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。     

塔东地区古城4井上寒武统—中、上奥陶统流体地球化学示踪

通过对塔东地区古城4井上寒武统和中、上奥陶统碳酸盐岩围岩及充填物的碳、氧、锶同位素地球化学和流体包裹体成分的对比研究表明,充填于中、上奥陶统和上寒武统的流体分属于2个不同来源的流体体系。充填于中、上奥陶统灰岩裂缝中方解石脉的w(87Sr)/w(86Sr)介于0.7084~0.7088,它与早奥陶世海水的w(87Sr)/w(86Sr)相近;流体体系为CH4-H2O体系;充填物与围岩间具有明显的碳、氧同位素差异,表明上部流体体系中的流体来自于奥陶系地层本身。上寒武统白云岩裂缝中方解石脉的w(87Sr)/w(86Sr)为0.7138,明显地高于同时代海水的锶同位素值;流体体系为CO2-H2O体系;下部流体体系中的流体为外来富锶流体。上、下流体体系间互不连通暗示着上寒武统地层具有相对较好的保存条件。     

Carbon and oxygen isotopic composition of car- bonate cements of different phases in terrigenous siliciclastic reservoirs and significance for their origin： A case study from sandstones of the Triassic Yanchang Formation, southwestern Ordos Basin, China

Early carbonate cements in the Yanchang Formation sandstones are composed mainly of calcite with relatively heavier carbon isotope （their δ^18O values range from -0.3‰- -0.1‰） and lighter oxygen isotope （their δ^18O values range from -22.1‰- -19.5‰）. Generally, they are closely related to the direct precipitation of oversaturated calcium carbonate from alkaline lake water. This kind of cementation plays an important role in enhancing the anti-compaction ability of sandstones, preserving intragranular volume and providing the mass basis for later disso- lution caused by acidic fluid flow to produce secondary porosity. Ferriferous calcites are characterized by relatively light carbon isotope with δ^13C values ranging from -8.02‰ to -3.23‰, and lighter oxygen isotope with δ^18O values ranging from -22.9‰ to -19.7‰, which is obviously related to the decarboxylation of organic matter during the late period of early diagenesis to the early period of late diagenesis. As the mid-late diagenetic products, ferriferous cal- cites in the study area are considered as the characteristic authigenic minerals for indicating large-scaled hydrocarbon influx and migration within the clastic reservoir. The late ankerite is relatively heavy in carbon isotope with δ^13C values ranging from -1.92‰ to -0.84‰, and shows a wide range of variations in oxygen isotopic composition, with δ^18O values ranging from -20.5‰ to -12.6‰. They are believed to have nothing to do with decarboxylation, but the previously formed marine carbonate rock fragments may serve as the chief carbon source for their precipitation, and the alkaline diagenetic environment at the mid-late stage would promote this process.     

Environmental Redox Changes of the Ancient Sea in the Yangtze Area during the Ordo-Silurian Transition

Extensive organic-matter （OM） rich facies （black shales） occur in the Ordo-Silurian boundary successions in the Yangtze area, South China. To investigate the redox changes of the Yangtze Sea during the Ordo-Silurian transition, two OM sections （Wangjiawan in Yichang, Hubei Province, and Sanjiaguan in Zhangjiajie, Hunan Province） straddling the Ordo-Silurian boundary are studied. The measurements finished in this study include contents of the total organic carbon （TOC）, pyrite sulphur, and different species of Fe, including dithionite-extractable Fe （FED）, pyrite Fe （FeP）, HCl-extractable Fe （FeH）, and total Fe （FeT）, in black shales, as well as other redox proxies, such as the SIC ratio, the ratio between highly reactive Fe （FeHR = FeD ＋ FeP） and FeT, and the FeP/（FeP ＋ FeH） ratio, known as the degree of pyritization （DOP）. In the Wangjiawan section, the Middle Ashgill sediments have high FeHR/FeT ratios （0.20-0.77; avg. 0.45）, high DOP values （0.21-0.72; avg. 0.54）, and a relatively constant sulfur content independent of the organic carbon content. By the contrast, the mid-early Hirnantian deposits generally have low FeHR/FeT ratios （0.10-0.35; avg. 0.21）, low DOP values （0.11- 0.40; avg. 0.28）, and SIC values are clustering on the normal marine value （SIC = 0.36）. The late Hirnantian and early Rhuddanian deposits, similar to those of the Middle Ashgill deposits, are characterized by high FeHR/FeT ratios （0.32-0.49; avg. 0.41）, high DOP values （0.46-0.68; avg. 0.53） and fairly constant sulfur contents. These data suggest the occurrences of marine anoxia on the Yangtze Sea shelf during intervals of the Mid Ashgill, Late Hirnantian and Early Rhuddanian, and ventilated and oxygenated marine conditions during the mid-early Hirnantian time. The mid-early Hirnantian ventilated event was concomitant with the global glacial period, likely resulted from the glacio-eustatic sea-level fall and subsequent circulation of cold, dense oxygenated waters     

川西坳陷中段天然气碳同位素特征及其成因类型

川西坳陷中段天然气的组份以烃类气体为主,占气体总体积的98.1%～99.7%;非烃气体以CO,2和N2为主,其含量分别占气体的0.12%～1.32%和0.25%～1.54%;烃类气体中以甲烷占绝对优势,平均含量为95.83%;重烃含量较低,平均为3.21%;干燥系数(C1/C,1-5>)平均为0.97,整体上属典型的干气.川西坳陷中段的所有样品δ13C,2都大于-25.8‰,属于典型的煤型气范畴,天然气的δ13C,1δ'13C,2δ13C,3,呈明显的正序排列,显示出天然气为典型的有机成因.甲烷碳同位素组成,反映了其母质演化程度已处于成熟～高成熟阶段,且以高成熟阶段为主.     

北京市土壤Hg污染的区域生态地球化学评价

城市土壤Hg异常/污染是中国普遍存在的重大生态环境问题。文章对北京市近1000km2范围内的地表土壤、壤中气、大气干湿沉降、大气颗粒物、大气中的Hg含量水平和空间分布模式进行了系统研究,查明北京地表土壤Hg平均含量为0.41mg/kg,大气干湿沉降物中的Hg平均含量为0.194mg/kg,壤中气Hg的平均含量为559.65ng/m3,大气颗粒物PM10和PM2.5中的Hg含量分别为0.59和0.67ng/m3,大气中的Hg平均含量为3.13ng/m3。北京市自2000年起实现了由燃煤转变为燃气的减排措施,导致干湿沉降物中的Hg沉降通量显著减少,2006年大气干湿沉降物中Hg的沉降通量1.837mg·m-2·a-1,北京市城区(近1000km2)Hg全年沉降为1837kg,空气中总Hg浓度由1998年的8.3~24.7ng/m3下降到2006年的3.13ng/m3,大气颗粒物中Hg含量由2003年的1.18ng/m3下降到2006年的0.59ng/m3(PM10)和0.67ng/m3(PM2.5),表明北京市煤改气减排措施的实施显著改善了大气环境质量。通过对土壤中Hg的存在形式研究,发现土壤中有硫化物(辰砂)及各种Hg盐(HgCl2)的含Hg矿物,Hg也可以各种吸附方式或壤中气方式存在。研究证实北京壤中气Hg与大气Hg存在显著的相关性(n=131,R=0.267,p<0.01),表明壤中气Hg是大气Hg的重要来源之一。利用2005年地表土壤总Hg与Hg释放速率的线性方程估算,土壤Hg平均释放速率为102.42ng·m-2·h-1,2005年土壤释放进大气的Hg通量为936.70kg。在查明土壤中存在大量辰砂矿物的同时,还分布有大量具有高温熔融特征的金属微球粒和玻璃质微球粒,证明燃煤和冶金烟尘是地表土壤Hg的主要来源。土壤中Hg、S、pH和辰砂颗粒浓度在空间上的高度耦合性表明,碱性条件下,土壤中高含量的S和Hg是辰砂形成的重要原因。按国家土壤环境质量标准,北京市I级土壤Hg环境质量的面积为176km2,Ⅱ级为808km2,Ⅲ级为24km2,超Ⅲ为36km2。Ⅲ级、超Ⅲ级主要分布在二环路以内的中心城区。城南(长安街为界)大气Hg环境质量明显优于城北,在北四、北五环之间的部分地区,大气颗粒Hg的环境质量为Ⅲ级或超Ⅲ级。在地表土壤Hg含量较高的中心城区,居民每天因呼吸摄入的Hg高达364ng,对人体健康构成潜在风险。根据我国"十一五"规划中每年实现10%节能减排的目标,对北京市未来50年土壤Hg含量的时空演变趋势预测,预测2050年北京因干湿沉降带来的Hg输入量为16.03kg,地表土壤释放Hg的输出量为37.36kg,明显大于Hg的输入通量,土壤Hg的环境质量将得到根本改善。预测到2040年Ⅲ级土壤Hg环境质量的区域将完全消失,到2060年以Ⅰ级土壤为主。     

洞庭湖区土壤实测碳量的分布规律及其对全球变化的响应

研究区域土壤碳库的分布特征对于全球变化研究、土壤肥力和生态系统的功能评价具有重要意义。在缺乏长期实测资料情况下,国内外多以模型、第二次土壤普查资料或较稀的实测数据进行研究。文中利用洞庭湖区生态地球化学调查实测数据,研究影响该区土壤碳分布的因素认为区域土壤碳量处于全国的中、高级水平;地质地貌条件是影响土壤无机碳量分布的最重要因素;土壤类型对土壤碳量有影响;本区水土流失强度对表层土壤总有机碳量影响不大;经济林、竹林的土地利用方式及防治土壤潜育化有利于土壤的碳储存;从TOC等沉积的时空演化规律说明,本区环境变化是对全球环境变化的响应,为区域土地利用、促进土壤碳固定及全球环境变化研究提供了依据。     

三峡库区消落区土壤磷释放的环境影响因子

以三峡库区消落区万州段为试验基地,选取释磷能力较强的紫色冲积土,根据三峡水库消落带的"干湿交替"空间和时间特征,进行万州断面土壤磷释放的影响因子的实验室模拟试验和万州江面淹没的对照试验。研究发现,随着淹水时间的变化,各种形态的磷在前5~10d各形态磷变化有相当的差异,随后变化趋势趋于稳定。TP有降低的趋势,土壤磷有一定的释放。野外研究表明Olsen-P在淹水10周左右到达最大值,以后缓慢降低。淹水时土壤Olsen-P增加,干燥后降低。多次淹水时每次淹水后土壤的有效磷水平都略有增加,落干后相较上次落干后有效磷水平降低,最后一次淹水后相较与初始时Olsen-P水平低16.7%。随着淹水深度增加,土壤的Olsen-P水平在淹水时由淹水前20.53mg/kg提高到43.23mg/kg,增加110.6%。当上覆水磷浓度较低时(<2mg/L),磷吸附到达平衡的时间较短,约需要6周。当上覆水磷浓度较高(>2mg/L)时,磷吸附到达平衡的时间较长。微生物活动对淹水土壤的磷释放有一定影响,有微生物时磷的释放高于无微生物者0.048mg/L。种植植物的土壤在淹水后Olsen-P含量大于土壤直接淹没时的释放量,种植狗牙根(Cynodondactylon)和野地瓜藤(Ficustikoua)的土壤中Olsen-P分别较未种植物土壤释放量高出21.5%和12.7%。     

生物气CO_2还原途径中碳同位素分馏作用研究及应用

地质历史中,CO2/H2还原产甲烷作用对生物气的形成具有十分重要的意义。中国柴达木盆地第四系生物气主要为CO2/H2还原型生物气。笔者以CO2/H2还原生气理论为指导,进行不同初始碳同位素值和不同赋存状态碳源的生物模拟实验,研究CO2/H2还原产气过程中发生的碳同位素分馏作用。实验结果表明,产物中δ13CH4值与底物的δ13C值呈很好的正相关关系;在反应母质过量的情况下,碳源的赋存状态可以影响产物甲烷的碳同位素组成。以游离形式CO2还原产生的甲烷δ13C值,相对于以HCO3-、CO23-离子形式产生的甲烷δ13C值轻。通过柴达木盆地东部第四系生物气田实例分析,探讨了该区生物气的主要底物CO2的来源及赋存状态,对评价盆地生物气资源和有利勘探区预测有重要的参考价值。     

成都经济区天降水与下渗水元素地球化学特征及土壤元素输入输出通量

论文研究了成都经济区天降水和下渗水中元素含量、在农田耕层中的输入输出通量及其影响因素.研究表明,研究区雨水中含有大量SO2-4、NO-3等酸性物质,雨水中SO2-4 >NO-3>Cl-.雨水中Ca2 和NH 4含量最高,且NH 4>Ca2 >K >Na >Mg2 .雨水的pH与阴、阳离子摩尔浓度差值具有显著相关性.下渗水中以Ca2 为主要阳离子,且Ca2 >Na >Mg2 >K >NH 4;HCO-3为主要阴离子,且HCO-3>NO-3>SO2-4>Cl->F-,下渗水pH与阳、阴离子摩尔浓度差值具有显著相关性.不同地区雨水中Pb>As>Cd>Se>Hg,下渗水中Pb>As>Se>Cd>Hg,因此,Cd、Pb、Se和Hg等元素累积在耕层中,而As则被下渗水携带迁移出耕层进入地下水.由降雨输入土壤中的Cd通量均大于下渗水输出Cd的通量,局部地区As下渗通量高于雨水输入通量的5.45～13.16倍.土壤中元素的下渗比与土壤质地、pH有关.