中国近海生态环境变化的同位素示踪研究

同位素在确定物质来源、指示生物地球化学循环路径、定量生物地球化学过程速率等方面具有独特的优势,本文以近海生态环境变化研究中常用的稳定同位素（13C、15N、18O）和放射性核素（14C、234Th、232Th、230Th、228Th、210Po、210Pb、137Cs、226Ra、228Ra、224Ra、223Ra）为对象,介绍它们在揭示海洋有机质来源、食物网结构、水体缺氧机制、氮循环过程、颗粒动力学、海底地下水输入、有机地球化学过程、沉积年代学等方面的应用,侧重于总结我国近海生态环境研究中同位素示踪取得的进展。伴随着我国经济的发展,近百年来我国近海生态环境也发生了明显的变化,基于同位素示踪揭示的近海富营养化和沉积环境的演变规律表明,我国近海生态环境自20世纪50年代起经历持续的变化,特别是在过去20~30年时间里,近海生态环境的变化尤为剧烈,反映出人类活动是我国近海生态环境变化的主要驱动力。未来需要通过发展新的同位素技术及拓展更广泛的应用,围绕近海海洋生态环境变化的突出问题,重点揭示近海生态环境变化的响应特征、变化速率和作用机制,从而系统地掌握近海生态环境的时空变化规律。     

基于稳定同位素技术的光背团水虱食性分析

为了探究光背团水虱的食性特征,本研究利用碳、氮稳定同位素技术于2015年冬季和2016年夏季对广西北海廉州湾红树林中光背团水虱及其食物来源的碳、氮稳定同位素比值（δ13C值和δ15N值）进行分析。结果显示,冬季和夏季光背团水虱的δ13C值大小范围为-22.85‰~-21.87‰,平均值为（-22.46±0.35）‰;δ15N值大小范围为11.02‰~12.85‰,平均值为（11.88±0.56）‰;光背团水虱的δ13C值、δ15N值变化范围较小,表明其食物来源较为简单。单因素方差分析结果显示,冬季与夏季光背团水虱的平均δ13C值差异不显著（P>0.05）,而夏季的δ15N值普遍高于冬季δ15N值,差异显著（P<0.05）;不同生长阶段的光背团水虱δ13C值、δ15N值会随着体长的增长而增大,差异显著（P<0.05）,表明光背团水虱在生长的过程中可能发生了食性转变。光背团水虱的δ13C值与浮游生物的δ13C值相近,而与红树植物δ13C值差距较远,说明光背团水虱主要以浮游生物为食物来源。基于R语言稳定同位素混合模型（SIAR）计算结果显示,冬季和夏季各粒径级别浮游生物对不同生长阶段的光背团水虱的贡献率趋势基本一致,表现为1.2~25 μm粒级的浮游生物对光背团水虱平均贡献率最高,其次为25~50 μm粒级,粒径大于100 μm的浮游生物对体长小于5.5 mm的光背团水虱贡献率较低,对体长大于5.5 mm的光背团水虱的贡献率随着体长增大而相应增大,说明不同生长阶段的光背团水虱食性有差异。对光背团水虱食性分析的结果可为深入研究团水虱爆发的原因及危害红树林的作用机理提供基础资料。     

Smectite formation in metalliferous sediments near the East Pacific Rise at 13°N

A 43 cm long E271 sediment core collected near the East Pacific Rise(EPR) at 13°N were studied to investigate the origin of smectite for understanding better the geochemical behavior of hydrothermal material after deposition.E271 sediments are typical metalliferous sediments. After removal of organic matter, carbonate, biogenic opal,and Fe-Mn oxide by a series of chemical procedures, clay minerals(2 μm) were investigated by X-ray diffraction,chemical analysis and Si isotope analysis. Due to the influence of seafloor hydrothermal activity and close to continent, the sources of clay minerals are complex. Illite, chlorite and kaolinite are suggested to be transported from either North or Central America by rivers or winds, but smectite is authigenic. It is enriched in iron, and its contents are highest in clay minerals. Data show that smectite is most likely formed by the reaction of hydrothermal Fe-oxyhydroxide with silica and seawater in metalliferous sediments. The Si that participates in this reaction may be derived from siliceous microfossils(diatoms or radiolarians), hydrothermal fluids, or detrital mineral phases. And their δ30 Si values are higher than those of authigenic smectites, which implies that a Si isotope fractionation occurs during the formation because of the selective absorption of light Si isotopes onto Feoxyhydroxides. Sm/Fe mass ratios(a proxy for overall REE/Fe ratio) in E271 clay minerals are lower than those in metalliferous sediments, as well as distal hydrothermal plume particles and terrigenous clay minerals. This result suggests that some REE are lost during the smectite formation, perhaps because their large ionic radii of REE scavenged by Fe-oxyhydroxides preclude substitution in either tetrahedral or octahedral lattice sites of this mineral structure, which decreases the value of metalliferous sediments as a potential resource for REE.     

南海北部冷泉区深水珊瑚的发现及其特征

冷水珊瑚也称为深水珊瑚, 在生物多样性、生态资源和科研价值等方面具有重要意义。文章对采自南海北部冷泉区的冷水珊瑚骨骼碎屑进行测定, 鉴定出冷水珊瑚2个种(Crispatotrochus sp.1和Crispatotrochus sp.2), 以及4个属[Balanophyllia (Balanophyllia)、Balanophyllia (Eupsammia)、Lochmaeotrochus和Enallopsammia]。测定的冷水珊瑚的δ¹³C为-7.36‰~-1.15‰, δ¹⁸O为-1.38‰~3.67‰, 与全球冷水珊瑚碳氧同位素组成相似, 但明显不同于南海暖水珊瑚、冷泉碳酸盐岩及低温热液成因碳酸盐岩的碳氧同位素组成。     

川西成都盐盆平落4井富钾硼溴浓卤水水化学同位素地球化学特征及形成机制

根据盐盆的演化历史，水化学组分Ｈ，Ｏ，Ｓ，Ｂ等同位素组成综合分析，该浓卤水具有海，陆相混合型卤水的特征，一些元素的富集是在成盐成卤晚期由外来卤水和地层水流入盐盆混合并溶解盐层，在蒸发条件下形成的。     

新疆小热泉子铜(锌)矿床同位素研究

小热泉子矿床是我国最近发现的一个中型富铜( 锌) 矿床,其矿床成因为众多的矿床学家所关注。本文对该矿床中不同类型矿石、矿物的S、O、H、Si 及稀有( 惰性) 气体He、Ar 同位素特征作了较祥细的论述,同时用KAr 法对硫化物的年龄测定进行了初步尝试。该矿床硫化物的δ34S 值为+ 1-5 ‰～+ 11-1 ‰,平均为6-15 ‰(46) ;3 He/4 He( 初始) 值为5 ×10 - 8 ～2-17 ×10 - 6 ,平均为0-64 ×10 - 6(6) ,40 Ar/36Ar 值为305-27     

从化石群及壳体同位素看古近纪东营湖湖水化学

从“海源陆生化石”、壳体O、C和S同位素等几个新的角度和方法对山东东营凹陷古近纪古湖泊湖水化学性质进行讨论。通过与现生“海源陆生生物”的比较，得出原先认为是“海相”标志的有孔虫、钙质超微化石、沟鞭藻和疑源类、多毛类和钱等实际上是“海源陆生化石”，它们生活以在Cl^-和Na^ 为主的咸水湖泊环境。超微化石S同位素分析表明，渐新世与始新世钙质超微化石的^87Sr/^86Sr比值都明显高于同时期海水的^87Sr/^86Sr比值，而与现代河、湖水的^87Sr/^86Sr比值相近，进一步揭示它们生活的环境不是海，而是与海无关的湖。介形虫壳体O、C同位素分析则表明，古东营湖是一封闭型咸水湖泊，从另一角度也否定了与海连通的可能性。根据不同层段同位素特征讨论了湖水矿化度的相对变化。     

含澄江动物群地层的Pb-Pb同位素定年

对含澄江动物群的地层样品进行了Pb同位素定年研究。经测定未受风化作用影响的 2 0个黑色页岩样品给出了5 34± 6 0Ma左右的Pb Pb等时线年龄 ,应代表了澄江动物群的下限年龄。该年龄较以往采用Rb Sr和40 Ar 3 9Ar等定年方法所获得的年龄更为年轻。     

胡安·德富卡洋脊因代沃段热液黑烟囱体成矿物质来源:硫同位素的限制

选取胡安·德富卡洋脊(Juan de Fuca Ridge,JDFR)因代沃(Endeavour)段的17个热液黑烟囱体样品对其中的硫同位素进行分析测定,讨论了因代沃段热液活动区内黑烟囱体成矿的物质来源、将硫同位素数据与已发表的热液流体及硫化物数据耦合,并结合前人的成果得到如下认识:(1)因代沃段硫化物的硫同位素组成与其他无沉积物覆盖的洋脊硫化物硫同位素组成相似,然而其相比于南胡安·德富卡洋脊(South Juan de Fuca Ridge,SJFR)硫化物亏损重同位素;(2)结合前人研究成果,如果SJFR硫化物的硫全部来自基底玄武岩的淋洗与海水中的硫酸盐,那么因代沃段硫化物的硫可能有1%~3%来自沉积物的贡献,故提出因代沃段成矿系统中的硫来源主要来自基底玄武岩,同时伴随有少量海水硫酸盐来源及沉积物来源的硫加入;(3)将硫同位素数据与已发表的热液流体及硫化物数据进行耦合发现热液流体中的沉积物信号与硫化物中的硫可能来自不同的源,并提出沉积物端元可能位于下渗区。     

长江口海域悬浮颗粒有机物的稳定氮同位素分布及其生物地球化学意义

对2006年2,5,8,11月份长江口海域表层水体中的悬浮颗粒物(SPM)进行稳定氮同位素分析,根据不同季节、不同区域内其1δ5N值的变化研究水体中氮的迁移、转化等生物地球化学过程,揭示其环境行为,从而对该海域的氮循环机制进行探索。研究发现:该海域悬浮颗粒有机物的稳定氮同位素组成(1δ5Np)分布范围较宽,在0.6‰~8.2‰之间,具有明显的时空分布特点,反映了不同程度的陆源输入和氮的生物地球化学过程的影响。口门内,表层水体中1δ5Np的变化主要受长江径流的陆源输入影响,生物地球化学作用影响较弱;最大浑浊带,水体中的悬浮颗粒有机氮受微生物的降解活动影响明显,各季节均存在不同程度的颗粒物分解作用;外海区,陆源输入减弱,悬浮颗粒物的δ15Np值主要受微藻的同化吸收作用以及一定程度的颗粒物分解作用影响。