重庆地区石笋记录中Mg /Ca比值及古气候意义

在重庆梁天湾洞石笋LT14 31. 9～ 15. 02ka. B. P.古气候重建成果已发表的此基础上,本文选取Mg / Ca比值这一新的替代指标,探讨其在重庆地区独特的水热组合模式下的古气候指示意义,从而进一步探讨了该时段的气候变化。研究结果发现,重庆地区Mg /Ca 比值与碳同位素的正相关关系较好( R2= 0. 60) ,可能与碳酸钙溶液在到达洞顶之前提前沉淀或滴率减小机制有关,它间接响应了降水的变化。运用Mg / Ca 值变化对古气候的重建结果与以前的研究基本相符,说明Mg /Ca 比值可以作为古降水的指标,但需同碳氧稳定同位素结合起来讨论,以便相互验证,提高古环境解译的准确性。      

洞穴次生碳酸盐沉积的Mg/Ca与Sr/Ca比值研究进展——兼论洞穴次生沉积物Mg/Ca与Sr/Ca的影响机制

微量元素是岩溶洞穴沉积中非常重要的一类古气候环境替代指标,为近20年来国内外的一个研究热点。总结前人的研究,主要取得了以下一些重要认识:（1）洞穴上覆土壤 和围岩是洞穴次生碳酸盐沉积Mg、Sr的主要来源;（2）Mg/Ca与Sr/Ca能够指示气候环境变化,但需结合其它指标综合考虑。（3）洞穴次生碳酸盐沉积Mg/Ca与Sr/Ca受多种气候环境因素（包括土壤和围岩的组成和性质、水-岩相互作用、先期碳酸盐沉积、分配系数等）影响,其古气候环境指示意义具有多解性;（4）矿物结晶作用对Mg/Ca与Sr/Ca有一定的影响,特别是文石在向方解石转变的过程中容易丢失Mg、Sr,此外,杂质的混入也将抑制Mg、Sr进入方解石,从而引起洞穴次生碳酸盐沉积Mg/Ca与Sr/Ca比值的变化。今后应进一步加强对石笋中这些微量元素的影响机制研究,尤其是对一些影响因素与微量元素含量变化之间的定量关系进行探讨。      

颗石藻元素地球化学研究进展

颗石藻元素地球化学研究在古海洋学研究中有着重要意义。目前开始研究的主要有Sr/Ca和Mg/Ca比值。研究发现,颗石的Sr/Ca比值主要受颗石藻生长和钙化速度控制,其次受温度影响;而Mg/Ca比值主要与温度有关,属种间受影响程度有差别。样品清洗和单种分离是颗石藻元素地球化学分析的重点和难点。倒置显微镜挑出单种颗石是目前最为方便且准确的分析方法。颗石Sr/Ca比值可以用来反映古生产力,Mg/Ca比值可以用来重建古温度。     

川西北地区典型钙华景观钙华中重金属元素空间分布特征及物源解析北大核心CSCD

钙华作为陆相碳酸盐沉积的一种,一直以来被认为是高分辨古气候重建的重要载体,为探究不同区域沉积的钙华中重金属元素含量及来源是否存在差别,本研究选取黄龙、神仙池、卡龙沟等典型钙华景观为研究区,分别测定了钙华中Cr,Ni,Cu,Zn,As,Rb,Sr,Ba,Pb,Hg,U等11种重金属元素含量以及Ca,Mg两种常量元素的含量,并通过PMF模型对钙华中重金属元素的可能来源进行解析。Mg/Ca比值的差异表明不同区域形成钙华的基岩组分不同,Rb/Sr比值大小依次为黄龙>卡龙沟>神仙池,基岩风化过程产生的颗粒物在黄龙的钙华沉积中占比更高。钙华中风化产生的颗粒物组分存在显著性差异。重金属元素含量整体表现出黄龙>神仙池>卡龙沟的趋势,且三个区域大部分的重金属元素都在沟口显著升高,重金属元素含量的升高可能受人为活动的影响。总体来说,三个区域钙华中重金属元素含量处于较低水平,生态危害较弱。PMF模型结果表明,钙华中重金属元素可能来源大气沉降、地下泉水汇入的地质背景源以及地表径流输入。黄龙钙华中的大部分重金属元素以地表径流源为主,神仙池则以地质背景源为主,不同来源对卡龙沟钙华的大部分重金属元素的贡献相近。然而,钙华中重金属元素来源极其复杂,如需厘清其来源仍需要开展更为系统的研究工作。     

利用荣玛地区温泉钙华δ~(18)O及微量元素重建西藏全新世以来古气候

西藏荣玛温泉钙华发育,是研究古气候的天然地质载体。本研究在U系法定年的基础上,参照古里雅冰心δ18 O的气候记录,对钙华微量元素、稀土元素、氧同位素与古气候关系进行系统分析,进而挖掘荣玛钙华的古气候信息,总结出该区古气候变化规律:钙华母岩为灰岩,钙华锥以"半球面式生长模式"沉淀;钙华δ18 O与温度、降雨量具有较好的正相关性,表明钙华δ18 O受温度和降雨量影响;钙华Sr/Ca、Sr/Ba与降雨量具有较好负相关性,说明钙华Sr/Ca、Sr/Ba在一定程度上受降雨量影响;根据钙华δ18 O、Sr/Ca和Sr/Ba与气候的关系推测荣玛地区古气候变化规律为:35.87ka时期,为高温多雨气候;35.87~12.38ka时期,气温降低、降雨减少,为干冷气候;12.38~6.67ka时期,气温回升降雨量增大,气候由干冷变为湿暖;6.67~5.29ka时期,气温、降雨量波动降低,气候由湿暖变为干冷;5.29~0ka时期,气温、降雨量升高,由干冷变为湿暖气候。     

重庆羊子洞MIS5a/MIS4转换时期石笋微量元素记录及其气候意义

利用重庆丰都羊子洞石笋Y02 ICP-MS测年数据、微量元素数据和石笋氧同位素数据重建了三峡库区76~69 ka B.P.时段的古气候环境信息。将石笋Y02测试数据与太阳辐射曲线、格陵兰NGRIP冰芯和南海海表温度进行对比分析,结果显示石笋Mg/Ca主要响应降水变化,而Sr/Ca、Ba/Ca和U/Ca更多地响应地表土壤状况和当地大气粉尘活动,间接响应降水变化;石笋Y02 δ18O记录出现偏重的趋势比微量元素比值增大时间晚1 ka多,表明石笋微量元素比值可能还受到温度影响。     

四川盆地中部中侏罗统沙溪庙组沉积期古环境与古气候演化——以永浅1井为例

四川盆地中部中侏罗统沙溪庙组沉积期古环境与古气候研究对揭示该时期盆内的沉积格局、重建古地理及油气形成与演化具有重要的理论和实践意义。本文以四川盆地中部永浅1井的47件泥岩样品为研究对象,通过主微量元素的变化特征恢复研究区沙溪庙组沉积期的古环境与古气候演化过程。研究结果表明,Sr/Ba比值、Rb/K2O比值、Ca/Mg比值和Ca/(Ca+Fe)比值指示川中地区中侏罗统沙溪庙组沉积期整体为淡水环境,但在沙溪庙组一段沉积中、晚期出现了短暂的水体盐度升高;V/(V+Ni)比值、U/Th值、V/Cr比值与Ni/Co比值指示沙溪庙组沉积期整体为间歇暴露的浅水氧化环境,局部为弱氧化或还原环境;C值、CIA值和Rb/Sr比值等指标显示,沙溪庙组沉积期古气候总体为温暖湿润的气候环境,但期间发生波动性干旱,在温暖湿润和半干旱—半湿润之间频繁波动。多元地球化学参数为川中地区中侏罗统沙溪庙组沉积期的古气候演化和区域性古气候对比提供了新的证据。     

洞穴滴水、石笋中元素及元素比值对气候环境变化响应的研究进展

滴水/石笋元素是除δ18O和δ13C,研究气候环境变化的又一重要代用指标。外界气候环境变化通过改变表层岩溶带和岩溶含水层中的水文环境,甚至洞穴环境,进而影响元素的溶解、运移和沉淀过程,从而使得滴水/石笋中元素表现一定的变化规律。本文通过分析影响洞穴滴水元素及元素比值变化的因素：元素来源、水—岩相互作用和滞留时间、差异性淋滤、先期碳酸盐沉淀及分配系数的基础上,从元素对岩溶区“二元结构”和极端天气/气候事件响应的角度,探讨了滴水/石笋中元素的气候环境指示意义。取得了以下认识：① 强降水带来的冲刷作用和溶解作用,促进土壤和基岩中元素、胶体和天然有机质（NOM：Natural Organic Matter）等物质在短时间内快速溶解和运移,使滴水中元素含量增加;但随着降水增多带来的稀释作用,使得滴水/石笋中Mg,Sr和Ba等元素含量降低,因此,单一元素的解译较为复杂;② 但基岩/溶液中元素溶解和沉积的差异,导致元素相对含量的变化,使得元素X/Ca比值对外界环境的响应具有同一性,尤其是Mg/Ca和Sr/Ca比值：在干旱条件下,降水减少导致方解石先期沉积（PCP：Prior Calcite precipitation）作用增强,使Mg/Ca和Sr/Ca比值增大。但目前存在着一些问题：① Mg/Ca和Sr/Ca比值变化对强降水事件的响应并不明显,可能与新、老水混合及元素溶解过程中的溶解比例差别不大有关;② 多源、多期混合水源会导致洞穴滴水元素对极端事件响应减弱;③ Mg/Ca和Sr/Ca的变化为解释δ18O的“雨量效应”及“源效应”提供了见解,但元素变化能否反映季风强度的变化,仍有待进一步的研究。基于以上认识,笔者提出开展更加系统的大气—土壤—包气带—洞穴的监测;开展更高分辨率、更长时间尺度的洞穴监测;开展多区域、多洞穴系统对比研究来更加深入地开展洞穴石笋元素研究。     

黄土高原古气候变化定量重建的新进展

中国黄土- 红黏土沉积是可与深海沉积媲美的陆相沉积载体,记录了晚新生代东亚大陆气候环境变化历史。基于中国黄土的多种理化指标,重建了黄土高原地区构造- 千年尺度东亚季风变化历史,为探讨区域与全球气候的联系提供了关键证据。近年来,黄土高原古气候变化研究逐步从定性描述拓展到定量重建,本文旨在回顾基于中国黄土定量重建古温度和古降雨变化取得的重要进展。首先,梳理了古气候要素定量重建的指标和方法,古温度重建指标包括植硅体、碳酸盐耦合同位素、微生物脂类代用指标等;古降水变化敏感指标包括磁化率、白云石/方解石含量、生物微钙体Sr/Ca比值、有机碳同位素以及10Be等。然后,汇总了典型黄土剖面定量重建的古气候变化序列,分别从构造、轨道及千年时间尺度上探讨了古温度和古降雨的变化特征。结果表明,基于生标重建的不同时间跨度的土壤古温度变化序列,在冰期—间冰期尺度上的波动特征基本一致,但在冰盛期—冰消期时段出现了增温超前现象,说明陆地植被对土壤温度变化有重要调制作用。然而,不同指标重建的降水变化幅度差异较大,主导周期也存在差异,说明定量重建降水变化仍有较大挑战。最后,简要总结了黄土高原古气候定量重建存在的问题,明确了区分温度和降水季节性变化的重要性,指出加强地质记录与模拟结果的对比同化,将有助深化对多尺度季风变化动力学的理解。     

生物壳体Sr／Ca、Mg／Ca、^87Sr／^86Sr比值在恢复古气候、古环境中的应用—以小渡口剖面为例

生物壳体的Sr/Ca、Mg/Ca比值能反映其沉积水体的Sr/Ca、Mg/Ca比值，在一定条件下反映水体的盐度、温度，并分别与宿生水体的盐度、温度呈正比关系。生物壳体的^87Sr/^86Sr比值是恢复盆地古水文条件的一种重要手段。本文以著名的泥河湾盆地小渡口剖面的第28层为实例，力图通过对有孔虫、介形虫、腹足类生物壳体Sr/Ca、Mg/Ca比值与^87Sr/^86Sr比值的对比研究，并结合前人所作的中更新世古地理特征研究，来恢复生物壳体沉积时泥河古湖水的温度、盐度，进而进行古气候、古环境的恢复。研究结果表明：在0.97-0.94Ma间，古泥河湾湖为一陆相湖泊，湖水的温度、盐度变化趋势相吻合，均呈低－高－低的演化特征，可能对应着盆地水体的扩展－退缩－扩展变化。其中，在0.96-0.95Ma间，古泥河湾湖具有较高的温度、盐度特征。     

弱的早更新世间冰期东亚夏季风——来自黄土高原古土壤层中酸溶相元素的证据

在过去的暖期,东亚夏季风的强弱变化受到广泛关注,例如暖的早更新世间冰期时期(1. 6~2. 6 Ma).本文利用黄土高原洛川和赵家川剖面古土壤层中酸溶相元素的分布及其比值去重建早更新世间冰期时期东亚夏季风强度变化.结果显示酸溶相中以Ca元素(平均2. 6%)为主, Mg元素(平均1116. 5 mg/kg)次之, Sr元素(平均49. 5 mg/kg)和Mn元素(平均47. 6 mg/kg)最低.它们的含量在早更新世较高,中晚更新世时期较低,而Mg/Ca、Sr/Ca和Mn/Ca摩尔比值则呈现相反的变化.这些元素的分布及相应比值的变化受东亚夏季风控制,主要反应季风降水的变化.两个剖面古土壤层中元素及其比值均指示暖的早更新世间冰期时期黄土高原地区东亚夏季风较弱,中晚更新世间冰期时期夏季风较强,该结果与过去许多东亚夏季风重建记录接近.我们的研究结果也支持早更新世弱的赤道太平洋沃克环流导致弱的东亚夏季风这一假说.     

南海神狐海域Site 4B沉积物地球化学特征及其对甲烷渗漏的指示意义

前人对Site 4B站位海底浅表层沉积物的研究显示该站位历史上可能存在甲烷渗漏事件。为研究该站位的甲烷渗漏历史,分析了Site 4B站位柱状沉积物的元素地球化学特征,及沉积物中Mg/Ca和Sr/Ca比随深度的变化规律以及自生碳酸盐矿物的分布特征。元素相关性分析表明:研究区Ca、Sr等碳酸盐相关的元素极有可能来自于与甲烷渗漏有关的自生碳酸盐。结合沉积物的粒度特征,认为Site 4B站位在15.78 ka B.P.之前泥火山活动造成甲烷渗漏,且甲烷渗漏速率具有增大—减小的周期性变化特点。研究站位在24.15 ka B.P.、27.47 ka B.P.、31.05 ka B.P.具有相对较高的甲烷渗漏速率,且在31.05 ka B.P.达到最大值。研究结果对探明南海北部的甲烷渗漏历史具有重要的意义。     

Constraints on paleowater dissolved loads and on catchment weathering over the past 16 ka from Sr/Sr ratios and Ca/Mg/Sr chemistry of freshwater ostracode tests in sediments of Lake Constance, Central Europe

Sr isotope and Ca/Mg/Sr chemical compositions of freshwater ostracode tests separated from a sediment core represent the last 16 ka of sedimentation in Lake Constance, Central Europe. The chemical evolution of the paleowater's dissolved load of Lake Constance was estimated by correcting the ostracode data for Ca/Mg/Sr fractionation due to biogenic calcification. Since the Late Pleistocene deglaciation, the Ca/Sr molar ratios of paleowaters increased systematically from about 100 (a near marine signature) to about 200. Ca/Mg molar ratios varied in the range of 1–25. The ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios indicate Late Pleistocene paleowater compositions of 0.7086–0.7091, significantly more radiogenic than present day waters (0.7085). Sr isotopes and Ca/Mg/Sr chemical data together show that weathering of Mesozoic evaporites consistently dominated the dissolved Sr load (80–90%). Carbonate and silicate weathering were less important (1–10%). Trends of Sr dissolved loads were therefore not related to Mg which was mainly mobilized by carbonate weathering. Biotite weathering was an important source of radiogenic Sr in the paleowaters. The short-term release (duration about 600–800 years) of radiogenic Sr during glacier retreat started 15.2 ka ago and was due to enhanced biotite weathering at the glacier base. Long-term release of radiogenic Sr was due to biotite weathering in glacial soils and silicate rocks, and has gradually declined since the Late Pleistocene/Holocene transition.     

习水县岩溶水系统ρ(Sr2+)、ρ(Sr)/ρ(Ca)、ρ(Sr)/ρ(Mg)分布特征及其应用

通过对流域内不同类型水取样分析,发现流经不同岩层的地下水具有不同的ρ(Sr2+)、ρ(Sr)/ρ(Ca)、ρ(Sr)/ρ(Mg)值.一般来说,流经砂岩层的基岩裂隙水ρ(Sr2+)低,而ρ(Sr)/ρ(Ca)、ρ(Sr)/ρ(Mg)值较高,当砂岩中的基岩裂隙水受到灰岩岩溶水或煤系地层水补给时,其ρ(Sr2+)、ρ( Sr...     

青藏高原湖泊水化学与盐度的相关性初步研究

本文综合分析了青藏高原地区400多个湖泊的水化学成分(Mg2+、Ca2+、Sr2+、Sr/Ca和Mg/Ca)与湖水盐度的相关关系,以及这种关系随着湖水变化(不同采样时间和采样点以及蒸发实验)而产生的变化规律。认为:在青藏高原湖泊中,Mg2+与盐度具有较为稳定的正相关关系,而Ca2+、Sr2+、Sr/Ca以及Mg/Ca与盐度的相关性较弱且不稳定。而在特定的水化学类型的湖泊中,碳酸盐型湖泊的Mg2+、Ca2+以及Mg/Ca与盐度均没有明显的相关性。硫酸盐型湖泊中Mg2+和盐度呈现较高的正相关关系,而Ca2+以及Mg/Ca与盐度的相关性仍很弱。而在氯化物型湖泊中,Mg2+与盐度呈更强的正相关关系,Ca2+与盐度也呈一定的正相关关系,而Mg/Ca与盐度的相关性依然很弱。在特定的单个湖泊中,Ca2+以及Mg/Ca与盐度的相关性仍然不稳定或很弱,而Mg2+与盐度仍然保持明显的正相关关系。在青藏高原利用湖相沉积恢复特定湖区古环境演化序列的时候,Mg2+浓度是湖水古盐度一个较好的转换指标,而在应用Mg/Ca这一指标时应谨慎。     

利用富钴结壳碳酸盐基岩有孔虫矿物标型重建古海洋温度

重建古海洋海表温度(SST),是研究地质历史时期气候变化控制过程的关键。组成有孔虫化石的矿物Mg/Ca值是海水温度的可靠代用指标,是重建古海洋SST的一个非常好的手段。麦哲伦海山区的富钴结壳和基岩中普遍存在有孔虫化石,这对重建该区的SST有重要意义。利用LA-ICP-MS测得西太平洋麦哲伦海山区富钴结壳碳酸盐基岩中8颗浮游有孔虫化石Globigerinoides sacculifer的Mg/Ca值为3.84±0.36(mmol/mol),通过线性公式:T(℃)=2.898Mg/Ca(mmol/mol)+13.76及已有的定年数据,得到0.91Ma±西太平洋麦哲伦海山区海表温度为24.9+1.1/-1.0℃,未能检索到前人关于该区0.91Ma±前海表温度数据。     

16ka以来青海湖湖相自生碳酸盐沉积记录的古气候

研究了青海湖沉积物碳酸盐的组成、来源及其同湖水物理化学性质的关系,建立了文石饱和指数同温度和湖水Mg/Ca比值（可指示盐度）的关系,利用碳酸盐的组成探讨了青海湖16ka B.P.以来的古气候环境演化过程。结果表明,青海湖沉积碳酸盐大都是自生的,16ka B.P.以来沉积碳酸盐以文石为主。文石的高含量时段同暖湿气候相对应,低含量则同冷干气候相对应。15.2ka B.P.为末次冰期盛冰阶进入晚冰期的界限,晚冰期气候的冷暖波动频繁,幅度较小,13.4-13ka B.P.,11.6-12ka B.P.和11-10.4ka B.P.之间的冷颤动分别相当于老仙女木、中仙女木和新仙女木事件,12－13ka B.P.和11.6-11ka B.P.之间的暖期则分别对应于博令和阿勒罗得暖期。全新世初期（10.4-10ka B.P.)白云石含量的突然增高和文石的消失,可能同淡水快速补给前期盐度较高的湖水有关,反映了全新世开始时气温和降水的增加具有突变性的特点。全新世大暖期的鼎盛期,即6.7ka B.P.左右时湖水的盐度较低。6.7-4ka B.P.为气候转型过程中的冷暖和干湿的快速波动期。4ka B.P.以后碳酸盐含量急剧降低,气候逐步向冷干化方向发展。