双同位素示踪定量微藻对碳源利用份额的方法研究

2015年8月,在人工温室培养环境下,以蛋白核小球藻为实验材料,通过向培养液中添加两种标记δ13C的碳酸氢钠来培养微藻,每天定时监测培养液的无机碳稳定同位素组成和微藻生物量,并测定最终获得的微藻藻体的有机碳稳定同位素组成,运用双同位素示踪模型,通过无机碳稳定同位素和有机碳稳定同位素两种方法,分别成功计算出了微藻利用不同碳源的份额,实验结果分别为:添加5.0 mmol/L碳酸氢钠条件下是0.19、添加10.0 mmol/L条件下是0.37、而添加20.0 mmol/L条件下是0.57。并对这两种算法进行了分析。定量计算微藻对不同无机碳源的利用份额,在岩溶湖泊碳循环研究领域具有重要意义。      

茂名油页岩沉积有机质特征及古气候意义

基于海洋沉积确定的始新世晚期至渐新世早期(约33.5 Ma)的气候过渡期是新生代全球性气候事件,但长期以来相关的陆相沉积记录研究则比较缺乏。本文对形成于始新世晚期至渐新世早期的茂名油柑窝组油页岩样品进行了有机质丰度、烃类组成、单体烃碳同位素组成等分析,以期研究低纬度陆相沉积有机质对古近纪始新世-渐新世气候过渡期(EOT)的响应。研究结果显示,埋藏较浅的上部层位样品正构烷烃碳同位素组成显著正偏,为-19.1‰~-25.9‰,平均值为-22.2‰;而下部层位样品正构烷烃碳同位素组成在-23.7‰~-30.2‰,平均值为-26.3‰。两个样品正构烷烃碳同位素组成之差在1.5‰~8.1‰,平均值之差为4.6‰。正构烷烃碳同位素组成的显著差异指示了EOT低纬度陆相古气候变化引起的陆相有机质响应,而这种响应与当时大气CO2浓度和海洋温度降低导致的气候和植物群落变化密切相关,即可能存在着C3植物向C4植物的转化、C4植物的迅速增加并最终导致沉积有机质碳同位素组成的变化;也可能是由于大气CO2浓度降低导致的大气CO2碳同位素组成整体正偏的结果。很显然,进一步详细的连续剖面分析将对研究古近纪EOT低纬度陆相古气候变化提供重要科学依据。     

松辽盆地松科1井上白垩统烃源岩有机碳含量与沉积速率的关系*

与海相盆地相比,陆相湖盆沉积物TOC和沉积速率关系的研究尚处于探索阶段,尤其是在沉积作用对TOC的控制机理研究方面还有待深入。首先运用旋回地层学方法,识别了松科1井南孔上白垩统天文周期,并利用滑动窗口频谱分析方法计算了各窗口的沉积速率及对应的TOC值。以姥鲛烷和植烷(Pr/Ph)比值作为氧化还原条件的指标,以介形虫壳体的δ¹³C作为古生产力大小的指标,对不同环境和不同古生产力条件下TOC和沉积速率的关系进行了探讨。研究表明: 在还原环境下,TOC主要取决于古生产力高低,而沉积速率的影响相对较小,当古生产力较高时,TOC值一般大于1%;反之,TOC值小于1%。但在氧化环境、低古生产力条件下,TOC随着沉积速率先增大后减小,其临界值为11,cm/ka。     

辽北法库地区层状变质岩系锆石SHRIMP年龄及其地质意义

辽北法库地区广泛分布有变质安山岩-英安岩-大理岩夹变质碎屑岩建造所组成的层状变质岩系地层,属古生代造山带的重要组成部分,本文称之为早二叠世佟家屯岩组、照北山岩组和石炭纪磨盘山组.空间上该套地层被二叠纪十间房岩体花岗闪长岩（锆石SHRIMP年龄为284±3 Ma）、五龙山杂岩（锆石SHRIMP年龄为265±4 Ma）和侏罗纪实红土墙岩体（Pb-Pb年龄为221.7±25.71 Ma）所侵.其中佟家屯岩组变质英安岩锆石SHRIMP年龄为267.3±2.7 Ma,代表了火山喷发熔岩形成年龄.根据地质单元之间的时空接触关系以及辽北地区区域地层对比,将该套地层时代归属为早二叠世.     

区域碳收支能力估算的面向对象遥感分类方法

全球气候变暖问题是人类面临的最艰巨的挑战之一,通过先进的面向对象分类方法可以提高碳排放与碳汇能力的研究水平,对于控制区域气候变化具有推动作用。本文利用面向对象分类方法,以广西百色市右江区为研究区域,选取Landsat 8 OLI和Google Earth影像数据提取区域地物信息,并针对研究区地势复杂的特点,采用设置多种尺度参数的方法,选取最优尺度进行影像分割。同时,引入隶属度函数法、最邻近分类法和CART决策树分类器3种方法,基于影像光谱差异、几何形状、对象纹理等特征,逐层逐级地实施面向对象分类,随后加以针对性的精度评价分析并检验分类结果。通过总结分析前人的地物碳系数转换关系并结合高精度面向对象分类结果,构建了基于土地覆被类型的碳收支能力估算模型,并根据已有的基于CASA模型的碳收支能力估算方法加以精度校验,最终估算出右江区碳收支能力为-399.64万t。此外,本文结合右江区行政区划、人口分布、DEM等相关数据对区域碳收支能力进行了专题性剖析。结果表明,面向对象分类方法是研究小区域碳收支能力的有效途径,在区域碳循环评估中具有更好的准确性和预见性,有效促进碳收支平衡研究领域的发展。     

土地覆盖类型对科尔沁沙地南缘土壤有机碳储量的影响

研究了科尔沁沙地南缘土地覆盖由流动沙地向人工林地、农田及固定沙地等转变后,0~60 cm土层有机碳储量的变化。结果表明：农田土壤有机碳含量增加最明显,为流动沙地的3.97倍且相同层间差异均显著;樟子松（Pinus sylvestris var. mongolica）林地、新疆杨（Populus alba var. pyramidalis）林地、小叶锦鸡儿（Caragana microphylla）群落土壤有机碳含量较流动沙地分别增加79.78%、138.20%、73.07%,差异主要在0~20 cm土层;围封草地和中度放牧草地分别增加116.85%和133.71%,差异主要在0~40 cm土层;固定沙地比流动沙地增加49.44%,差异主要在0~20 cm土层。土地覆盖类型转变后,由于受到土壤容重的影响,土壤有机碳密度在0~20 cm土层变化较明显。8种土地覆盖类型可分为4组：CL1（农田）、CL2（新疆杨林地、围封草地、中度放牧草地）、CL3（樟子松林地、小叶锦鸡儿群落、固定沙地）和CL4（流动沙地）。另外,土壤有机碳含量和密度在土壤剖面上的分布也随着土地覆盖类型的变化而不同。     

造礁珊瑚碳、氮、硼同位素的海洋酸化指示意义

大气CO2体积分数升高导致的海洋酸化不仅会降低海水pH,还会改变其碳酸盐平衡体系,使得海水中文石饱和度（Ω）降低,相应地会降低珊瑚钙化的速率。已有研究表明：珊瑚骨骼δ13C、δ11B和δ15N具有记录Suess Effect、生物生产力、海水pH值以及营养源的能力;主要表现为：δ11B记录的pH值、δ13C记录的海水无机碳库（DIC）δ13C和生物生产力,以及δ15N记录的陆源物质输送量相结合,可用来指示受季风影响的南海“大陆架碳泵”和近海污染与海洋酸化的联系。目前关于珊瑚对海洋酸化的记录研究仍相对较少,珊瑚碳-氮-硼同位素组合的应用将会加深对于海洋酸化与气候变率和全球碳、氮循环的关系的认识,可能成为揭示海水pH值变化规律性的重要手段。     

河流碳循环模型研究进展

河流是连接陆地和海洋两大碳库的“重要管道”和“生物反应器”,深入理解河流碳循环过程并建立河流碳循环模型是估算区域尺度河流碳通量的重要手段。当前,对河流碳循环模型构建与应用的探讨还较为缺乏。通过文献调研对河流碳循环机理和已有模型研究进行回顾和总结,首先归纳了河流中颗粒有机碳、溶解有机碳和溶解无机碳的主要来源及相关迁移转化过程,然后对经验统计和机理过程两大类河流碳循环模型的模拟方法、应用现状和优缺点进行了综述。经验统计模型采用统计或机器学习方法建立河流碳通量与环境因子的关系,建模较为简单,但普适性和外推性较差;机理过程模型在陆面模式或水文模型中耦合河流碳循环相关过程,物理性和可靠性较强,但较为复杂。不同模型的侧重点和对河流碳循环过程的表达各不相同,适用场景也不相同。河流碳循环模拟研究目前尚处于起步阶段,现有模型对陆地和水体碳循环过程以及人类活动影响的表达普遍不足,无法准确模拟和预测河流碳循环过程的长期变化。今后应加强对河流碳循环过程的观测,提高对陆地和水体碳循环机理的认识,进而完善其在模型中的表达,提高河流碳循环模拟的精度,为中国实现“双碳”目标提供科学支撑。     

内蒙古白云鄂博地区晚古生代闪长质-花岗质岩石年代学框架及其地质意义

华北克拉通北缘的内蒙古白云鄂博地区分布着由辉长岩、辉长闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩、黑云母花岗岩及钾长花岗岩等基性-中酸性-碱性花岗岩组成的闪长质-花岗质杂岩体,它们曾被认为是泥盆纪至侏罗纪多期次侵位的产物,而新的年代学资料揭示这些侵入体都是在晚古生代形成的.白云鄂博地区15件不同岩性的锆石LA-ICP-MS U-Pb测年表明,其侵位年龄具有很好的一致性,仅发生在263～281Ma狭窄时间段内,峰期年龄269Ma.这表明白云鄂博矿床的形成与这些闪长质-花岗质岩石的侵入活动没有直接的成因联系,也为重新认识华北克拉通北缘晚古生代构造环境及演化史提供了新的年代学资料.     

秦岭造山带黑色岩系与金属矿床类型及成矿系列

秦岭造山带黑色岩系划分为南、北、中三个带,北带分布于北秦岭,以秦岭杂岩为基底的岛弧火山岩与花岗岩带到二郎坪弧后边缘海盆带,形成于活动大陆边缘类似的沟、弧、盆构造体系,产出沉积-变质-构造-热液改造型镍-钼小型矿床.中带分布于南秦岭北部,环绕岛链古隆起形成深水-半深水滞留断陷局限盆地,发育与热水沉积有关的黑色岩系,赋存沉积轻微改造型超大型钒矿床和沉积-构造-热液改造型大型金-钒矿床.南带分布于南秦岭南部,扬子板块北缘早古生代沉积区局部拉张环境发育裂谷式断陷盆地,发育巨厚的硅质-泥质-重晶石互层岩系,形成沉积改造中型含钼-钒矿床和热水沉积大型毒重石-重晶石矿床等.解剖了秦岭黑色岩系容矿的典型矿床特征与成矿作用,划分了矿床成因类型,建立了黑色岩系容矿的金属矿床成矿系列.