东海近3.5万年来古海洋环境变化的分子生物标志物记录

结合ＡＭＳ~（１４）Ｃ测年及浮游有孔虫δ~（１８）Ｏ和δ~（１３）Ｃ资料，分别利用Ｕ_（３７）~Ｋ，∑Ｃ_（２１）~－／∑Ｃ_（２２）～＋和Ｐｒ／Ｐｎ恢复了近３．５万年来冲绳海槽的古海洋环境变化．结果表明，近３．５万年来，冲绳海槽经历了７次较强的气候变冷事件（Ｃ１～Ｃ７）和９次陆源物质减少事件（ｅ１～ｅ９），其中的Ｇ１相当于全新世中晚期冷事件，Ｃ２～Ｃ４和Ｃ７分别相当于Ｈ１～Ｈ４事件，ｅ１，对应于海水表层温度ＳＳＴ的降低．Ｈ事件发生时，陆源物质供应显示增加的趋势．气候变冷导致河流输运陆源物质的能力减小，冬季风输运陆源物质的能力增强，Ｈ事件与东亚冬季风密切相关末次盛冰期（２５．８～１５．５ｋａＢＰ）还原环境发生剧烈波动，强还原事件（Ｒ１～Ｒ３）对应于ＳＳＴ的降低和陆源营养物质的增加，而弱还原事件（Ｏ）对应于陆源营养物质的减少．还原环境的变化与表层生产力密切相关．     

基于相化学研究老挝万象钾镁盐矿床形成的机制

老挝万象钾镁盐矿床是一个典型的海相碎屑盐缺硫酸盐型钾盐矿床, 该矿床形成于古近纪, 是古海水蒸发浓缩沉积形成。老挝万象钾镁盐矿床中缺乏硫酸盐和碳酸盐沉积物, 因此深入研究该矿床的形成机制很重要。本文研究探讨了该矿床形成时的古海水特点, 根据相化学, 分析成钾原始卤水的物理化学特性, 从矿体形成的化学基础来研究老挝钾镁盐矿床形成的机制。结果表明: 显生宙以来海水组分发生变化, 经海相非骨骼灰岩和钾盐蒸发岩矿物学研究, 发现这两种沉积岩长期以来连续变化, 在“文石海”是MgSO4型蒸发盐, 在“方解石海”是KCl型蒸发盐, 从白垩纪晚期、第三纪早期的底部石盐溴含量及矿物学特征表明, 此时处于“方解石海”, 古海水组分的特点是造成缺硫酸盐型钾盐矿床形成的物化基础; 通过NaCl-KCl-MgCl2-H2O和NaCl-KCl-MgCl2-CaCl2-H2O两个体系相图的分析认为, 当时所形成的成钾原始体系母液是高镁、低钾氯化物型的卤水, 在母液蒸发过程中, 由于原始海侵母液与残余高镁母液的掺杂作用, 致使结晶路线直接从氯化钠区到E点母液或光卤石与氯化钠共饱线上, 而没有通过氯化钠和氯化钾的共饱线, 因而在矿体中氯化钾相很少或几乎不存在, 由于外界CaCl2型水体的掺杂, 使成钾母液进入光卤石相区, 随着蒸发的进行, 最终形成溢晶石矿物。     

热带印度-太平洋浮游有孔虫Pulleniatina obliquiloculata的B/Ca和Cd/Ca指标：次表层海水碳化学参数计算的应用

Pulleniatina obliquiloculata shells from 16 core-top samples from the tropical Indo-Pacific Oceans are analyzed for the ratios of boron and cadmium to calcium(B/Ca and Cd/Ca). The B/Ca ratios show a very weak positive relationship with [B(OH)_4~-] and the dissolved carbonate species at the apparent calcification depth of P.obliquiloculata. The boron partition coefficients(K_D) between P. obliquiloculata B/Ca and seawater[B(OH)_4~-]/[HCO_3~-] distribute around 1.1×10~(-3)-1.3×10~(-3) with a mean value of(1.19±0.12)×10~(-3),and are significantly related to the nutrient concentration, especially phosphate. The lack of any clear correlation between the P. obliquiloculata B/Ca and seawater carbonate chemical parameters suggests that the physiochemical controls on boron incorporation are masked by the complexity of natural seawater condition. But the significant dependence of Ku on nutrient may likely be explained by a nutrient related growth-rate effect. Cd/Ca of P.obliquiloculata shows significant correlation with seawater phosphate concentration, and its partition coefficients(D_(cd)) are significantly related to temperature. A first-principle methodology of P. obliquiloculata B/Ca is applied;with the aid of Cd/Ca as a phosphate proxy and a constraint on K_D, to estimating sea water carbonate chemistry(e.g., pH). The results are fairly promising and allow us to propose the possibility to apply the combination of B/Ca and Cd/Ca proxies(and also Mg/Ca and δ~(18)O for estimating temperature and salinity) for the paleoreconstruction of seawater carbonate chemistry.     

蒸发岩非传统稳定同位素研究综述

蒸发岩是海水/卤水蒸发浓缩的产物,不同的水化学环境下析出的蒸发岩类型不同,其在不同的地质历史时期都有分布,是重要的古海水和古环境记录载体。蒸发岩研究的主要问题包括:蒸发岩的物质来源、形成时代、蒸发盆地和卤水的演化历史、蒸发岩矿物所记录的环境变化。一些矿物、元素及同位素指标可用于解决这些问题,其中稳定同位素对于示踪蒸发岩的物质来源与形成过程具有不可替代的作用。近20年来,非传统稳定同位素地球化学获得快速发展,并在蒸发岩研究中获得成功应用,这些同位素体系包括阴离子元素B、Cl和Br,以及阳离子元素Mg、K和Ca。本文综述了多个非传统稳定同位素在蒸发岩领域的研究,主要包括:蒸发岩矿物与溶液之间的同位素分馏系数、蒸发岩的同位素信息重建古海水同位素组成及示踪蒸发岩成因和时代等。     

基于海相石盐流体包裹体的古海水演化热力学模拟

传统观点认为地质时期海水成分一成不变,然而包裹体测试技术的迅速发展,揭示出显生宙以来海水成分至少发生过两次大的旋回变化。本文基于世界多个海相沉积盆地的原生石盐包裹体实测数据,探讨了显生宙以来古海水地球化学、水化学类型、蒸发岩矿物组合特征的显著变化,并结合EQL/EVP卤水蒸发平衡模型,定量模拟了两种典型海水的蒸发演化过程、析盐规律和矿物组合特征,分析和探讨了中国海相沉积盆地的成钾前景。应用Spencer相图,揭示出在过去的600 Ma期间,古海水成分点在Cl-SO4和Ca-Cl两个相区内随时间发生周期性的震荡变化,志留纪、泥盆纪、侏罗纪和白垩纪的海水类型与现代海水迥然不同,为典型的Ca-Cl型水。Mg-2KSO4/Mg-Ca-2KJnecke相图分析结果显示,这些时期的石盐包裹体成分,位于富CaCl2、贫MgSO4的Mg-Ca-2K相图中光卤石、钾石盐稳定相区,指示原始海水相对于现代海水具有富Ca、贫Mg的特征,其析出的典型矿物组合主要有石盐、钾石盐、光卤石和溢晶石等。而新元古代、二叠纪和第三纪大部分石盐包裹体成分,都落到了Mg-2KSO4相图上的钾盐镁矾和钾石盐相区,和现代海水成分较为类似,具有富Mg2+、SO2-4的特征,其析出的典型矿物组合包括石盐、钾盐镁矾、硫镁矾、钾石盐和光卤石等。EQL/EVP定量模拟结果显示,富SO4-Mg型的海水和富CaCl型的古海水,蒸发演化路径和矿物析出序列截然不同,Ca-Cl型的海水更易形成优质钾盐矿床,有利的成钾时段为寒武纪-早石炭世、侏罗世-新生代早中期。     

晚二叠世-早三叠世海水的锶同位素组成与演化——基于重庆中梁山海相碳酸盐的研究结果

测试了重庆中梁山剖面晚二叠世-早三叠世60个海相碳酸盐样品的锶同位素比值,建立了相应的演化曲线,同时分析了这些样品的SiO2,CaO,MgO,Mn和Sr含量,以评估样品锶同位素组成对海水的代表性以及样品溶解过程的合理性.除7个样品的Mn/Sr比值大于2,其锶同位素组成对海水的代表性相对较差以外,绝大多数样品的锶同位素组成对海水都具有较好的代表性.在已报道的晚二叠世-早三叠世海水的锶同位素演化曲线中,中梁山剖面是数据密度最大,曲线最为完整的.曲线总体演化趋势具有很好的全球一致性,^87Sr/^86Sr比值整体上呈现随时间变化单调上升的特征,最小值（0.707011）位于晚二叠世,最大值（0.708281）出现在早、中三叠世界线附近.全球古陆植被缺乏和风化作用加剧是早三叠^87Sr/^86Sr比值随时间单调上升的主要原因.重庆中梁山剖面二叠纪三叠纪界线是一个全球认可的界线,界线处6个样品的^87Sr/^86Sr比值仅在小数后第5位变化,其平均值为0.70714,与Korte等在2006年公布的0.70715（样品来自有铰腕足壳）的二叠系/三叠系界线处^87Sr/^86Sr比值一致（变化在实验误差范围内）,因而提供的二叠系三叠系之交海水的锶同位素组成具有全球意义.可基本确认,二叠纪/三叠纪之交全球海水的^87Sr/^86Sr比值在0.70714-0.70715之间.     

B同位素分馏系数α4—3的研究进展

B同位素分馏系数α4-3,是海洋生物碳酸盐B同位素恢复古海水pH理论公式中的关键因素之一,近年来,此领域的研究取得了许多重要的成果,但由于所涉及的理论尚不完善,随着研究的不断深入,提出的问题也逐渐增多。对近年来国内外理论和实验的研究成果进行了综述,并对其今后的研究前景进行了展望。     

古海洋、古气候研究的新工具

“分子温度计”是通过有机地球化学方法获得的沉积物中烯酮化合物的相对丰度来估算古海水表面温度的。烯酮化合物的不饱和度（Ｕｋ３７）与其生物母源Ｅｍｉｌｉａｎｉａｈｕｘｌｅｙｉ的生长温度密切相关，同时这种信息不受有机质溶解与成岩作用影响，而能较完整地保存于海洋沉积物中，因而通过它能很好地反映古海洋与古气候的演变。这种方法不受盐度、上升流与极地冰盖变化等因素影响，尤其适用于碳酸盐贫乏海区的古海洋与古气候研究     

重庆东部地区寒武系龙王庙组碳、氧同位素特征及其意义

在野外露头和镜下薄片观察分析的基础上,对重庆东部地区下寒武统龙王庙组83个碳酸盐岩样品的碳、氧同位素进行测试,并分析了其所保留的海水原始信息的有效性。结果表明,扣除无效数据后,重庆地区龙王庙组δ¹³C值分布在-4.300‰~2.694‰之间,平均值为-0.031‰;δ¹⁸O值分布在-9.880‰~-0.100‰之间,平均值为-7.396‰;纵向上,碳同位素值整体呈现先降低后升高的趋势,底部、中上部及顶部为正值且变化幅度小;中下部整体为负值且波动幅度大,正、负漂移事件频发。古环境恢复结果显示,龙王庙期重庆东部地区整体处于海相沉积环境,海水盐度在龙王庙组早期较低,晚期较高;海水温度主要介于20~30,℃之间,属温暖或炎热的亚热带气候;龙王庙期共经历3期海退—海侵作用,海平面上升、海洋生产力增加、有机碳快速埋藏使得海洋中¹³C含量升高,反之则使其降低。龙王庙组沉积中期与末期,δ¹³C值负偏,水体较浅,盐度较高,是白云岩发育的最有利阶段。     

元素分析在古海水原始信息保存性研究中的应用

基于古生代海相碳酸盐岩经历了沉积、埋藏、成岩等过程,是否仍然保存了原始古海水的地球化学信息这一长期争论和未解决问题开展了研究与探讨。通过常量元素分析、微量元素和稀土元素分析等手段,对古生代海相碳酸盐岩和钙质泥页岩的ΣREE值、Y/Ho值、Er/Nd值、Mn/Sr值,以及δEu和REE与δCe的相关性等进行了进一步分析研究。结果表明,该地区碳酸盐岩和钙质泥页岩受陆源物质影响较小、成岩蚀变较弱,较好地保存了该时期古海水的原始信息。这为进一步多角度多方法进行不同时期古海水原始信息保存性的综合性研究提供了可靠基础和新的参考。