稀土元素指标δCe－ΣREE对沉积相的指示研究

通过对内蒙古额济纳盆地小狐山剖面沉积物中酸溶组分稀土元素含量及其相关指标、分布模式的分析,讨论了剖面中稀土元素指标δCe－ΣREE与沉积相、沉积环境之间的关系。分析结果表明剖面沉积物酸溶组分中稀土元素丰度均值为7.24μg/g(不包括Y),其中LREE含量占稀土总量的88.67%; 且各层的稀土分布模式均为轻稀土适度富集缓右倾斜型、Eu呈负异常模式,但各相位地层的LREE富集程度与分配模式存在差异。由于小狐山剖面中沉积地层的自身岩性、沉积粒径、矿物结构组成以及气候环境变化等因素均可能会引起REE分异。因此,通过δCe－ΣREE图并结合三次回归曲线,可以很好地将不同沉积相得物质有效的区分开来。小狐山剖面除极少数的几个样品(水下沉积砂)之外,其余的均落在三次多项式回归曲线上部; 而风成砂层则几乎全部落在回归曲线之下; 此外,对于风沙－河流作用下的混合样品也有较好识别,河流过渡相的样品则分布在曲线上或与之相邻近。此研究结果得到了柴达木贝壳堤沉积物的REE数据的验证,运用此方法可以为直观的判别剖面中的不同沉积相,并为定量化划分地层提供依据。     

鄂陵湖晚全新世沉积物记录的黄河源区气候环境变化

通过对青藏高原黄河源区鄂陵湖35cm长的沉积物岩芯（NR-1）中总有机碳含量（TOC）、总氮含量（TN）、碳氮比值（C_org/N_tot）以及有机碳同位素（δ¹³C_org）和总氮同位素（δ¹⁵N_tot）等地球化学指标的分析,并结合青海地区文献资料记载的人口数量变化以及高原湖泊水位记录,对研究区近1500a以来的气候环境变化进行了深入探讨。结果表明：近两百多年以来鄂陵湖沉积物中TOC和TN指标呈现明显上升的趋势,与青海东部地区人口数量变化趋势一致,表明近代人类活动已经对青藏高原最大淡水湖生态系统产生了显著的影响;而沉积物中δ¹³C_org值变化与青海湖水文环境重建指标具有可比性,说明高原大型淡水湖泊沉积物δ¹³C_org值可指示湖泊水位波动;此外δ¹⁵N_tot值变化趋势与青藏高原东北部已有的古温度记录总体一致,推测鄂陵湖沉积物δ¹⁵N_tot值可能响应了湖泊水体营养状态的变化,间接指示了湖泊夏季表层水温的波动。本研究为青藏高原腹地高海拔现代湖泊沉积物中有机碳和总氮含量及其同位素指标的解译提供了全新的思路。

     

西北地区晚第四纪沉积地层一元正脂肪酸酰胺分布特征及古气候意义

利用气相色谱质谱联用仪在中国西北地区晚第四纪沉积地层中检测出一类特殊的类脂物分子--一元正脂肪酸酰胺.根据其碳数分布特征及前人的研究成果,认为一元正脂肪酸酰胺来源于各种生物体,产生于生物的某些生理活动过程,而不是来源于石油残余物及各种可能的污染.通过对比3个不同区域相近时期古湖相及黄土沉积地层中的脂肪酸酰胺分布特征,认为柴达木盆地可能不是黄土沉积的主要物源区,而额济纳盆地及邻近区域对黄土堆积有着重要的贡献或具有相同的物源.典型黄土沉积地层中UFAA值(不饱和与饱和脂肪酸酰胺相对含量的比值)与粒度、磁化率等指标具有很好的可对比性,特别是在相对暖湿阶段UFAA值呈现了明显的低值.这一现象表明脂肪酸酰胺在沉积地层中的变化受控于气候变化所导致的成岩作用强度的变化,从而记录了气候变化信息.通过研究,认为生物生理活动过程中所产生的一元正脂肪酸酰胺与构成细胞膜的类脂物分子一样,可记录古气候变化.     

干旱盆地古湖相沉积物生物标志物分布特征及环境意义——以柴达木盆地为例

柴达木盆地大面积裸露于地表的古湖相沉积物长期受到物理风化的剥蚀作用,成为风尘堆积的主要物源。而沉积物中的生物标志物在一定条件下会被保存下来,记录了古环境变化。利用气相色谱-质谱联用仪对采自柴达木盆地察尔汗盐湖古湖相沉积物样品进行了分析,结果检测出一系列具有生物源指示意义的生物标志物,主要包括系列正构烷烃、系列正烷基-2-酮、正构脂肪酸/醇/酯、系列支链烷烃、系列烷基酰胺以及若干五环三萜类（非藿烷系列）及甾类化合物。研究发现柴达木盆地察尔汗古湖湖泊沉积物中生物标志物未受强烈的成岩作用及微生物活动的改造,基本保持了原有的分布特征。正构烷烃高碳数系列明显的奇碳优势以及样品中高含量的非藿类五环三萜类生物标志物的检出说明在高原封闭性盐湖中曾经存在着大量高等植物碎屑的输入,指示了沉积时期气候湿润、植被相对繁盛,与柴达木盆地的现代自然地理环境截然不同。     

柴达木盆地察尔汗湖区古湖相沉积物中含氮类分子化石的检出

利用气相色谱质谱联用仪(GC-MS)对青藏高原柴达木盆地察尔汗湖区贝壳堤剖面古湖相沉积物样品进行了系统地分析,检测出系列脂肪酸酰胺与脂肪腈类含氮类脂物分子化石.并对其在古湖相沉积物中的分布特征作了详细描述.对它们综合研究认为,早期成岩作用使来源于各种生物体的脂肪酸酰胺类分子化石部分地转化为脂肪腈类化合物.此外,不饱和脂肪酸酰胺与饱和脂肪酸酰胺的含量比值在剖面上并没有呈现明显下降的趋势,说明在降解过程中各种生物、物理及化学作用对它们不存在明显的选择性,指示有机质在沉积过程中可能处于一个偏氧化的环境.本文首次报道这两类物质,为更好地理解含氮类脂物分子化石在湖泊沉积物中的转化过程提供了一定的理论依据.     

腾格里沙漠南缘末次冰消期气候不稳定性记录

通过对红水河剖面元素地球化学和孢粉以及地层岩性的分析,在讨论了沉积地层连续性和记录完整性的基础上,重建了腾格里沙漠南缘末次冰消期的气候环境演变序列。结果表明,沉积物中Ca,Fe,Mg,K,Na和Mn等元素含量的变化以及结合其不同的孢粉组合,不仅与沉积环境紧密相关,而且可以很好地揭示该地区晚冰期以来气候环境变化的基本特征和历史,显示研究区在13.6～9.7cal.kaB.P.期间主要经历了以下几个阶段: 13.60～13.08cal.kaB.P.,12.75～12.20cal.kaB.P.和 11.60～10.45cal.kaB.P.期间气候较温暖湿润;  13.08～12.75cal.kaB.P.和10.45～9.70cal.kaB.P.期间气候相对冷干;  而在12.2～11.6cal.kaB.P.期间,则表现相对冷湿。自11.6cal.kaB.P.之后,研究区进入全新世暖期,元素Ca,Fe,Mg,K,Na及Mn的含量和孢粉A/C比值变化曲线均表明在全新世初期气候波动频繁,并在11.3cal.kaB.P.和10.5cal.kaB.P.左右出现较强的冷波动。通过与其他研究区地质记录对比,指出研究区腾格里沙漠南缘末次冰消期气候环境变化尽管存在一定的区域特点,但基本格局与全球气候变化一致。     

不同雨量次降雨空间插值对比——以四川省南充市降雨为例

为对比分析大雨、中雨、小雨条件下,不同空间插值方法模拟地市州尺度降雨的差异,基于四川省南充市9个县级辖区三次24h降雨量数据,采用反距离加权(Inverse Distance Weighting,IDW)、张力样条函数(Spline with Tension,ST)、局部多项式(Local Polynomial Interpolation,LPI)、ANUDEM四种插值方法,从插值平均误差(ME)、中误差(RMSE)角度进行了对比分析。结果显示,按ME排序,大雨、中雨时LPISTIDWANUDEM,小雨时IDW、ANUDEM、ST基本相似,LPI最大;三种降雨条件下四种插值方法 ME均小于0.5mm。从RMSE看,大雨、中雨、小雨时ANUDEM插值RMSE为1.79mm、3.07mm和0.05mm,显著小于IDW、LPI和ST;三种插值方法之间差异微小,大雨、中雨、小雨时均接近13mm、8mm和0.5mm。在降雨量等级为大雨和中雨时,ANUDEM插值方法优于其他插值方法,而在降雨量等级为小雨时,四种插值方法差异较小。     

岩溶地区现代土壤与洞穴石笋中单甲基支链烷烃与烷基环己烷对比研究

利用GC-MS（气相色谱—质谱仪）,对采自湖北清江流域和尚洞洞顶的土壤样品与洞内石笋样品进行分析,发现土壤中存在的七个系列单甲基支链烷烃在所有的石笋样品中均可以找到,呈现相似的分布模式,石笋中七个系列支链烷烃有可能来自洞穴滴水携带的土壤中的支链烷烃,但是也不能排除石笋原地生长的微生物的贡献。烷基环己烷的分布在土壤与石笋中呈现了相似的分布模式,但是主峰碳数有所变化,高碳数部分与低碳数部分的相对含量也发生了变化。主要原因可能是微生物选择性降解的结果,也有可能是土壤与石笋中微生物种类分布差异所造成的。本次研究初步显示了相对封闭稳定的洞穴沉积物与上覆土壤层中生物标志化合物的异同。      

青藏高原中部兹格塘错沉积物中厌氧光合细菌叶绿素的发现及意义

位于青藏高原中部的兹格塘错是中国为数不多的典型半混合型湖泊之一,其稳定的分层特征使水生生态系统中出现若干相对独立的微生物群落.兹格塘错表层沉积物中发现的细菌脱镁叶绿素a(bacteriophaeophytin a,Bph-a)证实了厌氧光合细菌(anoxygenic phototrophic bacteria,APB)群落的存在.研究指出,该细菌群落主要集中分布在永滞层顶部至化跃层底部的狭窄范围内,形成APB薄层,是细菌叶绿素a(bacteriochlorophyll a,Bchl-a)的主要生产区域.厌氧光合细菌死亡后在湖底经变质作用,Bchl-a脱镁(Mg~(2+))形成Bph-a.APB总生产力高低主要受光照度控制,因此,沉积物中Bph-a高值对应化跃层变浅的暖期,低值对应冷期,而零值则表示湖泊半混合状态消失,水体完全混合,对应极端寒冷的气候或湖泊水位大幅降低的时期.利用沉积物中Bph-a含量变化,可以重建兹格塘错湖泊分层及区域气候变化历史.在湖泊现代过程、重建气温-湖泊分层-APB生产量-沉积物Bph-a含量变化四者关系充分研究的基础上,具有定量重建古气温的潜力.     

湖相沉积物锶同位素和相关元素的地球化学行为及其在古气候重建中的应用 ——以柴达木盆地贝壳堤剖面为例

以柴达木盆地察尔汗古湖贝壳堤剖面的沉积物样品为研究对象,分离其酸溶组分(AS)和残留组分(AI)并分别测试 87 Sr/86 Sr 值和元素含量,在区分了酸溶组分和残留组分 87 Sr/86 Sr 与相关元素的基础上,进一步应用主成分分析方法(PCA)对筛选的环境指标进行分析,通过降维提取环境因子,并分析各指标间的相互关系,进而解释湖泊沉积物中酸溶组分中的多维数据,其目的主要是更好地理解湖泊形成和演化过程中所选指标对气温和降水的响应过程和特征。结果表明,贝壳堤剖面中酸溶组分和残留组分 87 Sr/86 Sr 组成及Sr元素含量之间不存在明显相关关系,它们各自代表了不同物质来源和影响因素; 酸溶组分的各项指标更好地表征了沉积区气候环境和湖泊水化学性质的特征和变化,其中Sr同位素和 Rb/Sr 值与Sr的活动性有很大关系,与 Sr/Ca 和Sr/Ba比值一起可以作为湖水盐度指标,但不呈线性响应关系; Rb/Sr 值与 Fe/Mn 值很高的相关性证明 Rb/Sr 值不仅与盐度相关,也可在水热同期的气候条件下与 Fe/Mn 值一起作为湖水深度的指标之一。