新疆柯坪地区早古生代地层的碳同位素变化特征及其意义

新疆柯坪地区早古生代地层的碳同位素变化特征及其意义王宗哲，杨杰东（中国科学院南京地质古生物研究所，江苏南京，２１０００８）（南京大学现代分析中心，江苏南京，２１０００８）柯坪地区位于新疆塔里木盆地西北缘，本次研究的区域涉及阿克苏、乌什、柯坪和巴楚一带...     

河东煤田晚古生代层序地层的碳氧同位素特征

系统分析了河东煤田上石炭统(C₂)-下二叠统下部(P₁¹)45个碳酸盐岩样品的碳氧同位素在层序中的分布特征,探讨了碳氧同位素应用于层序划分及对比、相对海平面变化研究及晚古生代地层沉积相研究的可能性。研究表明,碳氧同位素在C₂及P₁1的三级层序中的分布特征是不相同的,从TST到HST,在C₂的三级层序中,δ¹³C及δ¹⁸O不断变重;在P₁¹的三级层序中,δ¹³C不断变轻,而δ¹⁸O不断变重。这种规律在P₁¹每个三级层序中均相似,垂向上显示出韵律性。横向上,δ¹³C及Z值总体具有由北向南升高的趋势。碳氧同位素在层序中的分布是受聚煤作用、陆源物质的注入、古气候、沉积环境及时间等控制的。     

海洋沉积物孔隙水中溶解无机碳(DIC)的碳同位素分析方法

海水中往往含有一定量的溶解CO2（以HCO-3存在），其δ13C值组成十分恒定，一般在0‰值附近。赋存在海底沉积物中的孔隙水往往含有比海水更高的溶解CO2含量，且其碳同位素组成变化极大。对这些溶解CO2的碳同位素组成进行分析，能够为我们了解海底沉积物沉积-成岩过程和生物地球化学过程提供十分丰富的信息。为此，开展了沉积物孔隙水中溶解CO2 (DIC)的碳同位素分析方法的研究。 采用的仪器为德国Finnigan公司生产的连续流质谱仪（Delta Plus XP）及与之联机的多功能制样装置(Gas Bench)。 Delta Plus XP为稳定同位素比值质谱仪，可以进行C、H、O、S、N等稳定同位素比值的测定，内精度小于0.1‰，外精度为0.1‰,稳定性好于0.03×10-6nA/h。Gas Bench为多功能在线制样装置，可进行CO2-H2O平衡法氧同位素，溶解二氧化碳碳同位素，碳酸盐碳氧同位素，空气中氮同位素及氮总量的前期制样，由于使用自动制样系统，具有处理时间短，效率高的优点。 样品分析过程：首先在自动进样器中对样品管进行烘烤(45℃)，然后拧紧瓶盖向样品管中充入氦气（16 min/管），充气完毕之后开始加人样品，使用注射器向管中注射0.5 mL样品，下一步使用加酸装置向管中注人磷酸反应平衡，磷酸用量大约0.3 mL左右，反应式如下： H3PO4＋HCO-3 aq===CO2(g)+H2PO- 4…+H2O…… 平衡1h后利用氦气将反应生成的气体CO2送人Delta Plus XP质谱仪测试。 实验过程中，制备了3个水样标准。NJWCS-l为直接取自实验室的Mill-Q纯净水，NJWCS-2为Mill-Q纯净水经蒸沸再冷却后，装人一密封的瓶子中，并向瓶中通人实验室用超纯钢瓶CO2气约4h，使CO2气充分溶解在水中并达到平衡。该瓶气体的δ13C值为-21.85‰。NJWCS-3为南京大学的自来水。 在不同时间对上述标准水样进行碳同位素组成测试结果表1。 实验过程中，选取3个采自南海北部某区海底沉积物孔隙水样品，进行了多次重复测试。结果表明，测试结果十分稳定。其中S-1的δ13C值（-5.11±0.12)‰( n=4); S-2的梦δ13C值（-27.13±0. 02)‰( n=2);S-3的δ13C值（-29.34±0.37)‰（n＝2)。 综上所述，通过笔者建立的分析方法，可对沉积物中孔隙水溶解无机碳碳同位素组成进行准确测试。这一方法的建立，有利于对海洋沉积物孔隙水中可能存在的碳同位素组成异常及其与天然气水合物的关系进行深人探讨。同时，该方法也完全适合于测定自然界中其他水体（如湖水、河水、油田卤水、地下水等）的溶解无机碳的碳同位素组成，因而该方法有着广泛的应用前景。     

元素分析仪-同位素比值质谱仪测定海洋沉积物有机碳稳定同位素方法初探

初步建立了利用元素分析仪-同位素比值质谱仪(EA-IRMS)联用技术测定海洋沉积物中有机碳稳定同位素的方法。标定了标准工作参考气CO2(δ13CvsPDB为-32.053‰);验证了仪器的稳定性,标准偏差为0.009‰;当离子流强度范围为0.4～8.7 V时,总体线性为0.0337‰/V,小于仪器线性指标0.06‰/V的要求;同时测定了国家标准物质GBW 04408、国际标准物质Urea和海洋沉积物样品M01的精密度和准确度,标准偏差在0.04‰～0.13‰范围内;并在三家实验室进行了测量比对实验,标准偏差小于0.20‰,满足地质样品再现性0.5‰的要求。所选样品区域δ13Corg范围为-25.29‰～-22.30‰,表明该海域总有机碳是陆源和海源两种来源的混合物。     

渤海东海海洋沉积物中碳氮稳定同位素标准物质研制

海洋沉积物中碳氮稳定同位素因其能够确定有机质的来源,有助于了解碳循环、气候变化、有机质迁移转化而备受关注,但其分析测试过程中尚缺乏海洋沉积物碳氮稳定同位素标准物质进行质量监控。本文依据ISO导则35和国家《一级标准物质技术规范》(JJG1006—1994),研制了三个海洋沉积物碳氮稳定同位素标准物质(MSCNI-1、MSCNI-2和MSCNI-3),候选物样品分别采自我国渤海锦州湾湿地、东海闽浙近岸和东海冲绳海槽,定值组分为总碳氮同位素(δ~(13)C-TC、δ~(15)N-TN)和有机碳氮同位素(δ~(13)C-C~(org)、δ~(15)N-N~(org)),定值方法采用元素分析-同位素比值质谱法(EA-IRMS)多家实验室协同定值。经检验,三个标准物质候选物均匀性良好,一年内定值组分均无显著变化,具有良好的稳定性;δ~(13)C和δ~(15)N的标准不确定度分别小于0.15%和0.24%,标准值和标准不确定度合理。该套标准物质是我国以海底沉积物为介质的基体型碳氮稳定同位素标准物质,定值方法准确可靠,可供海洋、地质及环境等相关领域实验室用于仪器校准、方法评价和质量监控等。     

新疆柯坪地区早古生代地层的碳、氧和锶同位素

我们系统测定了新疆柯坪地区寒武纪和奥陶纪地层的海相碳酸盐样品的碳、氧和锶同位素组成,取得了沿地层剖面的同位素组成变化曲线。研究结果表明,柯坪地区寒武纪和奥陶纪海水中碳同位素变化曲线有6个δ~(13)C负波动峰时期,它们与当时的全球生物灭绝事件和海退—海进事件的时间基本吻合,表明它们三者之间存在着必然的联系。在寒武纪和奥陶纪的大部分时间,锶同位素曲线较为平坦,反映出较少的地壳活动和板块构造作用。     

安徽巢湖凤凰山晚古生代大冰期沉积特征与碳同位素变化

地史中海相碳酸盐岩记录的无机碳同位素的波动经常与全球气候事件相互关联,但碳酸盐岩的碳同位素不仅与全球碳循环相关,也受控于区域水循环和成岩作用.晚古生代大冰期在石炭纪末—早二叠世达到最高峰,南方冈瓦纳大陆高纬度地区冰川的进退引起低纬度地区旋回性的海平面变化,并发育显著的沉积间断,在华南表现为喀斯特岩溶角砾岩等.本文选取安...     

南沙海洋和甘南沼泽现代沉积物中单个脂肪酸碳同位素组成及其成因

应用气相色谱－同位素质谱在线分析技术，分析了现代沉积物中单个脂肪酸碳同位素组成，研究了不同碳数脂肪酸碳同位素组成与其生物源之间的关系，探讨了脂肪酸的成因，从而找到了一种研究脂肪酸成因的新途径。     

早三叠世海洋异常的碳-氮-硫同位素记录

早三叠世作为显生宙最大生物灭绝之后的一段特殊地质历史时期,不仅见证了海洋生物的迟缓复苏,而且记录了极其动荡的海洋环境变化,该时期异常的生物环境事件及其机制已经成为当前国际地质学者关注的重大科学问题之一.近些年来,研究学者在早三叠世的碳-氮-硫异常循环研究中取得了许多重要的进展,这对深入理解该时期的环境演变及其对生物复苏的影响十分重要.重点回顾近年来关于早三叠世古海洋碳-氮-硫循环方面的研究进展,对当前存在的科学问题及发展趋势进行分析和总结.      

下古生界海相碳酸盐岩干酪根成熟度研究方法

中国下古生界海相碳酸盐岩干酪根成熟度研究是目前在油气勘探过程中讨论的热点和难点问题之一 ,如何认识下古生界烃源岩中有机质热演化始终是一个悬而未决的问题。通过对以往常规成熟度指标的探讨 ,以及深入研究下古生界海相碳酸盐岩干酪根的特殊性 ,笔者提出了 3种最新方法 :(1)利用干酪根固体13 CNMR所测算的干酪根结构参数芳核平均结构尺寸Xb 较准确地反映碳酸盐岩的热成熟度 ;(2 )双金刚烷指标XMD作为高—过成熟碳酸盐烃源岩成熟度衡量标尺 ;(3)海相镜质组反射率能很好地反映缺乏陆源镜质体的下古生界碳酸盐岩的成熟度。利用这些成果对华北地区下古生界成熟度进行了测定 ,与地质背景甚为吻合 ,效果很好。证明它们确是评价下古生界海相碳酸盐岩干酪根成熟度行之有效的新方法。     

华南埃迪卡拉纪陡山沱海洋中无机碳同位素组成变化

报道了贵州江口桃映深水相剖面陡山沱组碳酸盐岩δ13C值的变化特征,结合其他已报道的数据,分析了华南扬子地区埃迪卡拉纪陡山沱海洋不同沉积环境,包括盆地相、斜坡相、台地相、台地边缘相碳酸盐岩中δ13C变化趋势及绝对值的异同,发现浅水区剖面记录的δ13C漂移次数多于深水区剖面,且不同相区δ13C值也有差异。δ13C值的差异与埃迪卡拉纪陡山沱海洋的阶段性演化密切相关。基于不同相区的δ13C值变化,埃迪卡拉纪陡山沱海洋的演化历史可分为3个时期:1)陡山沱组1段盖帽白云岩沉积期华南扬子地区很可能为一个开阔台地,白云岩中δ13C值可能继承于幔源CO2的碳同位素特征,深水区和浅水区碳酸盐中δ13C值无显著差异;2)陡山沱组2段和陡山沱组3段下部沉积时期盆地深水区中δ13C值显著低于浅水区,且深水区δ13C值与陡山沱组1段时期无显著差异,浅水区的δ13C值则显著升高;3)陡山沱组3段上部和陡山沱组4段沉积时期陡山沱盆地中δ13C值均显著下降,且不同沉积环境中的δ13C值差异度降低。盖帽后埃迪卡拉纪陡山沱海洋阶段性演化主要与不同时期深水区DOC库的逐步氧化有关。     

房山花岗岩岩体氧氢碳的同位素研究

测定了房山花岗岩侵入体的岩石、共生矿物和气液包体的氧、氢、碳的同位素组成。共生石英-黑云母和石英-全岩的δ~(18)O数据表明,房山花岗岩侵入体保存了氧同位素平衡,氧同位素温度在450—580℃之间。大多数共生黑云母-角闪石δD值的相关性基本上符合Suzuoki-Epstein关系式,可以认为房山侵入体也保存了氢同位素平衡,推算得到的岩浆流体的δD值在-70—-30之间。气液包体中CO_2的δ(13)C为-4—-8,属于一种深源碳,可以利用地下水参加岩浆后期演化的假定来解释黑云母二长闪长岩氢、碳同位素异常     

黄土中钙结核的碳氧同位素研究(二)碳同位素及其古环境意义

从洛川黄土剖面离石黄土各层古土壤中钙结核的碳同位素分析结果,探讨了钙结核碳同位素变化所反映的古土壤形成时的植被状况,还借助于“干燥度”,结合由钙结核氧同位素变化所获得的古温度资料,估算了各层古土壤形成时长时段的年平均降水量。所得结果表明,各层古土壤形成时温度和湿度状况有更复杂的变化。大部分古土壤形成时的年平均降水量与现代相差不多（增幅在50mm左右）,但发育最好的S5形成时,年平均降水量超过现在约200mm.古土壤的碳氧同位素能很好指示古环境,但研究工作还有待深入。     

浙江长兴二叠系和三叠系界限地层的碳同位素

研究海相碳酸盐岩的碳和氧同位素已有三十多年,积累了数千个数据,其目的在于研究古海洋碳和氧同位素的演变。在此期间,一部分研究者认为,海相碳酸盐岩的δ¹³C值在0±2范围内变化,未表现出与地质时代相关的变化趋势(Clayton和Degens,1959;Degens和Epstein,1962;Keith和Weber,1964;Galimov,1965;Becker和Clayton,1972;Schidlowski等,1975)。但是,另一些学者,如Jeffery等(1955),Baertschi(1975),Compston(1960),Weber(1967),Garrels和Parry(1974)却认为,海相碳酸盐岩的δ¹³C值随地质时代而有规律地变化。     

鄂尔多斯地区南缘奥陶纪层序地层及海平面变化

鄂尔多斯地区南缘奥陶纪可划分为１２个层序（ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ）．本区奥陶纪地壳演化正处于重要关键时期，早奥陶世（冶里－亮甲山期、马家沟期、峰峰期）为被动大陆边缘，划分为７个层序．海平面突然上升，尔后逐渐下降．中、晚奥陶世（赵老峪期、上店期）演化为主动大陆边缘，可划分为５个层序．海平面就鄂尔多斯地区整体而言发生大规模海退，露出海面．但就鄂尔多斯地区南缘则海水突然加深，随后海平面渐渐下降．晚奥陶世卡拉道克世末鄂尔多斯地区海水全部退出．     

黄土中钙结核的碳氧同位素研究(一)氧同位素及其古环境意义

稳定同位素分析已日益广泛用于对古环境的研究,成为一种十分重要的手段。本文从洛川离石黄土古土壤中钙结核的氧同位素组分分析结果,探讨了将钙结核δ18o值转化为古土壤形成时古温度的途径。指出此方法有良好的应用前景,但需要积累大量资料,用统计的方法才能获得可靠的结果。洛川离石黄土中各种古土壤形成时的地表年平均温度都比当地现在的温度要高。发育最好的S,形成时高出约5℃。用氧同位素组分推算的古温度与其他方法得出的结果可互相比较,但也略有差异。     

碳酸盐岩在全球碳循环过程中的作用

碳酸盐岩是地球上最主要的碳库，开展全球变化研究应重视碳酸盐岩在岩溶作用过程中的地球化学动力学研究。这方面的科学问题有二个。第一是关于全球碳酸盐岩的碳库容量问题，尚须利用全球沉积岩和碳酸盐岩数据库，根据全球地质历史时期碳酸盐岩的分布面积、厚度和岩石成分等进行重新计算。其次是关于碳酸盐岩在岩溶作用过程中对全球碳循环的动力学贡献问题。一方面碳酸盐岩的溶蚀作用不仅关系到海洋ＣａＣＯ＿３的供给量而影响海洋中碳通量的平衡，而且还可直接回收大气圈中的ＣＯ＿２；另一方面由于钙华的沉积又可向大气圈释放ＣＯ＿２，而影响温空气体的变化。它们构成了大气温室气体源汇关系中不可忽视的一项。     

东北地区古生代地层间断

东北地区古生代在南部有一个地层间断面,北部有三个地层间断面：奥陶纪、晚志留世末-早泥盆世和早石炭世晚期-晚石炭世,相应于古亚洲洋构造域发展的不同阶段,结束于早三叠世末.最后的间断面以后,东北南部和北部古生代地层进入同步发展.     

松花江地层区古生代地层

以松花江地块为基础，论述了早寒武纪世上叠盆地局限海沉积、中奥陶世裂陷火山－沉积及晚古生代三个裂陷槽沉积的地层发育特征。