湖光岩玛珥湖沉积物硅藻硅同位素环境示踪

硅是硅藻生长所必需的养分,硅藻在生长过程中从水体吸收主要以硅酸(H_4SiO_4)形式存在的溶解硅.硅藻δ~(30)Si_(distom)可反映硅藻吸收硅酸比例的变化,进一步可以反映湖区气候与环境变化.为探索湖泊沉积物硅藻δ~(30)Si_(distom)在指示湖泊古环境方面的潜力,我们测定了湖光岩玛珥湖沉积物硅藻硅同位素变化.研究结果表明,沉积物δ~(30)Si_(distom)变化与生物硅和有机碳含量变化呈显著相似性,可作为一种有效的古环境代用指标.同时,与已有温度记录的对比分析表明,两者具有很好一致性.较高的如δ~(30)Si_(distom)指示了温度较高的气候条件下硅藻对硅酸的利用率较高;当δ~(30)Si_(distom)较低时,对应着在温度较低的气候条件下硅藻对硅酸的利用率较低.目前,热带陆地区域古气候重建的方法中可用的温度代用指标很少,此项研究证明了δ~(30)Si_(distom)是一种很有潜力的古环境代用指标,有望在低纬度地区古温度重建中发挥重要作用,值得进一步深入研究.     

湖光岩玛珥湖全新世时期沉积物碳氮同位素组成的环境指示意义

通过对湖光岩玛珥湖沉积物的TOC,TN,δ13CTOC,δ15N和s-ratio的研究,作者重建了全新世期间湖泊初级生产力的变 化,从而揭示了湖光岩地区全新世气候演变历史。早全新世时期（10 400~6100 yr BP）,高值的TOC,TN,δ13CTOC和低值 的δ15N,s-ratio指示了高水平的湖泊初级生产力,反映温暖湿润的气候条件; 8500~7400 yr BP期间,δ15N出现最低值,同时 TN出现高值,表明可能受了固氮蓝藻的影响,指示该段时间季风减弱,可能为对应着8.2 ka事件;中全新世期间（6100~ 3600 yr BP）,TOC,TN和δ13CTOC下降,s-ratio上升,指示湖泊生产力下降,气候逐渐向冷干转变;晚全新世期间（3600 yr BP至今）,TOC和TN继续下降,δ13CTOC处于最低值,s-ratio达到最大值,代表季风最弱的时期和湖泊生产力持续降低。全新 世湖泊生产力的逐渐下降反映了季风的逐步减弱,而驱动因素则是北纬30°太阳辐射的减少。在~1000 yr BP以后,δ13CTOC与 δ15N表现出不同于全新世演化趋势的异常,可能指示人类活动的加剧,尤其是烧荒开田对沉积物的影响。     

湖光岩玛珥湖火山灰的成分及其来源

湖光岩玛珥湖沉积物中的火山灰保存了其原始形貌、原生的沉积和成分特征,是进行岩芯沉积物对比和定年的理想材料之一。除了对火山灰进行常规的定年外,通过精确测定火山灰中玻璃碎屑(玻屑)的成分,并与已知时代的火山喷发物成分对比确定火山灰的年龄已成为火山灰年代学研究的重要领域之一,因为它能够区分年龄差别在同位素定年误差之内的数层火山灰。本文利用电子探针分析了湖光岩玛珥湖岩芯火山灰中玻屑的成分,经与全球年龄已知火山喷发物的成分对比和分析,认为该火山灰的年龄为74000aB.P.,在此基础上,讨论了湖光岩玛珥湖岩芯74000aB.P.以来沉积速率的变化趋势。     

1200年来湖光岩玛珥湖高分辨率元素地球化学记录

本文运用同步辐射X射线荧光光谱原位微区分析方法对湖光岩玛珥湖湖泊沉积物进行了分析,以核素测年(137Cs、210Pb和AMS 14C)数据为时间标尺,获得了1200年来Ti、Fe、Cu、Zn、Rb和Br等元素含量的高分辨率数据.Br元素含量与当地气象记录降水量变化大致呈正相关,可能说明区域降水是Br元素含量变化的主要影响因素.对1200年来Br元素含量的谱分析结果表明,Br元素含量变化的准周期分别为:1.5a、1.9～2.0a、2.1～2.6a、2.9～3.0a、374～442a和221～256a.其中,年际准周期变化可能与厄尔尼诺相关,而百年尺度的变化可能与太阳活动有关.从Ti元素含量与器测数据对比来看,Ti元素含量较高的时期也对应于降水量较大的时段,降水增加可能有利于碎屑物的搬运,但植被覆盖度、粒度效应等因素对沉积物中Ti元素存在正-负反馈机制.     

湖泊沉积生物硅的测定与应用:以湖光岩玛珥湖为例

在国外实验方法基础上,初步建立了湖泊沉积生物硅实验室测定方法,硅胶模拟实验表明,该方法准确可靠,沉积样品重复测试显示测量平均偏差小。利用此方法,首次分析了我国雷州半岛湖光岩玛珥湖Ｂ孔部分岩芯生物硅含量,结果显示,生物硅敏感地记录了末次冰消期古季风气候的变化,揭示了快速变化的ＢΦｌｌｉｎｇ－ＡｌｌｅｒΦｄ－Ｙｏｕｎｇｅｒ Ｄｒｙａｓ气候事件,表明了低纬度湖泊沉积生物硅也是一个理想的古气候替代指标。     

湖光岩玛珥湖溶解氧的时空分布特征及其影响因素

为探讨湖光岩玛珥湖溶解氧(DO)的时空分布规律及其影响因素,分析了自2015年10月至2016年9月玛珥湖DO的垂直分布及其季节变化特征,并讨论了各环境因子对水体中DO时空分布的影响。结果显示,玛珥湖的DO以及各环境因子的垂直分布均具有明显季节性差异。夏秋季表层和底层DO差值高于冬春季。冬季,DO值总体较高,垂直方向的分布较均匀。夏秋季节,水深较深的区域出现明显的"氧跃层",并在底层存在DO的低值区。不同区域,各层次水体中溶解氧含量的季节变化与表层相似,最大值出现在冬季(2月份),最小值出现在夏季。相关性分析显示,夏季水温及水温热力分层是影响DO含量的关键因素,同时DO含量受到浮游植物活动的影响。     

末次冰消期热带湖光岩玛珥湖古季风变化记录

末次冰消期热带湖光岩玛珥湖沉积物高分辨率的生物硅、总有机碳、总氮和总氢等有机地化指标记录显示了一系列百年至千年尺度的快速变化 ,表明季风环流系统运行的强烈不稳定性。这种不稳定变化与格陵兰冰芯记录的气候事件相比较 ,表现出一定的遥相关 ,但也表现出了末次冰消期初始转暖低纬度区超前高纬度区的显著不同 ,这种变化可能与低纬度区热带水文循环的驱动作用相关     

末次冰消期带湖光岩玛珥湖古季风变化记录

末次冰消期热带湖光岩玛珥湖沉积物高分辨率的生物硅、总有机碳、总氮和决氢等有机地化指标记录显示了一系列百年至升年尺度的快速变化,表明季风环流系统运行的强烈不稳定性,这种不稳定性变化与格陵兰冰芯记录的气候事件相比较,表现出一定的遥相关,但也表现出了末交肖期初始转暖低纬度区超前高纬度区的显著不同,这种变化可能与低纬度区热带水文循环的驱动作用相关。     

湖光岩玛珥湖非残渣态Rb/Sr比值研究及其古气候意义

湖泊沉积物Rb/Sr比值变化主要受控于Sr含量的变化,而真正反映流域化学风化强度的主要是迁移至集水盆地(湖泊)的溶解态Sr2+,在沉积物中主要以碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态等形式存在.通过对不同赋存状态的Rb/Sr比值与相应的Sr含量之间相关关系的对比分析发现,沉积物非残渣态Rb/Sr比值更好地反映了流域化学风化.根...     

湖光岩玛珥湖近2000年来炭屑沉积通量的变化与人类活动

广东湛江地区湖光岩玛河湖为一封闭淡水湖,湖水面积约2.31km2,汇水盆地面积3.5km2,最大水深22m.我们对该湖A孔长258cm的沉积物的炭后沉积通量进行了初步研究。     

末次盛冰期和全新世大暖期湖光岩玛珥湖沉积记录的正构烷烃和单体稳定碳同位素分布特征及其古植被意义

通过对湖光岩玛珥湖钻孔沉积物中正构烷烃的分析以及高碳数正构烷烃单体化合物稳定碳同位素(δ13C)的测定,重点探讨末次盛冰期和全新世大暖期湖光岩玛珥湖古植被状况及相关的古气候特点。结果显示:沉积物中正构烷烃整体呈现以高碳数为主的组成特征,在nC25~nC33范围内存在显著的奇碳优势。高碳数正构烷烃的分布特征表明在末次盛冰期湖光岩地区以草本植物为主,气候相对冷而干燥; 全新世大暖期,木本植物减少,草本植物相对增多,气温较高且湿润,有利于草本植物发育。长链正构烷烃的δ13C 值揭示在21.1~5.5kaB.P.间,湖光岩地区陆地植被为C3/C4植物混合格局,但总体上以C3植物为主。末次盛冰期,气候干旱,整体上以C4植被为主; 全新世大暖期,湖光岩地区陆地植被以C3植物占主导,当时的气候温暖湿润,有利于C3植物发育。     

全新世低纬地区古环境演化与北大西洋之间的联系——以湖光岩玛珥湖元素和元素比值记录为例

通过湖光岩玛珥湖沉积物高分辨率的Fe/Mn比值、Rb/Sr比值、Sr元素强度和550℃烧失量的研究,重建了湖光岩地区全新世以来的古环境演化历史,即：早全新世是气候适宜期,气候温暖湿润,中、晚全新世开始气候逐渐干旱化。这种气候演化模式体现了全新世季风演化的全球性。湖光岩玛珥湖沉积物反映的全新世以来的冷暖变化事件与北大西洋...     

玛珥湖与纹泥年代学

火山活动是影响全球变化的重要因素之一，玛珥湖和纹泥年代学是近年来古气候研究的新领域。玛珥湖由于其独特的封闭性及其物化条件，使之成为古环境变迁信息的理想载体。纹泥年代学是高分辨率研究过去全球变化的重要手段。玛珥湖的现存状态可以分为空型、湖型、沼泽型和干枯型。纹泥是某些玛珥湖中比较常见的一种沉积构造，它的形成需要一种精细的平衡。硅藻作为纹泥的一个重要组成部分，对光量、温度和各种无机盐反应敏锐，具有重要的古环境意义。能否制作完好的沉积物薄片是纹泥年代学成功与否的关键，本文对纹泥年代学的具体操作方法做了扼要介绍。中国有广泛的火山分布，其中不乏玛洱湖的存在，对之进行详细研究，不仅可以获得可与黄土、冰芯和深海岩芯相媲美的古气候序列，而且可以解决古气候学中某些难题。     

玛珥湖古气候环境研究进展

玛珥湖特有的沉积环境为发育和保存长时间尺度、高分辨率气候和环境记录提供了理想场所,其沉积物为过去全球变化研究提供了理想的研究材料。国际玛珥湖沉积与环境研究的进展在解决一些重要的古气候问题方面显示出了巨大的潜力。近年来,我国也在玛珥湖纹层和沉积物的多学科、多指标综合研究方面取得了有意义的成果。本文就玛珥湖在纹层年代学、火山灰年代学、磁性地层学方面的研究以及古气候、古环境重建方面取得的研究成果做简要的介绍。     

玛珥湖与过去全球变化研究

古气候变化突变事件和气候周期的发现将过去全球变化研究推进到了高分辨率的新阶段。玛珥湖在形成和保存高分辨率气候环境记录方面具有独特的优势,玛珥湖研究所取得的重要成果也显示了在过去全球变化研究方面的巨大潜力。简要回顾了玛珥湖的研究历史,从纹层、年代学、多学科多指标综合研究等方面概括了国际玛珥湖沉积与环境研究的若干进展,并介绍了我国在玛珥湖研究方面的发展情况。     

中国玛珥湖及其研究意义

随着全球变化研究的深入,科学家们认识到古气候变化除轨道尺度的冰期/间冰期旋回之外还存在年代际-千年尺度的高频变化和突变事件。要认知这些变化,古气候记录的时间分辨率要达到"年-年代际"。因此,寻求时间跨度长、连续性好、信息丰富的高分辨率记录是过去全球变化研究面临的主要任务之一。玛珥湖为火山射汽喷发形成的封闭湖泊,由于其独特的形成机制及水文背景,使其能够提供数万年乃至几十万年连续稳定的沉积记录,是高分辨率古气候、古环境变化研究的重要对象。中国玛珥湖得天独厚,从热带到寒温带均有分布,为系统研究中国不同气候区各种时间尺度古气候变化规律提供了理想材料。本文基于中国玛珥湖的分布及沉积特征,探讨玛珥湖沉积记录能够为古全球变化研究做出怎样的贡献,解决什么科学问题,具体包括以下三个方面的内容:(1)在轨道尺度上,精确定位现代气候在地质历史中的位置是未来最具挑战性的科学问题之一。我国热带地区玛珥湖沉积物跨越了至少4个冰期-间冰期旋回,能够为理解冰期驱动机制、下一次冰期来临、高低纬关联等关键科学问题提供多学科数据;(2)千年尺度古气候变化,其成因可能源于不同的动力学机制,是气候系统对各种外部和内部驱动因子响应的结果,因此千年震荡可能存在明显的时空差异。集成不同气候带的玛珥湖沉积记录将为理解千年震荡规律及其驱动因子做出贡献;(3)年-年代际气候变化是预测未来气候变化的基础,PAGES、IPCC以及PAGES-Asia 2K均将过去2千年来气候变化作为预测未来几十年至百年尺度上重大全球变化的背景,并为此构建全球数据体系,玛珥湖沉积特别是纹层沉积记录能够填补某些地区高分辨率数据的空白。     

玛珥湖高分辨率古环境研究的新进展

玛珥湖的形成机制和特点不同于一般的火山口湖,其特有的沉积环境是发育和保存高分辨率气候记录的理想场所。近年来国外的玛珥湖研究在解决一些重要的古气候问题方面显示出巨大潜力。中国玛河湖分布广泛,中国科学院地质研究所最近对湖光岩玛珥湖的研究已经获得了初步成果。加强中国玛珥湖的研究,从不同地区玛珥湖的沉积物中获取高分辨率的气候变化信息,无论是对于研究东亚地区长期气候环境变迁历史,还是短期的人类活动与环境演变的关系,必将会取得非常有意义的成果。     

湛江湖光岩玛珥湖沿岸植物正构烷烃分布特征及其H同位素组成

从湛江湖光岩玛珥湖沿岸随机采集主要的草本和木本植物,分析其叶蜡正构烷烃分布特征及单体H同位素(δ²H)。结果表明,湖光岩玛珥湖沿岸植物叶蜡正构烷烃主要由长链烷烃(n-C₂₉～n-C₃₁)组成,具有明显的奇偶优势;平均碳链长度(ACL值)与碳优势指数(CPI值)呈负相关关系;不同种类植物之间的正构烷烃δ²H值差异明显,木本植物正构烷烃的δ²H值(-247‰～-107‰)比草本植物(-222‰～-94‰)低,可能与它们的内在特性和所利用的土壤水深度有关。通过对比不同生境下低、中、高纬度地区湖泊沿岸植物叶蜡正构烷烃δ²H值发现,低纬度热带、亚热带地区的植物叶蜡正构烷烃具有更长的链长和更高的δ²H值,但植物与降水之间的δ2H分馏值随纬度变化相对恒定(约-120‰),说明湖泊生境沉积叶蜡正构烷烃单体δ²H值是具有较大潜力的古水文代用指标。     

四海龙湾玛珥湖沉积物中碱流质火山灰的来源及其意义

四海龙湾玛珥湖位于东北新生代龙岗火山区内,在玛珥湖沉积物距湖底69-70cm处分离出新鲜的火山灰,根据火山灰产出的层位、原生沉积特征、形貌和碱流质化学成分特征,属于长白山天池火山公元1199-1200年大喷发的产物,这一结果不仅表明天池火山历史时期大喷发的规模比原来估计的还要大,并且为建立千年以来四海龙湾沉积物及古气候演化的时间标尺提供了依据。     

热带玛珥湖沉积物的磁组构特征及对湖水动力条件的指示

热带玛珥湖湖水动力条件的变化,是反映区域有效降雨量的重要指标,为探测有效降雨的时空分布特征及其机制提供了良好的基础素材。对位于雷琼半岛的双池岭和湖光岩两个玛珥湖进行沉积物磁组构的分析,结果表明尽管湖泊沉积物磁面理发育、磁线理值很小,玛珥湖的水动力条件比较微弱,但各向异性度P 和水流速度函数Fs 呈现向上递减的长期趋势,与湖泊草本植物孢粉含量向上增加、有机碳含量减低、沉积物颜色从黑褐色向青灰色过渡的特征一致,反映了大约9cal.kaB.P.以来,华南区域有效降雨量逐渐增加、湖水平面上升的过程。这种变化的机理可能是当夏季风减弱时,热带辐合带(ITCZ)南移、ENSO活动加强的结果。