土壤次生碳酸盐碳氧稳定同位素古环境意义及应用

土壤次生碳酸盐碳氧稳定同位素特征是反映古气候与古环境的重要代用指标,其碳氧稳定同位素组成分别受土壤CO2中C同位素组成和大气水的O同位素控制。在一定深度的土壤中,土壤次生碳酸盐δ^13C就主要受当地植物类型(C3植物和C4植物等)控制。土壤次生碳酸盐样预处理中剔除土壤中原生碳酸盐以及有机物污染尤为重要。土壤中次生碳酸盐C、O稳定同位素地球化学在土壤发生学、古气候恢复、古生态重建以及全球变化研究中应用日益广泛,但解译时可能受应用年代范围、成岩作用、原生和次生碳酸盐混杂、土壤碳酸盐多元发生等因素影响,其应用机理和范围还需进一步探讨。     

湖泊沉积物碳酸盐碳、氧同位素研究进展

湖泊沉积物自生碳酸盐碳、氧同位素已经大量地应用在古气候、古环境研究中。本文综述了碳酸盐碳、氧同位素指标的主要啦制因素、指标的环境指示意义,举例说明了碳氧同位素指标在古气候研究上的应用,指出了其存在的问题与不足,展望了在古气候应用上的前景,认为氧同位素是定量古气候参数的最有效指标之一。     

不纯碳酸盐碳氧同位素组成的在线分析

利用 GV IsoPrime(R)Ⅱ型稳定同位素质谱仪测量不纯碳酸盐样品的碳氧同位素组成,这些样品是用国家碳酸盐碳氧同位素一级标准物质 GBW04406与去除了碳酸盐的沉积物混合配制而成的, CaCO3含量在 2%～ 90%之间.结果显示 ,δ 13C内部精度为 0.002‰～ 0.005‰ (1σ ),δ 18O内部精度为 0.003‰～ 0.009‰ (1σ ),与测量所得的纯 CaCO3国际国内标准物质结果的内部精度范围一致,且外部精度达到仪器的指标要求,同时 ,不同 CaCO3含量样品的δ 13C和δ 18O的测量值 (测量平均值:δ 13C =-10.932‰± 0.021‰,δ 18O=-12.483‰± 0.054‰; 1σ )也在误差允许范围之内与 GBW04406推荐值 (δ 13C=-10.85‰± 0.05‰, δ 18O =-12.40‰± 0.15‰ ; 1σ )一致.可见碳酸盐的含量并不影响其碳氧同位素组成的分析结果,所以在线分析不纯碳酸盐的碳氧同位素组成是可行的,在线分析不纯碳酸盐样品的碳氧同位素组成之前应先对样品中碳酸盐含量进行大致估计,根据碳酸盐含量高低来确定样品用量以达到最佳分析效果.     

不同粒级黄土-古土壤中碳酸盐碳氧稳定同位素组成及其古环境意义

从黄土高原中部洛川和环县两个剖面选取若干黄土和古土壤样品，分为三种粒级（＞45μm、2－45μm、＜2μm），挑出＞45μm粒级中的根状结核与蜗牛壳化石碎片，分别测定δ^13C和δ^18O值。结果显示，两个剖面不同粒级组分的δ^13C和δ^18O值表现出相似的分布规律。洛川剖面的根状结核和蜗牛壳与分粒级样品中的＜2μm粒级中碳酸盐的δ^13C和δ^18O值最为接近，处于相同的区域内；而＞45μm粒级中的δ^13C和δ^18O值与其他样品有明显的差别。因此，可以认为黄土－古土壤中＜2μm粒级中所含的碳酸盐可代表成镶碳酸盐，其蕴涵的地球化学信息可用以重建成壤时的古气候和古环境条件。     

三水盆地古近系湖相沉积岩的氧、碳同位素地球化学记录及其环境意义

三水盆地古近系莘庄组顶部至土布心组红岗段的全岩碳酸盐稳定同位素分析结果表明其形成期间经历了多次环境变迁。根据碳酸盐氧、碳同位素比值及其相互关系的变化,可识别三次海水入侵期。其时δ18O值大幅度向正值漂移。而由于受有机质降解的影响,相应时期的δ13 C均表现为低值。在不直接受海洋影响的湖相沉积阶段,δ18O与δ13 C的相关程度虽然未达到典型的封闭型湖泊水平,但仍呈现一定的正相关变化 (r =0.6 5 ),表明其湖水滞留时间较长。而频繁出现的石膏薄层沉积也指示湖盆的封闭性较好。这些均表明这一时期的三水盆地可能是一周期性封闭型湖泊。其稳定同位素组成主要受制于蒸发量/降雨量平衡的变化。而δ13 C比值往往还受有机质活动的控制,更多的是反映有机质生产力、埋藏与降解率。     

湖相碳酸盐氧碳同位素的相关性与生油古湖泊类型

对山东东营盆地和南海珠江口盆地早第三纪生油层中的湖相碳酸盐氧碳同位素进行了分析。结果显示，前者δ^18O多为负值，δ^13C基本为正值，两者之间相关性强，相关系数大于0．8，而后者δ^18O和δ^13C均为负值，两者不相关。通过与现代湖粕碳酸盐氧碳同位素特征的比较，得出东营盆地早第三纪生油湖泊为封闭型咸水或半咸水湖，珠江口盆地早第三纪生油湖泊为开放型淡水湖，这一结论与两盆地生油层的沉积学和古生物学证据相一致，说明利用湖相碳酸盐氧，碳同位素的特征及其相关性可以判断生油古湖泊的类型。δ     

湖泊沉积碳酸盐氧同位素影响因素的定量评估

湖泊自生碳酸盐 δ18O是重建湖泊演化历史的重要代用指标, 然而由于湖泊沉积物质来源的多元性和沉积过程的复杂性, 所获沉积物碳酸盐的 δ18O往往具有多解性。在嘎顺诺尔古湖相沉积小狐山剖面, 其剖面590~500cm层段湖泊沉积物碳酸盐矿物中的方解石逐渐被白云石取代, 同时碳酸盐 δ18O呈现异常偏重趋势, 其幅度达6.1 ‰。本文以此为例, 通过对沉积物碳酸盐矿物类型和碳酸盐 δ18O的分析, 结合沉积物粒度、TOC和有机碳同位素等代用指标, 对碳酸盐 δ18O的影响因素进行了定量评估。对小狐山剖面而言, 结果显示湖水蒸发浓缩效应和碳酸盐矿物相变均会导致碳酸盐 δ18O发生变化, 其中碳酸盐矿物相变引起的分馏作用是影响 δ18O发生非环境效应的最主要因素之一。小狐山剖面沉积物中白云石较方解石富集 δ18O约7.65 ‰ ~11.02 ‰, 由此估算白云石与方解石之间的分馏作用可以解释 δ18O波动约70%。本文研究结果揭示了自然条件下生成的不同碳酸盐矿物相变存在氧同位素分馏, 在进行古环境重建的过程中必须对此进行重视和评估。     

海南岛万泉河口沉积物有机碳、 氮同位素的特征及其环境意义*

对海南岛万泉河口沙美内海柱样K3和K4沉积物进行生物地球化学指标总有机碳(TOC)、总氮(TN)、有机碳同位素(δ¹³ C)、氮同位素(δ¹⁵ N)的分析,以及²¹⁰ Pb定年了解其近代变化特征,追踪沉积物有机质来源的变化,提取沉积环境演变及人类活动的信息。K3中TOC的变化介于0.51 ％ ~1.12 ％ ,K4变化介于0.43 ％ ~1.49 ％ ,而其随时间的变化反映了流域内人类活动的历史。17世纪TOC含量明显增加记录了明末清初开始流域内广泛种植农作物的活动,19世纪以来TOC含量逐渐增加,至现代达最高值,对应了工业革命以来人类活动的增强。K3和K4的δ¹³ C值变化分别在-24.38 ‰ ~-21.02 ‰ 之间和-24.74 ‰ ~-20.17 ‰ 之间,δ¹⁵ N值变化分别在2.20 ‰ ~4.62 ‰ 之间和2.39 ‰ ~5.02 ‰ 之间,映证了本区沉积物有机质是陆源物质和海洋物质混合的特点。明末清初开始流域内广泛种植玉米等农作物造成δ¹³ C值增加和δ¹⁵ N值减少; 自19世纪以来至现在,该区的经济活动增加,人口的持续增长,尤其是近50年来化肥农药的大量使用,造成陆源输入的有机碳含量大幅增加,使δ¹³ C值减少和δ¹⁵ N比值增加。 δ¹³ C值自19世纪以来就逐渐变轻,说明陆源和海洋有机碳的比例发生了变化,较轻的陆源有机碳比例相对增加,较重的海洋有机碳比例相对减少,反映了玉带滩沙坝的增长、沙美内海封闭、海水交换作用减少的状况。C/N比值分别从底部的16.19和17.36到顶部减小为11左右,自19世纪以来呈明显减小的趋势也反映了沙美内海泻湖自生的藻类有机质供应越来越多,也说明了其逐渐封闭、水动力条件越来越弱,与外海的交换作用逐渐减少的状况。     

南中国海8KL岩芯氧同位素第6期以来的氧、碳稳定同位素记录与堆积速率研究

通过对南中国海重力活塞岩芯８ＫＬ的４个浮游有孔虫种和２个底栖有孔虫的δ１８Ｏ和δ１３Ｃ则定，发现浮游和底栖有孔虫种的氧同位素记录可清晰地划分出１８６Ｋａ以来的氧同位素的１-６期。浮游有孔虫的碳同位素记录了氧同位素１／２和５／６期界限处两个明显变轻的事件。反映了由冰期向间冰期过渡时存在着显著的中层水和底层水上涌现象。根据浮游有孔虫种的氧同位素组成判断，各浮游有孔虫种的生存深度由浅至深依次为，Ｇｌｏｂｉｄｅｒｉｎｏｉｄｅｓｒｕｂｅｒ（ｐｉｎｋ），Ｇ·ｒｕｂｅｒ和Ｇ．ｓａｃｃｕｌｉｆｅｒ。氧同位素地层学研究表明，南中国海冰期时的沉积速率和沉积通量要明显大于间冰期。     

碳酸盐中碳、氧同位素快速制样装置研制

介绍一种碳酸盐中碳、氧同位素快速制样装置。实验证明,该装置具有真空度好、使用方便、无污染、制样效率高、成本低的优点,所生成的二氧化碳具有高纯、分析结果准确、可靠等特点,完全能满足碳酸盐中碳、氧同位素分析的制样要求。     

胶东金矿床碳酸盐矿物的碳-氧和锶-钕同位素地球化学研究

对胶东四类金矿床(盆地边缘砾岩型、斑岩型-浅成热液型、石英脉型和破碎带蚀变岩型)矿石中的碳酸盐矿物开展了系统的碳-氧同位素和锶-钕同位素地球化学研究。研究结果表明，与宏观的成矿地质条件和矿床地质特征相对应，山东金矿床可能有亲岩浆岩和亲沉积盆地两个不同的成矿系统。前者包括斑岩型-浅成热液型、石英脉型和破碎带蚀变岩型三类金矿床，后者指盆地边缘砾岩型金矿床，二者具有不同的碳-氧和锶-钕同位素地球化学特征。山东亲岩浆岩系列的金矿床，其锶-钕同位素与同时代的幔源岩浆岩一致，碳同位素显示幔源碳和岩浆碳的特征，氧同位素则显示初生水与大气降水不同比例混合的可能性，因此有可能是以CO2为主、富合成矿金属的地幔流体与浅部下渗大气降水相互作用的结果。而与岩浆岩关系不密切、主要受盆地边缘断裂控制的盆地边缘砾岩型金矿床，其碳-氧和锶-钕同位素组成均较分散，可能主要与地壳浅部下渗大气降水对上地壳各种岩石淋滤萃取演化而成的成矿流体有关。     

岷江叠溪古堰塞湖沉积物碳酸盐碳氧同位素记录所揭示的古气候演化特征

距今近2万a来的古气候恢复越来越受到人们的重视，研究的方法途径也越来越丰富，利用沉积物碳酸盐碳氧同位素δ^18O、δ^13C值来反演古气候就是其中之一。文章利用古堰塞湖沉积物碳酸盐碳氧同位素记录对岷江上游叠溪古气候演化特征的初步研究表明，在距今约22000－9000年（约22KaBP-9KaBP)间该区古气候可分为7个阶段。各个阶段的古气候特征分别为：①约22kaBP-20kaBP，气候为冷干；②约20kaBP-17kaBP，气候为冷湿；③约17kaBP-14kaBP，气候为热干；④约14kaBP-13kaBP，气候为冷湿；⑤约13kaBP-11kaBP，气候为热偏干；⑥约11kaBP-10kaBP，气候为热干；⑦约10kaBP-9kaBP，气候为冷湿。     

硅酸盐岩中微量碳酸盐的碳氧同位素分析及其地球化学应用

硅酸盐岩中总是或多或少地含有一些微量碳酸盐，但是至今尚未对其碳氧同位素地球化学开展研究。本文建立了对硅酸盐岩中微量碳酸盐的碳氧同位素分析方法，并以大别山双河地区两种片麻岩为例，讨论了其地球化学应用。通过对比实验证明，微量法通常可将碳含量检出限降低至5μg/g。对大别山双河两种片麻岩中微量碳酸盐的碳氧同位素测量发现，黑云母副片麻与花岗质正片麻岩具有明显不同的特征。副片麻岩的碳含量较高，δ^13值为－4．5‰－0‰，批示其原岩为正常海相沉积环境，并与邻近大理岩原岩的灰岩沉积环境不同。正片麻岩的碳含量较低，δ^13值为－23．4‰－－2．1‰，反映出地表有机碳对岩浆岩原岩的混染。两种片麻岩中碳酸盐与硅酸盐全岩之间的氧同位素分馏既仍处于平衡状态，也有处于不平衡状态。不平衡分馏指示其受到过后期退变质流体的影响。不过，变质岩中微量碳酸盐的碳含量和碳机位素比值分析能够对原岩类型提供有效的区别。     

罗布泊中更新世以来盐湖碳酸盐碳氧同位素组成及其古环境意义

罗布泊是欧亚大陆腹地塔里木盆地东端的典型内陆干盐湖,中更新世以来在其北部尤其罗北凹地发育了巨厚的蒸发岩沉积是对全球变冷和青藏高原隆升的积极响应。通过对罗北凹地第一口深钻LDK01孔蒸发岩系中203个样品的自生碳酸盐含量、碳氧同位素测试与分析,讨论了罗布泊中更新世以来的古环境演化特征。研究表明:(1)δ~(18) O和δ13 C协同正向演化,但在蒸发作用强烈的干旱封闭湖泊中,流域降蒸比(P/E)的变化对湖泊水体δ~(18) O影响最为显著;(2)δ~(18) O和δ13 C周期性波动震荡特征,反映干湿交替的环境以及周缘水体对罗北凹地的补给;(3)罗布泊湖盆干旱加剧演化可能并非只受全球变化单一因素驱动,而是全球气候变化和高原隆升共同作用的结果。     

桂林洞穴滴水及现代碳酸钙(CaCO_3)沉积的碳同位素记录及其环境意义

经过前期(1995~2000年)及近2 a对桂林盘龙洞13个滴水点的2个水文年的滴水和现代碳酸钙沉积的动态监测,发现现代洞穴碳酸钙(CaCO_3)沉积有两种类型:①常年性滴水沉积碳酸盐,其δ~(13)C值记录了全年气候变化特征;②季节性滴水沉积碳酸盐,其δ~(13)C值记录了季节性气候变化特征.现代碳酸盐沉积监测和碳同位素分析表明,桂林盘龙洞外部峰体主要为C_3植物(几乎没有C_4植物),现代沉积碳酸盐的δ~(13)C记录显示.在夏半年,夏季风强、降水丰沛、生物的活动量大,现代碳酸盐沉积量大,δ~(13)C值则较偏负,平均为-13.13‰:现代碳酸盐的δ~(13)C全年平均值为-12.23‰,最负值达-14.5‰;而在冬半年,由于降水相对较少,新沉积碳酸盐的艿δ~(13)C值,显示稍有增加(或偏正),其δ~(13)C值为-10‰~11‰.此外,当在降大雨或暴雨后(无论是在夏半年或是在冬半年),滴水在滞后半个月或1个月后沉积形成的碳酸盐,其艿δ(13)C值显示突然偏负,主要反映的是降雨效应引起的CO_2效应的影响.     

长岭断陷火山岩储层内碳酸盐矿物碳氧同位素组成及其成因

碳酸盐矿物是火山岩储层内重要的矿物成分,长岭断陷火山岩储层内的自生碳酸盐矿物主要是方解石.本文通过对营城组储层内方解石矿物的碳氧同位素特征分析,探讨储层内碳酸盐矿物成因.研究表明,长岭断陷火山岩储层内方解石δ13 CV-PDB值范围为-12.7‰～0.4‰,δ18OV-SMOw值范围为3.8‰～12‰,具有高δ18O值.与方解石平衡的CO2碳同位素计算值范围较宽,为-16.0‰～2.2‰,表明其形成物质的多源性.在δ18 O-δ13C图解中显示,形成碳酸盐矿物的CO2来源于幔源-岩浆无机成因的CO2和有机质演化过程中产生的CO2,以无机成因CO2源为主.这些无机成因CO2、有机成因CO2和沉积有机质热演化产生的有机酸溶于流体,形成酸性流体.火山岩储层中碳酸盐矿物的形成实质就是这种酸性流体与储层围岩反应的结果.     

贵阳花溪河蚬壳体氧、碳同位素组成的特征

河蚬(Corbicula fluminea Müller,1774)是原产自我国及东南亚地区的一种淡水双壳类生物,后随船只的往来传遍了世界各地,是许多江河和湖泊生态系统中的关键物种之一,也是欧美等地河湖中数量最多的外来物种[1-4].河蚬具有惊人的气候和环境适应能力,对外界环境的变化,河蚬不像其他一些水生生物那样从一个生态系统中消失,而是改变自己去适应外界的变化,从而继续生存下去.为此,许多学者对它的地理分布、生态环境、形态结构及生长繁殖等方面做过专门研究.     

Kiel Ⅳ-IRMS双路在线分析微量碳酸盐的碳氧同位素

石笋能重建百年、十年的气候事件,为达到空间高分辨率,对微量碳酸盐的检测提出了更高要求,传统磷酸酸解法的样品用量大(约10 mg)已经无法满足微量样品的分析,而激光探针质谱分析方法需对检测结果进行校正。本文采用KielⅣ-IRMS双路在线分析技术对微量碳酸盐样品的碳、氧同位素进行检测研究其可行性,并以GBW 04405和NBS 19为例研究了不同样品量的碳酸盐标准样品在不同反应时间对同位素分馏的影响。结果表明,由于标准样品所需的反应时间不同,从而导致同位素分馏值的差异。对样品量为4~85μg的标准样品GBW 04405进行检测,δ13C、δ18O测量值分别为0.574‰±0.027‰、-8.519‰±0.065‰,与推荐值0.57‰±0.03‰、-8.49‰±0.14‰基本一致,表明该方法能够满足微量碳酸盐测试的要求。将KielⅣ-IRMS双路在线分析技术与GasbenchⅡ-IRMS检测方法进行对比,对于标准样品GBW 04405,KielⅣ-IRMS所用样品量约为50μg,δ13C、δ18O测量值分别为0.576‰±0.012‰、-8.501‰±0.050‰,GasbenchⅡ-IRMS所用样品量约为140μg,δ13C、δ18O测量值分别为0.569‰±0.034‰、-8.590‰±0.099‰。表明KielⅣ-IRMS方法相比于GasbenchⅡ-IRMS方法所需样品量少,精度高,结果重现性好,该方法在碳酸盐样品的应用上能达到空间高分辨率。     

硅酸盐岩石中微量碳酸盐的碳氧同位素分析及其应用

硅酸盐岩石中总是或多或少地含有一些微量碳酸盐 ,但是至今尚未对其碳氧同位素地球化学开展研究。本文建立了对硅酸盐岩中微量碳酸盐的碳氧同位素分析方法 ,并以大别山双河地区两种片麻岩为例 ,讨论了其地球化学应用。对比实验证明 ,微量法可以将碳含量检出限降低至 2 2 0 μg。大别山双河两种片麻岩中微量碳酸盐的碳氧同位素测量发现 ,黑云母副片麻岩与花岗质正片麻岩具有明显不同的特征。副片麻岩的碳含量较高 ,δ1 3 C值为 - 4.5‰～ 0‰ ,指示其原岩为正常海相沉积环境 ,并与邻近大理岩的原岩沉积环境不同。正片麻岩的碳含量较低 ,δ1 3 C值为 - 2 3.4‰～ - 2 .1‰ ,反映出地表有机碳对岩浆岩原岩的混染。两种片麻岩中碳酸盐与硅酸盐全岩之间的氧同位素分馏既有处于平衡状态 ,也有处于不平衡状态。     

碳酸盐碳氧同位素标准物质性状对分析和保存的影响

碳酸盐物质碳氧同位素广泛应用于地质和气候环境研究,而标准物质是其分析的基准物质和数据比较的重要依据.不同标准物质性状存在差异,对于性状特点的了解,有助于标准的选择和使用、不均匀性的改善以及最佳实验条件的建立.本文采用X射线衍射(XRD)、光学显微镜及能谱扫描-电子显微镜(EDX-SEM)技术,从不同尺度对物源、粒径、颗...