较高的上层水体初级生产力和有机碳输出效率,较为有利的沉积有机碳保存代谢机制以及较快的沉积速率等因素的共同作用。     

安达曼海东南部海域表层沉积物稀土元素特征及其物源指示意义

对取自安达曼海东南部海域的95个表层沉积物样品进行了稀土元素(REE)地球化学研究,揭示了区内稀土元素分布特征及其指示的物质来源。结果表明研究区沉积物REE总量变化范围为31~228 μg/g,平均值为117 μg/g。沉积物REE球粒陨石配分模式呈现轻稀土元素相对富集而重稀土元素平坦,无明显Ce异常,呈现中等程度的Eu负异常等特征,表现出明显的陆源属性。REE的富集和分布受物质来源、沉积物类型、生物碳酸盐以及重矿物含量共同制约。根据沉积物REE特征参数将研究区分为4个物源区,各区沉积物稀土元素UCC标准化模式明显不同。物源判别分析显示,研究区西北部(Ⅰ区)沉积物主要来源于伊洛瓦底江陆源物质的输入;马来半岛西部浅海内陆架区(Ⅱ区)沉积物可能主要来自马来半岛沿岸水系输入的陆源物质以及现代近岸侵蚀;研究区北部(Ⅲ区)为残留沉积区,主要为全新世海侵形成的残留砂质沉积;研究区中部和南部大部分海域(Ⅳ区)为多源混合沉积区,主要为受印度季风驱动的西南季风流所搬运的伊洛瓦底江和马来半岛河流输入的陆源物质,该区沉积物受马来半岛入海物质影响更大。     

Xu-White模型预测横波速度的不确定因素分析

自Xu和White (1995)建立了泥质砂岩的有效介质模型(Xu-White模型)后,很多地球物理学者用此模型或改进的模型进行岩石横波速度的预测,但至今很少有人对Xu-White模型预测过程中的不确定因素进行详细总结。介绍了Xu-White模型及其预测流程;对预测过程中的不确定因素进行了分析,指出在使用中可以根据实际地质情况合理的取舍参数,从而能更有效地进行纵横波速度预测。     

东海内陆架泥质区沉积速率

对东海内陆架泥质区7个重力柱状样进行了210Pb活度分析测试,计算所得沉积速率为0.79~3.66 cm/a,平均值为1.97 cm/a,最高值出现在研究区最北端的CJ12-11号孔,属于东海高沉积强度区,其他6个柱状样沉积速率较低,属于次高沉积强度区。表层210Pb活度值分布与沉积物类型密切相关,可能主要受控于黏土矿物含量的高低;而表层210Pb活度值与悬浮体浓度则呈现出明显的正相关关系。另外,沉积速率与粒度参数综合分析,揭示了近百年来东海内陆架泥质区沉积作用稳定、泥质区呈向北扩张的趋势。     

大别山太湖地区宿松变质杂岩中石榴斜长角闪岩的P-T轨迹及反映的俯冲过程

依据对大别山太湖地区宿松变质杂岩中的石榴斜长角闪岩的岩相学、矿物成份分析和P-T条件评价,将变质作用分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ4个阶段,其中Ⅰ、Ⅱ阶段经历了绿帘角闪岩相的变质;Ⅲ阶段为峰期变质,变质条件为T=580℃,P=1.31GPa,为角闪石—榴辉岩相变质;Ⅳ阶段为绿片岩相变质。构建的P-T轨迹显示了顺时针的演化特征,反映了宿松变质杂岩分阶段的、不等速的俯冲和折返过程:早期短暂的迅速俯冲→峰期缓慢俯冲→晚期可能的相对缓慢抬升。研究表明宿松变质杂岩的峰期变质条件偏离“俯冲梯度”线,显示了大幅增温、压力变化轻微的特征,这一增温可能是由于受到扰动的热结构恢复所致。结合前人对高压榴辉岩的峰期变质条件的研究,认为宿松变质杂岩与高压-超高压榴辉岩单元至少有0.5GPa的压力差,约15km厚的地壳损失,两者为太湖—马庙断层(F2)所分隔。     

中沙群岛近海表层沉积物重矿物组合分区及物质来源

对取自南海中沙群岛附近海域114个表层沉积物样品的重矿物含量、分布特征和矿物组合进行了研究,在此基础上划分出3个矿物组合区:混合矿物区(Ⅰ),矿物组合包括金属矿物、云母类矿物(陆源)、闪石类矿物、辉石类矿物以及铁锰微结核。其中云母类矿物主要来自中国大陆,陆源碎屑垂直等深线向深海搬运,影响区域限于17°N以北,其次自生矿物及火山成因矿物对本区有较大影响;自生矿物区(Ⅱ)。矿物以自生铁锰微结核为主,南海原地海山的风化剥蚀物、原地可能正在活动的小型火山的喷发物质为铁锰微结核的形成提供了物源;火山碎屑矿物区(Ⅲ),矿物以闪石类、辉石类矿物为主,其次为云母类矿物(火山源),在局部地区出现铁锰微结核及金属矿物的高含量区。重矿物分区与轻矿物分区基本一致,但由于重矿物自身密度大.源区主要为原地海山或正在活动的小型火山等特点,因而,在分区过程中表现出一定的差异。