北方风尘中Sr-Nd同位素组成变化的影响因素探讨

由于岩石和矿物的成因及形成时代不同,其Sr-Nd同位素组成有明显的差异,并且在表生迁移过程中很少被改变,因而在示踪岩石、矿物以及沉积物的来源和成因方面常被视为一种经典的地球化学手段[1～3]。近年来,利用此方法研究中国北方风尘的来源及迁移路径也取得了较大的进展[4～9]。然而,已有的工作主要以全样为研究对象,或者对样品仅作了简单的物理、化学处理,并未建立在风尘Sr-Nd同位素组成变化的影响因素这一基础性工作之上,因而所获得的结果是否接近真实,还有待于更深入的研究。     

晚中新世-上新世黄土高原佳县红粘土剖面碳同位素记录与C4植被演化

新生代C4植被开始扩张的年代、过程和驱动机制是全球古气候变化研究的焦点问题。中国黄土高原的黄土-红粘土剖面保存了连续的古生态演化记录, 是研究这一关键科学问题的理想载体。本文选择黄土高原北部佳县厚达64m的红粘土剖面(8.2~2.7Ma), 对190个层位的次生方解石矿物进行了无机碳同位素测试, 由此分析了晚中新世-上新世末的C4植被扩张和演化过程。C4植被持续增长与全球冰盖的扩张基本一致, 表明气候变冷很可能导致了黄土高原区域气候的干旱化与降雨季节性的增强。C4植被的扩张存在明显的3个阶段, 分别以6.6Ma和3.6Ma为界限, 每一次扩张增加10 % 左右, 暗示了全球性的构造事件对黄土高原植被演化的控制。此外, 佳县红粘土剖面呈现10次持续时间为10~20万年的碳同位素正漂移事件, 平均每40万年发生一次, 说明40万年轨道周期也控制着C4植被的演化。     

黄土剖面中赤铁矿和针铁矿的定量分析与气候干湿变化研究

为了了解黄土剖面中赤铁矿和针铁矿的分布特征,文章采用对铁氧化物矿物灵敏的漫反射光谱法(DRS),开展了赤铁矿和针铁矿的鉴定和测定研究,提出了定量分析赤铁矿和针铁矿含量的DRS新方法.选择天然典型黄土和古土壤样品,首先采用柠檬酸盐-重碳酸盐-连二亚硫酸盐(CBD)方法去除其中成壤成因的铁氧化物矿物,以其为基体配制含不同赤铁矿和针铁矿的系列标样,然后进行DRS测试和多元逐步回归分析,分别建立测定赤铁矿和针铁矿含量的校准方程并加以检验.利用DRS方法,分析了多个黄土剖面的赤铁矿和针铁矿含量,发现黄土-古土壤剖面的赤铁矿/针铁矿比值可作为东亚季风干/湿变化的敏感指标.该比值较高时反映了干燥土壤环境,而较低时指示了潮湿土壤环境.对灵台和洛川剖面中赤铁矿/针铁矿比值的分析,初步揭示了2.6Ma年以来黄土高原东亚季风阶段性变强的特征.     

基于可见—近红外反射光谱的典型农田重金属污染风险分类研究

对于人为因素或自然因素造成的农田土壤重金属元素污染,需要进行大面积的土壤环境质量调查和分类管控,然而传统的采样测试方法存在工作量大、代价高等问题。可见—近红外（Vis-NIR）反射光谱是一种快速低成本获取土壤理化信息的手段。为研究Vis-NIR反射光谱预测模型划分土壤重金属污染风险类别的能力,文章以典型人为污染地区（浙江温岭）和典型地质高背景地区（广西横县）的390份农田土壤为样本,测定8种重金属元素（As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn）的含量和pH值,并测定土壤Vis-NIR光谱。使用偏最小二乘（PLS）和支持向量机（SVM）算法建立回归模型,对土壤重金属含量和pH值进行预测,并基于预测值进行土壤重金属污染风险分类。结果显示,温岭土壤主要污染元素Cd和Cu的光谱模型回归预测偏差（RPD）分别为1.23和1.19,预测机制与有机质有关。横县土壤主要污染元素As和Cd的RPD分别为1.98和1.93,预测机制与铁氧化物和粘土矿物有关。地质高背景土壤重金属与铁氧化物的正相关性普遍较强,使得光谱模型对重金属含量预测准确度较高。温岭和横县土壤pH值的光谱模型RPD分别为1.76和1.68。土壤重金属污染风险光谱分类的总体 准确度分别为75.0%~100%（温岭）和80.0%~100％（横县）。将Vis-NIR光谱与遥感技术相结合,对农田土壤重金属污染风险进行快速分类总体是可行的。     

中国东部玄武岩风化土壤的粘土矿物及碳汇地球化学研究

玄武岩风化是大气CO2的一个主要碳汇过程,气候条件是影响玄武岩风化和固碳速率的重要因素.该文选择中国东部不同气候带的新生代玄武岩典型风化剖面,进行了粘土矿物和常量元素分析.结果显示,在内蒙古—海南岛的采样区间内,随着气候条件由干冷向暖湿转化,风化剖面中粘土矿物组合呈现蒙脱石+伊利石+高岭石→蒙脱石+高岭石→高岭石+三水铝石的转变.剖面中土壤元素得失状况也显示出相应的规律,由于存在粉尘输入与风化淋滤作用的综合影响,在干冷的内蒙古地区,粉尘对于Ca,K,Na,Si等元素的输入量大于这些元素的淋失量;在山东地区,Ca,K,Na元素开始快速淋失,大于粉尘的输入量;在苏皖地区,Si元素的淋失量开始小于粉尘输入量;而在湿热的海南地区,风化作用强烈,Si显示出大量淋失的特点,碱性元素几乎全部流失.根据元素的相对得失率和北方粉尘平均组分的校正,初步估算了研究区内玄武岩风化对大气CO2的消耗速率,其数值在5.37～181.00t( km2·a)之间,与Dessert等(2003)的研究结果大致相当.     

苏北盆地油田封存二氧化碳潜力初探

油田二氧化碳封存是减少温室气体排放量最有效的途径之一,油藏中封存CO2主要有构造地层储存、束缚气储存、溶解储存和矿化储存等四种方式,CO2在油藏中的地质储存容量采用国际上通用的资源储量金字塔理论来进行潜力评价.本文通过分析油田CO2封存机理,结合江苏省苏北盆地的地质和构造条件,对苏北盆地油田进行CO2封存潜力研究.苏北盆地油田多为低渗透和含水油藏,在储存CO2的潜力上,东台坳陷优于盐阜坳陷,次级单元中又以高邮凹陷、金湖凹陷封存CO2潜力最大,一系列小型构造单元比较适合于CO2封存,并有利于后期的保存.在封盖能力上,苏北盆地在垂向上有明显的两分性,下部上白垩系和古新统盖层相对上部始新统盖层对CO2封盖性更好.估算得到苏北盆地油田埋存CO2的理论储存容量为1.5054×108t,有效储存容量为0.0828×108 t～0.4421×108t,表明苏北油田封存CO2的潜力较大.     

利用漫反射光谱鉴定红粘土中针铁矿和赤铁矿

针铁矿(Gt)和赤铁矿(Hm)是广泛存在于土壤和沉积物中的重要铁矿物。这两种矿物在土壤和沉积物中含量很低,常规的测试手段很难有效地测定其含量。利用反射光谱联合加热处理的方法,可对土壤及沉积物样品中针铁矿和赤铁矿进行定性或半定量测定。实验结果显示,样品加热到300℃后,针铁矿的反射光谱的一阶导数特征峰发生了变化,赤铁矿的一阶导数特征峰却没有明显的变化。因此加热前后样品反射光谱一阶导数的变化取决于针铁矿和赤铁矿的含量。利用这种方法估计黄土高原第三纪红粘土样品中的赤铁矿含量约为0.3%～0.4%,针铁矿含量约为0.5%～1%。     

甘肃灵台黄土-红粘土序列中坡缕石的分布及其古气候意义

坡缕石是典型的干旱、强蒸发环境的指示矿物,黄土-红粘土序列中坡缕石的分布对古气候和古环境重建具有重要的指示意义。本文对灵台任家坡剖面中黄土、古土壤和红粘土代表性样品进行了场发射扫描电镜和高分辨透射电镜观察,结果发现,在3.6Ma以前沉积的红粘土中存有大量的自生坡缕石,而在3.2Ma以来沉积的红粘土及其上覆黄土古土壤序列没有坡缕石。剖面样品扫描电镜原位观察形貌特征和微观结构显示,坡缕石属于成壤作用自生矿物,系由伊蒙矿物在富镁孔隙液作用下转化形成。灵台剖面中坡缕石消失的层位与红粘土磁化率升高和粉尘通量及沉积速率增加的层位相一致。坡缕石在剖面中的分布指示3.6～3.2Ma前后是东亚季风的重要转型期,东亚古气候格局发生改变,由连续干暖的夏季风占主导向干冷冬季风和暖湿夏季风高频强波动交替环境演化。     

青藏高原的隆起与海洋锶同位素组成的演化

近年来,随着构造隆升驱动气候变化假说的提出,青藏高原的隆起受到越来越多的关注,并将之与大陆化学风化速率及海洋锶同位素的演化紧密联系.围绕青藏高原的隆升及其环境与气候效应,对海洋锶同位素组成的演化特征及其影响因素的较为全面而详细的论述表明:将青藏高原的隆升与全球气候变化、大陆化学风化速率及海洋锶同位素组成的演化相联系,也许是解决目前关于海洋锶同位素组成的演化及其物源问题的重要手段,根据海洋锶同位素的演化历史来研究全球气候变化规律及青藏高原的构造演化历史将是本研究领域的重点.     

沉积物中细菌叶绿素的环境指示意义

沉积物中的光合细菌与细菌叶绿素（BChl）包含着丰富的古湖泊和古海洋信息。对光合细菌的生存环境,BChl的分布、保存、演化规律等方面进行了阐述,并探讨了湖泊和海洋沉积物中BChl的环境指示意义。BChl作为厌氧光合细菌的主要色素,不但可以指示水体中厌氧光合细菌的演变,而且能够反映化变层深度变化和水体环境特征,揭示季节性和年际尺度的气候变化。同时,根据沉积物中BChl含量可以估算古气候环境下湖泊和海洋的厌氧初级生产力。