湖泊沉积有机质的地球化学记录与古气候古环境重建

与深海沉积与冰芯记录相比,湖泊沉积主要反映区域气候变迁史,可以揭示百年、甚至十年尺度的古气候事件,是高分辨率古环境、古气候重建的理想场所.传统的地质地球化学方法主要侧重于宏观物理 /化学特性描述和孢粉学的研究,近 10年来,沉积有机质分子碳、氢同位素地球化学技术的渗入,使研究工作从传统的宏观、微观层次向分子级水平发展,对诸如古生产率估算、C3/C4植被演替史、古二氧化碳分压及古温度计算等深层次问题解决提供了强有力支持.本文评述了湖泊沉积有机质分子与碳、氢同位素地球化学记录及其在区域古环境、古气候研究中的应用前景.     

广西大厂锡矿铟的地球化学特征及成因机制初探

广西大厂锡矿位于江南古陆西南缘,桂西北海西-印支期被动陆缘裂谷盆地北部的断裂凹陷盆地中,是中国重要的、以锡为主的有色金属矿床。它主要由长坡-铜坑和高峰矿床、拉么矿床、大福楼矿床和亢马矿床等组成,其铟资源量约6 000 t。文章在对长坡-铜坑矿床、高峰矿床以及拉么矿床不同类型围岩（包括花岗岩质岩石）、矿石以及不同矿床类型中矿石矿物（硫化物和氧化物）中的In、Cu、Cd、Sn、Fe、Zn等微量元素分析的基础上,结合不同类型矿床、不同矿物组合中硫化物的微量元素电子探针测试以及硫同位素分析结果,初步认为大厂锡矿岩浆源区是富铟的,在正常的沉积岩中不存在铟的初始富集;In主要赋存于闪锌矿中,与层状和块状的矿体关系密切。在成矿作用过程中,In的分布和富集对矿物组合和矿石类型具有明显的选择性。大厂铟矿的形成是富铟的岩浆源区重融产生含铟岩浆,在岩浆侵位冷却过程中,由岩浆结晶所产生的流体携带In、Cu、Fe、Zn、Sn等成矿元素从岩浆中出溶,形成含In的成矿流体。水-岩反应以及在大气降水来源流体的参与下,导致In、Cu、Fe、Zn、Sn等从成矿流体中沉淀、富集成矿。     

普光气藏长兴—飞仙关组碳酸盐岩C、O同位素、微量元素分析及古环境意义

以普光气藏普光2、6井为研究对象,取其长兴—飞仙关组116个白云岩样品,分析C、O同位素及微量元素特征,判断古海水盐度,并与沉积特征相结合,研究其沉积环境。分析得d13C与盐度Z呈正相关关系。普光2井飞仙关组一段、二段—飞仙关组三段,盐度及d13C、Sr、P、Ti、Mn值呈逐渐增大的趋势,沉积相经边缘浅滩—潮坪的演化进程。飞仙关组一段、二段时期,其d13C及Sr、P、Ti、Mn值较低、d13C波动小,反映海平面变化不大,且遭到淡水的冲淋,导致盐度降低;飞仙关组三段时期,处于潮坪环境, 气候干燥炎热,淡水不断地被大量蒸发,其结果导致盐度增大,d13C及Sr、P、Ti、Mn值增高,在此期间海平面变化较明显,造成d13C波动较大。碳同位素值在长兴组末期发生突降,其原因可能是在二叠纪末, 大量狭盐生物死亡而造成的。     

IODP 311航次底栖有孔虫碳稳定同位素对天然气水合物地质系统的指示

为了探索海洋天然气水合物背景下有孔虫特征的响应,对综合大洋钻探计划(IODP) 311航次岩芯沉积物中底栖有孔虫Uvigerina peregrina和Bulimina mexicana进行了初步研究。通过对冷泉站位U1328和毗邻的非冷泉站位U1327沉积物中底栖有孔虫Uvigerina peregrina和Bulimina mexicana的显微形貌特征和碳、氧稳定同位素测试等,证实有孔虫壳体未受到后期成岩作用的改造和自生碳酸盐岩的交代影响,有孔虫壳体的碳稳定同位素呈现明显的负偏。其中U1327站位中U.peregrina δ¹³C为-0.67‰～-2.75‰（PDB）,B.mexicana δ¹³C为-0.51‰～-1.52‰（PDB）;U1328站位中U.peregrina δ¹³C为 -0.72‰～-2.71‰（PDB）,B.mexicanaδ¹³C为 -0.58‰～-1.45‰（PDB）。底栖有孔虫壳体的碳稳定同位素负偏成因可能与水合物不稳定分解释放的甲烷厌氧氧化作用和食物源有关,因而可较好地指示海底天然气水合物系统地质背景。     

土壤有机碳同位素样品制备过程的影响因素讨论

土壤有机碳同位素地球化学在气候和植被恢复方面的研究已得到广泛应用,但目前对不同类型、不同时代的土壤总有机碳同位素样品制备过程的系统研究较少.本文选取黄土高原不同地区、不同类型的现代土壤和古土壤,对其有机碳同位素样品制备过程进行了较系统的研究.( 1)去除土壤中无机碳酸盐对有机碳同位素组成的干扰:对于现代土壤样品,在室温条件下,用 0.5～ 6 mol/L HCl反应 1 d去除碳酸盐,均可获得理想数据;在 70 ℃反应条件下,用 0.5～ 2 mol/L HCl反应 2 h去除碳酸盐可获得理想数据,但用 6 mol/L HCl,δ 13C值偏负 0.65‰;( 2)在 850 ℃氧化温度条件下,样品制备加铜丝,对现代土壤及古土壤样品的δ 13C值均没有影响,结果表明在用封管法进行现代土壤及古土壤的有机碳同位素样品制备时,可以不加铜丝;( 3)对于有机碳含量较高的有机碳标准物质、植物和现代土壤样品,在 850 ℃氧化条件下,恒温 2.5 h,足以保证样品有机质氧化完全,不会产生同位素分馏;对于深层黄土和红粘土样品,由于样品体系复杂,在上述氧化条件下难以获得理想数据,合适的氧化条件有待进一步深入研究.     

煤系热解参数及其与有机碳的相关性

通过对煤系热解参数之间及其与有机碳含量的研究,分析了煤系热解参数与有机碳的关系,认为煤系热解参数及有机碳含量变化范围均较宽,不同热解参数之间具有一定的相关性。Ｓ１、Ｓ２和Ｓ１＋Ｓ２与有机碳具正相关关系,基本可以用于评价有机质丰度。热解类型指数Ｓ２／Ｓ３、氢指数、氧指数和Ｓ３明显地受有机碳的影响,尤其Ｓ２／Ｓ３受到的影响更为明显,这样就影响有机质类型的评价。给出了各参数间的相关关系式,这对于煤系烃源     

辽河流域土壤碳密度分布特征和碳储量研究

基于辽河流域多目标地球化学调查取得的土壤表层和深层有机碳和全碳数据,探讨辽河流域土壤碳储量计算方法,分析辽河流域碳密度的分布特征.对辽河流域5.23×10⁴ km²土壤碳储量计算表明,深层（0~1.8 m）土壤碳储量为860.50×10⁶ t,中层（0~1.0 m）为538.30×10⁶ t,表层（0~0.2 m）为138.76×10⁶ t;辽河流域土壤深层碳密度为16.45×10³ t/km²,中层为10.28×10³ t/km²,表层为2.65×10³ t/km².分别根据土壤类型、地质单元、生态系统和土地利用类型的划分方式计算土壤的碳储量,为土壤碳循环研究与环境效应评价提供了科学依据.     

酸雨对桂林枯水期岩溶地下水δ13CDIC及碳汇效应的影响

定量评价硫酸对岩溶碳汇效应的影响有助于提高岩石风化碳汇通量估算精度, 对当前全球气候变化研究意义重大.选取受酸雨影响的桂林岩溶区为研究对象, 在枯水期对研究区14个岩溶大泉和15条地下河水化学成分和碳同位素进行了测试分析, 结果表明: 岩溶大泉和地下河中阳离子以Mg2+和Ca2+为主, 阴离子以HCO₃-为主, 分别占阳离子和阴离子组成的90%以上, SO₄2-含量较低, 其含量范围为0.004~0.213mmol/L; 所占阴离子组成比例为0.12%~6.11%;δ13C_DIC、[Ca2++Mg2+]/[HCO₃-]更偏向于碳酸溶解端元, 离硫酸溶解端元距离远, 证实硫酸参与碳酸盐岩的溶解对地下水无机碳(dissolved inorganic carbon, 简称DIC)及δ13C_DIC的影响有限; 与Sr2+/Ca2+值一样, δ13C_DIC主要受径流条件控制, 其大小可以反映地下水径流条件的强弱.利用化学计量关系计算出由硫酸溶蚀碳酸盐岩的平均比例为22.64%, 产生的DIC(HCO₃-_H2SO4)占总DIC的平均比例为13.04%, 碳酸产生的DIC(HCO₃-_H2CO3)占地下水总DIC的比例为86.96%, 其中来源于土壤大气中的HCO₃-比例为43.48%.因此, 扣除硫酸对地下水中DIC的贡献后, 岩溶碳汇效应将减少13.04%.      

咸化湖盆白云岩碳氧同位素特征及古环境意义:以柴西地区始新统下干柴沟组为例

近年来,柴西地区始新统致密碳酸盐岩中的油气勘探获得了重要进展,其中白云岩为最优质的储集岩。系统的岩石学、矿物学和地球化学特征研究表明,该套白云岩主要为泥晶结构,白云石晶间孔广泛发育,孔径多小于1μm。泥晶白云岩的δ13CPDB值变化范围为-4.5‰~0.2‰,平均值为-2.4‰,相对于典型湖相碳酸盐岩偏负,反映了周缘辫状三角洲供给富含轻碳的地表水在一定程度上改变了白云岩的碳同位素组成,且湖水中的溶解碳部分来源于有机质氧化解体产生的CO2,通过改变湖水中溶解碳的碳同位素组成从而间接影响了湖相白云岩的碳同位素组成。泥晶白云岩的δ18OPDB值变化范围为-6.1‰~0.4‰,平均值为-2.6‰,相对于典型湖相碳酸盐岩偏正,明显受咸化湖沉积环境影响。碳氧同位素相关关系投点图及其计算出的盐度、温度数据反映了泥晶白云岩是在准同生阶段、半开放-半封闭的咸化环境下、于水/沉积物界面附近由方解石交代而成的低温白云岩,这类准同生交代成因白云岩在区域上分布较广,且孔径极小的白云石晶间孔抗压实能力强,这一重要发现无论是平面展布上还是纵向深度上均开拓了柴达木盆地致密油勘探的新领域。     

塔里木盆地柯坪地区上寒武统表生溶蚀型藻格架白云岩的地球化学特征及意义*

采用野外观察、室内薄片鉴定及多项地球化学分析技术方法,对塔里木盆地柯坪地区上寒武统表生溶蚀型藻格架白云岩的特征及成因进行了研究。宏观上,藻格架白云岩呈丘状、透镜状夹于潮坪相白云岩层间,由于差异性溶蚀,发育了大量表生溶蚀孔。微观上,藻格架由富藻的泥粉晶白云石组成,而架间孔由浅色的亮晶白云石充填。藻格架泥粉晶白云石呈他形—半自形,镶嵌结构,具有暗红色—橙红色的阴极发光,较高的Na、K含量,较低的Fe含量;δ¹³C为-0.572‰～0.124‰、平均值-0.116‰,δ¹⁸O为-5.391‰～-4.983‰、平均值-5.240‰,表明其形成于准同生阶段盐度较高的相对氧化环境中。架间充填的亮晶白云石胶结物,呈半自形—自形中细晶,具有昏暗的阴极发光或者不发光,较低的Na、K含量,较高的Fe含量,δ¹³C值为-0.662‰～-0.251‰、平均值为-0.460‰;δ¹⁸O值为-6.639‰～-5.939‰、平均值-6.267‰,表明其形成于相对还原的埋藏环境。稀土元素分析结果表明,二者均具有LREE轻微富集、HREE亏损、Eu负异常特征,与海相泥晶灰岩稀土元素配分模式相似,揭示了其白云化流体均来自于原始的海水。在溶蚀作用方面,亮晶白云石胶结物相对泥粉晶白云石藻格架更易于溶蚀。前者在大气水表生溶蚀过程中,主量元素Ca、Mg丢失显著,Mg/Ca值由0.955降至0.007,微量元素Na、K丢失相对明显,Na/Ca值由原来的3.8×10^-4降为1.9×10^-4,K/Ca值由1.1×10^-3降至检测限以下,而不改变稀土元素的配分模式。这些特征表明,表生溶蚀过程在元素特征上是一个去白云化的盐度降低过程,而这一过程中基本无稀土元素的带入带出。