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。     

中国西部、东北地区湖泊沉积物中碳酸盐碳、氧和有机碳同位素组成及与环境的响应

湖泊沉积物中碳酸盐碳、氧和有机质碳同位素组成受湖泊环境介质的控制,可以有效地指示环境演化过程。通过对中国东北和西部青藏高原、新疆现代湖泊表层沉积物的碳酸盐的碳、氧同位素组成(δ13C、δ18O)、有机碳同位素组成(δ13Corg),以及有机质含量(TOC)、C/N分析研究,发现当湖泊中以浮游植物来源有机母质为主时,其δ13Corg为-30‰~-23‰;以硅藻为主的藻类来源时,δ13Corg为-30‰~-16‰;以挺水植物来源,δ13Corg为-30‰~-24‰;沉水植物来源,δ13Corg为-24‰~-16‰;以水生植物和陆生植物来源为主时,δ13Corg为-30‰~-20‰;当以陆生植物来源为主时,其δ13Corg为-26‰~-24‰。当西北地区半封闭湖泊表层沉积物中碳酸盐含量大于30%时,湖泊表现出δ13C、δ18O之间较好的正相关性,TOC主要以内源有机质来源为主。     

塔里木盆地第四系沉积物碳氧同位素特征及其古环境意义

根据塔里木盆地中部塔中KT2号钻孔剖面的碳氧同位素记录分析表明,3.4Ma来,塔里木盆地地区明显经历了5个气候变化旋回,从上新世以来气候由温暖较湿逐渐变得寒冷干旱。在百万年尺度上,本区的气候变化与全球的趋势基本一致,但在大趋势相同的背景下,在较小的尺度上,又有较大的差别,反映了气候变化的区域特点。     

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。     

梁子湖沉积物有机质碳同位素特征及其古气候指示意义

分析了梁子湖8.35 kaB.P.以来沉积物中有机质δ(13C)的组成特征,并与代表印度洋季风的四川红原泥炭δ(13C)序列及代表东亚季风的长白山哈尼泥炭δ(13C)序列进行了对比,探讨了早全新世以来不同阶段的气候特点及古东亚季风与印度洋季风对该区的影响.研究表明,梁子湖在其形成演化过程中存在两种典型的湖泊沉积环境.5.98 kaB.P.以前δ(13C)值偏负,气候温暖湿润,有机质以湖泊内源水生生物为主,δ(13C)值与湖泊生产力有关.其早期东亚季风对该区的影响占较大优势.全新世大暖期中期(5.98～3.67 kaB.P.),气候持续暖湿,温度与降水达到顶峰,δ(13C)值也达到序列中的最小阶段,其δ(13C)值偏负与浮游生物生产力的增加有很大的关系.3.67～3.29 kaB.P.是气候突变期,δ(13C)值变幅达6‰.3.29 kaB.P.以后δ(13C)值逐渐偏正,气候逐渐变冷干,沉积环境发生较大变化,有机质以陆源C3植物碎屑为主,此时期东亚季风开始加强,印度洋季风持续减弱,但该区受印度洋季风影响更强烈.研究显示,东亚季风与印度洋季风强弱转换和时空迁移的影响对长江中游地区气候环境的演化具有重要作用.     

青藏高原碱化湖泊沉积碳酸盐岩碳,氧稳定同位素组成及其地质意义

青藏高原咸化湖泊沉积碳酸盐岩的碳、氧稳定同位素分析数据表明,咸化湖泊沉积 碳酸盐岩富集13C和18O,在很大程度上同海洋沉积碳酸盐岩的13C、18O同位素区间值重叠,也具 有较高的Z值。所以,在运用13C、18O稳定同位素值或Keith和Weber的区分侏罗纪以来的海洋、 淡水沉积碳酸盐岩的Z值时,应考虑陆相咸化湖泊沉积碳酸盐岩的特点,以便正确地确定沉积环 境。     

青藏高原咸化湖泊沉积碳酸盐岩碳、氧稳定同位素组成及其地质意义

青藏高原咸化湖泊沉积碳酸盐岩的碳、氧稳定同位素分析数据表明，咸化湖泊沉积碳酸盐岩富集１３Ｃ和１８Ｏ，在很大程度上同海洋沉积碳酸盐岩的１３Ｃ、１８Ｏ同位素区间值重叠，也具有较高的Ｚ值。所以，在运用１３Ｃ、１８Ｏ稳定同位素值或Ｋｅｉｔｈ和Ｗｅｂｅｒ的区分侏罗纪以来的海洋、淡水沉积碳酸盐岩的Ｚ值时，应考虑陆相咸化湖泊沉积碳酸盐岩的特点，以便正确地确定沉积环境     

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。     

内陆封闭湖泊自生碳酸盐氧同位素剖面的古气候意义

根据水体蒸发过程的同位素分馏方程，详细讨论了内陆封闭湖泊自主碳酸盐氧同位素剖面的古气候意义。计算结果表明，封闭湖泊水在蒸发过程中达到同位素组成稳定状态的时间小于二倍湖水平均滞留时间。因此，湖水同位素组成一般很快就达到与当时的气候环境相平衡的稳定状态，对气候环境的变化极其灵敏。湖泊自生碳酸盐的氧同位素组成则是湖泊汇水区气温、湿度和雨水同位素组成三者的函数。我国大部分地区夏季风盛行时期气候转暖，降水量     

云南程海现代沉积物环境记录研究

本文通过对程海沉积物Ｃ、Ｈ、Ｎ等元素含量及其比值的综合分析,辨识了程海沉积物有机质Ｈ／Ｃ及Ｃ／Ｎ值的环境指示意义,发现它们增可作为程海水位波动及区域气候干湿变迁的替代性指标。研究结果表明：程海的水位和区域气候干湿主为化明显以历了两个不同的阶段,但整体上程海水位一直呈下降趋势,反映区域气候整体上向干旱化方向发展。     

青藏高原兹格塘错沉积物粒度组成及其环境记录的研究 *

兹格塘错是位于藏北高原腹地的一个封闭型湖泊,对其沉积物的粒度组成、粒度参数等粒度特征进行分析,揭示了湖面水位变化,水动力、风动力搬运强度等。并结合其他环境代用指标进行比较,探讨环境变化,揭示了兹格塘错区域全新世初期气候湿润、中期气候偏干、晚期干湿交替的气候变化特征。粒度参数所反映出的湖面波动与环境变化得到了其他环境代用指标较好的支持。     

青海湖浅层沉积物中介形虫及湖底泉华C、O同位素组成及其古环境意义

根据青海湖近代沉积物短岩芯中介形虫壳体和湖底（２１ｍ水深）泉华碳酸盐的δ~１８Ｏ、δ~１３Ｃ分析，阐述了湖区近８００ａ来的古气候环境的演变和湖底泉华形成时的某些古水文条件。     

泥河湾陆相沉积物光释光年代学研究及其对古湖泊演化的指示意义

对泥河湾盆地郝家台、后沟、红崖和虎头梁4个地点湖相及其上覆沉积物样品进行了光释光年代学研究。由于中粒石英的单片再生剂量法所测光释光信号已经达到了饱和,故采用中粒混合矿物的红外激发后高温红外激发方法,并对其异常衰退进行校正,这种方法利用长石的释光信号,饱和剂量较高,且异常衰退较小,为测量老样品提供了可能性。根据红外激发后高温红外激发光释光测年结果,郝家台、后沟和红崖地区现存泥河湾湖相顶部沉积物年龄为360~420ka,虎头梁湖相顶层沉积物年龄为约270ka,而郝家台和后沟湖相沉积物上覆黄土-古土壤年龄分别为约130ka和180ka。这些测年结果表明在泥河湾地区湖相沉积物顶层及其上覆沉积物之间广泛存在一个沉积间断,且不同地点湖相沉积物侵蚀的程度不同。因此,推测现在泥河湾地区出露的湖相沉积物顶层并不是当时古湖泊消失时的沉积,即至少部分古湖泊沉积的顶部已被侵蚀。     

气候环境变化的湖泊沉积学响应

湖泊沉积可作为气候和环境变化的信息库,它能提供时间分辨率高达百年至十年的气候变化信息。湖泊沉积能灵敏地反映与地球轨道力变化相关的气候效应,以及在此背景上叠加的非线性气候事件。湖泊沉积与其中的古生物组合、元素同位素组成是古气候环境的重要替代指标,为检验大气动力学气候模型和进一步改进模型,预测未来气候提供了依据。     

周口店东洞洞穴沉积物的地球化学特征及其环境指示意义

周口店地区的古环境变化研究多数研究集中在中更新世时期,而缺乏对早更新世时期环境变化的研究。这主要是由于缺少保存完好的早更新世沉积记录造成的。随着对20世纪80年代在周口地区发现的东洞剖面,发现这是一个保存完好的早更新世剖面,为研究早更新世时期的古环境变化特征提供了良好的研究材料。为了重建早更新世时期的古环境变化特征,利用XRF对东洞洞穴沉积物的主要元素（SiO2,Al2O3,Fe2O3和CaO）的化学组成进行了高分辨率分析,同时对沉积物中的FeO含量进行了测试。结果显示东洞剖面沉积物的主要化学组成为SiO2,占41.6%～58.9%,其次是Al2O3和Fe2O3,其含量的变化范围分别为13.69%～29.63%和5.00%～9.81%。Al2O3和Fe2O3在剖面上与SiO2含量成明显的镜像变化关系,显示出Al2O3和Fe2O3对沉积物中SiO2含量的稀释作用。另外,Fe2O3与Al2O3在剖面上具有很好的相关性,表明Fe2O3主要富集在富铝的矿物中。从元素含量在剖面的上分布看,东洞剖面的化学组成发生3次大的波动,主要表现为SiO2和FeO含量增高,而Fe2O3与Al2O3含量的减少。这3次波动分别出现在剖面的15.3～14.6m,11.0～9.9m和8.40～7.84m深度处。在3次化学组成的波动出现的同时,指示沉积物风化程度和温度变化的Si/Al（SiO2/Al2O3）和FeO/Fe2O3比值也发生了明显变化,比值增高,指示了3次大的干冷事件。另外,在剖面上部（10.00～7.84m,即第2次事件以后）SiO2/Al2O3和FeO/Fe2O3比值变高且波动频繁,表明自第2次干冷事件后沉积区的环境变得不稳定,逐渐向冷干气候转变。东洞剖面的地球化学记录（SiO2/Al2O3和FeO/Fe2O3）与泾川黄土剖面的粒度曲线具有较好的对比性,支持了东洞剖面记录的环境信息与黄土沉积记录的环境变化具有一致性。通过与泾川粒度曲线的对比发现,东洞剖面记录的3次干冷事件在时段上分别对应于黄土-古土壤序列中的L26,L15和L13。     

喀斯特的内涵的发展及喀斯特生态环境保护

喀斯特的内容是发展的。而这种发展,从表述地表表象特征、地方名称,到学术名词、分支学科名称以及代表一种生态环境状况都在经典喀斯特地区的景观变化史中得到了体现。喀斯特含义的发展可分为四个阶段,即18世纪以前作为地方名称和地理术语、19至20世纪初的代表一类地貌形态与发育过程、20世纪上半叶至70年代的人地关系的认识和20世纪60年代以来将岩溶列为脆弱环境。喀斯特地区的环境与发展问题是源于人类需求与喀斯特资源系统的协调与冲突。喀斯特环境与发展问题可分为农林牧发展阶段、传统工业发展阶段和现代工业和城市群阶段三大类。经典喀斯特地区的历史表明,喀斯特的环境问题是可以解决的,但需要一定的时间和条件。     

夏杖子金矿床同位素组成及其地质意义

夏杖子金矿床中矿物包裹体水的氢、氧同位素分别为：δD=-91.7‰——73.1‰,δ18OH2o=5.68‰-6.23‰,说明读矿床的成矿溶液是来源于岩浆水和大气降水;矿物的硫同位素组成基本上全是负值,且变化范田较小,同位素平衡温度平均为208-240℃,成矿溶液总硫平均同位素组成-19.70‰——20.64‰,证明成矿热液中H2S原子团占优势,其硫源可能为本区结晶基底;石英中流体包裹体Rb-Sr同位素等时年龄为105±7.2Ma,说明其成矿时代为燕山晚期。综合分析认为,该矿床为与岩浆热液有关的中-低温热液脉型金矿床。     

星云湖表层沉积物矿物组成及其环境意义

星云湖表层沉积物中的矿物成分主要为粘土矿物、碳酸盐矿物、长英质矿物和铁矿物。从下往上方解石和石英具有消长变化规律,即从下往上方解石含量迅速增加,而石英含量则逐渐降低。这种规律性变化与沉积物中CaO和烧失量的变化具有明显的正相关性。它反映了近年来湖泊富营养化有加剧的趋势。星云湖表层沉积物矿物成分的垂向变化与环境变化的对比分析研究表明,沉积物中自生方解石含量的变化可以灵敏地指示湖泊环境变化,是环境变化研究中一个良好的环境替代指标。     

贵阳市红枫湖湖泊沉积物地球化学与环境质量评价

通过贵阳市红枫湖多目标地球化学调查,发现红枫湖湖泊沉积物pH值为7.3～7.5,属中偏碱性环境。沉积物具有富营养化趋势明显,C、Corg、N、S、F、P等含量较高且富集度大,存在As、Cd、Hg等重金属安全隐患,其中As含量为（34.6～52）×10-6,平均值40.8×10-6,超过国家土壤环境质量三级标准的特点。按每月一次对湖水水质进行一年期观测,发现湖水pH值为7.5～8,属中偏碱性环境,湖水总N长期超标。湖泊沉积物地球化学环境极可能对湖水水质产生影响,因此通过湖泊沉积物和水体的综合研究,可以为贵阳市重要水源地生态环境保护提供科学建议。