青藏高原南部及邻区深部碳释放规模与成因

不同构造背景下的深部碳释放通量与机制研究对于深刻理解长时间尺度的气候变化具有重要意义,以往的相关研究多集中在洋中脊、大洋俯冲带和大陆裂谷等地质单元,缺少对大陆碰撞带深部碳释放规模与机理的关注,从而制约了对大陆碰撞带深部碳循环过程及其气候环境效应的进一步认识。青藏高原起源于印度和欧亚大陆的碰撞,是研究大陆碰撞带深部碳循环的理想地区。为此,在近年来青藏高原温室气体释放野外观测与研究的基础上,本文估算了高原南部及邻区火山-地热区的CO₂释放规模并探讨了其释放模式。气体He-C同位素地球化学与温泉水热活动特征等显示,青藏高原南部及邻区的深部碳释放主要受深部岩浆房、断裂和浅部水热系统等因素的控制。依据深部流体源区和上升运移控制因素的差异,可以将青藏高原南部及邻区的深部碳释放划分为三大类：(1)以壳内水热系统脱碳为主的藏南地区;(2)深大断裂控制的以水热系统脱碳为主的川西地区;(3)深部岩浆房和浅部水热系统共同控制的滇西南地区。青藏高原南部土壤微渗漏CO₂释放通量介于18.7~52.3Mt/yr之间,温泉溶解无机碳释放通量约为0.13Mt/yr;高原邻区的川西、滇东南断裂带温泉CO₂释放规模为0.1Mt/yr;腾冲火山区CO₂释放通量介于4.5~7.1Mt/yr之间。本研究认为,青藏高原南部及邻区每年向大气圈释放CO₂的规模为23.4~59.6Mt,这一规模与全球其他构造背景(如洋中脊、大洋俯冲带、大陆裂谷等)火山区深部碳释放规模相当,表明以青藏高原为代表的大陆碰撞带是地质源CO₂释放的重要场所。

     

白垩纪晚期-古近纪早期热事件研究进展

由于化石燃料大量燃烧,大气CO₂浓度跟温度都呈现快速上升趋势,这两者之间的关系是学术界研究的热点。地质历史时期发生过多次的快速增温事件,伴随着大气CO₂浓度的增加,通过研究这些气候相似型可以为上述问题提供参考和借鉴。白垩纪晚期-古近纪早期（约67~52 Ma）是地质历史时期中典型的温室气候期,在这一时期发生了一系列快速和短暂的增温事件（热事件）。热事件的发生伴随着碳同位素负偏移（CIE）、碳酸盐补偿深度（CCD）变浅、大气中CO₂含量增加及温度升高等现象,一些热事件同时还出现了环境变化和生态效应。这给我们提供了机会来研究气候变化和碳循环之间的耦合规律,帮助我们更好地预测未来气候、环境和生物变化。文章根据最新的研究成果,对白垩纪晚期-古近纪早期的热事件识别、触发机制及碳来源作了综述并提出展望。目前全球近200个地点发现系列热事件记录,绝大部分记录来自海相沉积,陆相沉积记录很少;热事件的触发机制主要有天文轨道周期、火山活动、地外天体撞击、构造抬升作用等观点;热事件碳来源主要有泥炭、永久冻土、甲烷水合物、火山及地外天体。在今后的热事件研究中应加强：1）陆相记录及其与海相记录的对比研究;2）不同热事件触发机制研究,尤其是古新世-始新世极热事件（PETM）、马斯特里赫特期末期增温事件（LMWE）等这些能够造成严重环境变化和生态效应的热事件;3）碳来源方面的研究,进一步了解几大碳库碳释放的通量和特征,并且结合地质记录、模型模拟及示踪元素来揭示热事件的碳来源。

     

陕北地区动物骨骼的脂肪酸单体碳同位素分析

基于动物油脂的脂肪酸单体碳同位素模型开展古代样品的脂肪酸单体碳同位素分析可细化脂肪来源, 有助于探究动物资源的加工利用、相关载体的使用功能及先民饮食策略, 从而为古代人类的生活方式和古代社会的经济形态提供重要信息。目前该模型已得到国外诸多地区现代动物样品的验证, 但其在中国的适用性尚不明晰。文章对陕北地区石峁遗址和高家洼遗址出土的动物骨骼开展了脂肪酸分析, 并对其中1例缺乏形态鉴定特征的碎骨样本进行ZooMS(基于质谱的动物考古学)分析。结果显示, 该碎骨样本的一系列特征肽段与鹿和绵羊的部分肽段相匹配, 表明其为鹿或绵羊。家养动物(猪、普通牛、羊亚科)中, 除2例绵羊显现出较强的C4饮食信号, 应源于粟类作物副产品或人工采集的藜科植物消费; 其余动物均表现为C3/C4类混合特征, 意味着存在野生C3植物的摄入。相比其他遗址, 石峁遗址采取了相对粗放的家猪管理模式; 而牛、羊饲养模式的多样化可能是先民在当地自然条件下对新兴家畜品种开展探索性饲养活动的反映。野生动物(梅花鹿、马鹿)中, 2例鹿具有较高的δ13C16:0和δ13C18:0值, 应有C4植物的摄入, 表明龙山时代陕北地区先民与鹿存在互动关系。古代陕北地区C4植物对饮食的贡献使得该地区的动物脂肪酸单体碳同位素数据相对于前人建立的"δ13C18:0-δ13C16:0"分布模型存在正向偏移, 但仍可通过计算Δ13C值来区分该地区的动物脂肪来源(Δ13C>0‰为非反刍动物体脂, -3.3‰ <Δ13C <0‰为反刍动物体脂)。     

河北康保兴隆遗址的光释光测年研究

兴隆遗址是长城以北裕民文化分期研究的重要遗址。作为坝上高原迄今为止发现的出土遗物最丰富、沿用时间长达数千年的遗址, 其年代的确定不但有助于厘清古人类在这一地区出现的时代, 而且对研究中国北方旧-新石器时代过渡、农业起源及其环境背景等问题具有重要意义。兴隆遗址发掘后, 虽然其新石器文化层已通过¹⁴C方法进行了测年, 但其旧-新石器时代过渡期的文化层尚未进行年代学方面的研究。本研究在地层结构划分基础上, 对兴隆遗址的TG01探沟的G5剖面(42°N, 115°E; 海拔高度为1398m; 剖面研究深度为106~361cm)进行采样, 共采集有11个沉积物样品, 提取出粗颗粒(90~125μm)和细颗粒(4~11μm)两个粒级的石英, 利用光释光(OSL)测年技术中的单片再生剂量法(SAR), 对兴隆遗址探沟的不同文化层位进行年代测定, 建立了兴隆遗址的整体年代框架。通过对两种粒级的石英的释光年代比较, 得出细颗粒石英的所测年龄高于粗颗粒石英, 高出年龄约为600~2000年左右, 这可能是沉积过程的不完全晒退导致的。且基于粗颗粒石英的光释光年龄与¹⁴C年龄之间良好的一致性, 认为粗颗粒石英的光释光年龄更加可信; 并首次确定了兴隆遗址旧-新石器时代过渡期文化层的光释光年龄为距今13.4±1.8~10.7±0.9ka(以粗颗粒石英样品的年代为准)。

     

地下水污染监测与修复专栏成果简评

如果说水是地球的血液,而地下水就是地球内脏中的血液,它作为人类自然资源的一部分,为全球的绝大部分人口提供着宝贵的水源,并支持农业和工业生产活动。我国约有2/3的人口以地下水为饮用水源,约有2/3的城市和部分农田以地下水为主要的供水水源,特别是我国北方地区在很大程度上其发展严重依赖于地下水的开采和利用。随着工农业的发展,地下水污染日趋严重。就污染的种类、污染的范围以及对人类的健康影响而言,地下水有机污染物列在所有污染物的首位。由于许多有机污染物具有致癌、致畸和致突变的\     

赣南横径地区碳酸温泉CO2成因研究

本文在分析横径温泉区4个气样的气体组分、氦同位素以及CO2和CH4的碳同位素基础上,结合温泉区地质条件,研究了该区碳酸温泉中CO2的成因.研究结果表明:横径温泉区温泉气中CO2的含量很高(＞96%),CO2气体中δ13C较重(-5.53‰～-4.43‰),属于与深大断裂活动有关的深部幔源无机成因气;温泉气中CH4的含量很低(＜1.86%),CH4气体中δ13C较轻(-27.69‰～-59.31‰),其中3、9和11号温泉气体中的CH4属于深部幔源无机CH4和源于地表生物成因CH4的混合,而2号温泉气体中的CH4属于深部幔源无机CH4.     

塔里木盆地库车坳陷中生界烃源岩生烃动力学参数研究

根据封闭体系黄金管热模拟实验结果,应用Kinetics专用软件,研究了塔里木盆地库车坳陷中生界不同类型烃源岩的生烃特征与动力学参数。库车坳陷侏罗系煤、碳质泥岩、泥岩及三叠系湖相泥岩具有各自的活化能分布和频率因子,揭示出其生烃行为的差异性。利用GOR-IsotopeKinetics软件,推导了库车坳陷侏罗系煤、泥岩和三叠系湖相泥岩3类烃源岩的碳同位素动力学参数。上述参数的获取,为盆地模拟、烃源岩评价、生烃量计算及资源量预测提供了重要的基础地球化学数据。     

马朗凹陷马1井储层长石中有机包裹体研究

根据对马朗凹陷马1井储层长石中有机包裹体的基本特征、均一温度、荧光及荧光光谱分析,得出有机包裹体均一温度为60 ～ 90℃及120～ 140℃,其对应的荧光颜色分别为黄色和蓝绿色。认为储层的油气运移经历了两期,第一期为烃类的主要运移、聚集期,油气为低成熟油;第二期为少量的烃类聚集,并判断出二叠系条湖组该段储层为油气产层。     

临安大气气溶胶理化特性季节变化

分别利用碳成分分析仪、离子色谱仪和原子吸收光谱仪等获取浙江省临安地区大气气溶胶在春、夏、秋、冬四季的质量浓度、离子与碳成分特性,并对不同粒径气溶胶成分分布特点作了较详细分析。结果表明：气溶胶质量浓度、可溶性离子浓度以及碳成分浓度具有明显的季节变化趋势。整个尺度范围内,气溶胶质量浓度季节变化特点为春季浓度最高,达到534 μg/m3;冬季次之,质量浓度为117.21 μg/m3;夏季浓度最低,平均为65.7 μg/m3;秋季质量浓度98.6 μg/m3。可溶性离子成分在气溶胶中所占比例具有明显的季节性,其中夏季最高为49.4%,春季最低为11.3%。硫酸根离子SO42-和氨根离子NH4+和硝酸根离子NO3- 3种离子浓度之和约占离子总量的75%~83%。受温度影响,硝酸根离子NO3-浓度随季节变化幅度较大,夏季平均浓度为1.7 μg/m3, 冬季平均浓度为11.5 μg/m3,是夏季浓度的6.8倍。碳浓度分布特点显示,气溶胶中元素碳浓度春季最高,夏季最低。有机碳浓度春季最高,冬季最低。气溶胶粒度分布特点也非常明显。四季中粒径小于11 μm（PM11）的气溶胶均占气溶胶总量的90%以上,粒径小于2.1 μm（PM2.1）的气溶胶占到气溶胶总量的53%以上。可溶性离子在粒径小于2.1 μm气溶胶颗粒中,以硫酸根离子、氨根离子和硝酸根离子为主。碳成分尺度分布特征为颗粒越小,有机碳及元素碳浓度越高。     

1980s-2010s内蒙古草地表层土壤有机碳储量及其变化

以我国内蒙古草原为研究区域,结合1982-1988年第二次土壤普查资料以及2011-2012年实地考察数据,构建了基于遥感数据和土壤数据的区域表层土壤有机碳储量估算方法,对研究区1980s和2010s表层土壤有机碳储量、空间分布特征及其变化进行研究,结果表明：(1) 1980s、2010s内蒙古草地表层土壤 (0~20 cm) 有机碳储量分别为2.05 Pg C、2.17 Pg C,土壤有机碳密度约为3.48 kg C·m^-2、3.69 kg C·m^-2,其空间分布上呈现从草甸草原、典型草原、荒漠草原逐渐降低的特征;(2) 1982-2012年间,内蒙古草地表层土壤有机碳储量略有增加,但增加幅度较小,其中草甸草原和典型草原表层土壤有机碳储量增加,荒漠草原则表现为减少。研究结果将为研究区因地制宜地采取固碳措施,实现草地可持续管理提供科学参考。