双壳类壳体时间序列的建立方法及存在的问题

利用双壳类壳体提取古气候古环境信息是生物碳酸盐研究的热点,而壳体定年一直是研究中的难点。相关研究主要观点是先找到一些时间控制点,再按照线性内插法来确定壳体的时间序列。本文综述了国内外目前双壳类壳体定年的常用方法,根据时间控制点的获得将这些方法归为以下几类:壳体日生长层法、壳体氧同位素法、数字图像技术法和微量元素法,介绍并讨论了每种方法的应用和存在的不足。研究者应该根据具体研究的生物和环境选择适合的方法。     

青藏高原东北部更尕海沉积软体动物壳体同位素初步研究

文章通过建立更尕海湖泊沉积岩芯软体动物化石属种组合,对比分析了软体动物壳体碳氧同位素的种内、种间变化。结果显示,壳体氧同位素种内变化较小,通常小于0.3‰;相同属不同种的壳体氧同位素种间差异约为0.3‰,但较相同属种的波动幅度大:不同属种的壳体氧同位素的种间差异最大,且波动幅度更大一些。壳体碳同位素的种内和种间差异均较氧同位素大,尤其是碳同位素的种间差异更为显著,可能与软体动物的"生命效应"有关。合理评价软体动物壳体同位素种内和种间变化对于理解软体动物壳体同位素所记录的气候变化具有重要的意义。     

天然水及地质样品中磷酸盐氧同位素测试技术及其应用研究综述

磷酸盐氧同位素在古气候重建和地表水富营养化研究中得到了广泛的应用。本文介绍了自20世纪60年代以来磷酸盐中18 O同位素测试的8种方法,并对它们进行了对比和评价,认为最近发展起来的在线高温热解法(HTR-CF-IRMS)和激光技术在我国具有推广应用前景;对使用磷酸盐氧同位素恢复古气候做了详细报道,其优点是P-O键能够抵抗成岩蚀变作用,δ18 OPO4值反映了源的同位素组成,在平衡时水和磷酸盐之间的氧同位素分馏值仅仅是温度的函数,可用于计算古气温;大量资料证实,使用磷酸盐氧同位素可以识别河、湖泊和海洋中磷酸盐来源,指示富营养化程度,研究磷酸盐的生物地球化学演变过程,因此在我国应当使用磷酸盐18 O、硝酸盐15 N和18 O同位素组成大力开展富营养化研究;最后提出5点建议,特别是应当加强磷矿开采、矿山排水、尾矿淋滤扩散及生物地球化学作用中磷酸盐氧同位素的研究,从源头阻断污染源。     

石笋有机质碳同位素组成研究的进展与挑战

洞穴石笋因其精准的定年和蕴含的多种代用指标,已成为古气候和古环境变化研究的重要载体之一。在石笋研究的多种代用指标中,碳酸盐碳同位素由于受到多重因素的影响,应用其重建过去环境变化历史一直局限在少数几个研究地点。洞穴上覆土壤有机质是洞穴石笋中有机质的重要来源,除此之外,洞穴原位产生的微生物及基岩中的有机质也有贡献。由于主要继承了地表植被和土壤有机质的同位素组成,石笋有机质碳同位素组成的时间序列能够很好地指示地表植被的演变及土壤过程的变化。本文对石笋有机质碳同位素组成的研究现状进行了综述,介绍了最新建立的石笋有机质碳同位素组成分析方法,并指出应用这一指标研究环境变化需要解决的关键问题和未来面临的挑战。     

稳定碳同位素技术在多环芳烃源解析中的应用进展

多环芳烃是广泛存在于环境中的具有"三致"效应的有机污染物,环境中的多环芳烃来源复杂,传统溯源方法受到环境中降解作用影响,具有较大局限性,而稳定碳同位素技术在多环芳烃源解析中具有较好的应用。该文通过文献综述,梳理比较了多环芳烃单体稳定碳同位素样品提取、净化、洗脱等前处理方法的优缺点,分析了选择不同内标物和分析柱进行样品分析的精确度;阐述了在实验室分析过程中以及环境中可能发生的稳定碳同位素分馏效应;通过相关研究案例分析,总结了稳定碳同位素技术在大气颗粒物、土壤和沉积物等环境样品源解析中的应用可行性。结果表明,稳定碳同位素在特定污染源中组成确定,且具有在污染物迁移和转化过程中不发生显著变化的特点,稳定碳同位素技术能较好应用于多环芳烃源解析,与其他方法结合使用,可以更好地解决复杂样品的溯源问题。     

巢湖地区早三叠世碳氧同位素地层对比及其古生态环境意义

二叠纪—三叠纪之交的环境恶化事件不但导致了生物大绝灭,而且造成了自然界正常的碳循环崩溃。为了研究三叠纪早期生物复苏过程中的环境特征、碳氧同位素演化上的地层学意义,对巢湖平顶山西坡剖面下三叠统碳酸盐岩取样分析。研究结果表明,巢湖平顶山西坡剖面早三叠世碳氧同位素地层曲线与已知的平顶山北坡剖面碳氧同位素地层曲线相似。δ13C值在Induan阶、Olenekian阶底部首先表现为大幅度负漂,随后呈上升趋势。δ18O值除了表现出1Ma的周期性波动之外,与δ13C低值区对应处也具负偏趋势。δ13C、δ18O值的演化趋势反映了早三叠世海洋环境恶化、生物复苏十分缓慢。     

云南金顶铅锌矿碳、氧、硫同位素地球化学特征及其地质意义

本文对金顶铅锌多金属矿床矿石中硫化物硫同位素及碳酸盐胶结物中碳、氧同位素进行了研究分析,结果表明:成矿流体中的CO2与沉积有机物和海相碳酸盐岩有关,源自碳酸盐岩热解作用和去碳作用以及沉积有机物的氧化作用和脱羧基作用。矿床的矿石矿物组成反映了成矿环境为高氧逸度环境。硫同位素特征研究表明:矿床中石膏矿体中的硫可能来自三叠系古大洋硫酸盐矿物。而金属硫化物矿物中的硫具有多源性,其主要来源为生物或细菌还原地层中膏盐(石膏、硬石膏、有机质等)的还原硫、壳源硫和有机硫。同位素研究表明金顶铅锌多金属矿的成矿物质应源自地壳。     

海洋环境中溶解氧稳定氧同位素研究进展

溶解氧(DO)的稳定氧同位素组成(δ18ODO)是水生系统DO生物地球化学循环研究的有效示踪剂之一,不同生物地球化学过程引起的氧同位素分馏会反馈到溶解氧同位素组成上。在近年来水生环境中溶解氧同位素研究的基础上,回顾了溶解氧同位素的分馏机理及其影响因素,以及氧同位素的测试技术和海洋环境中溶解氧同位素的应用。在现阶段取得的主要研究进展基础上,提出今后研究及发展趋势应侧重于同位素分析测试技术的提高,特别是高效、快速、连续预处理方法的建立,基础理论研究和关键物理过程在海洋环境溶解氧同位素分布中的作用及其控制机制等方面。     

植物硅酸体研究在黄土古气候恢复中的应用

地表植被对环境变化的响应最为敏感 ,沉积物中保存的各种植物残余是古环境研究的良好材料 ,植物硅酸体因其特有的物理化学性质 ,成为古气候信息的绝佳载体。在大量现代植物研究基础上 ,科学家们通过对第三纪以来各种沉积物中硅酸体组合的研究 ,较好地恢复了当时的古植被、古气候及其演化特征 ,在缺乏其它化石依据的黄土地层研究中表现更为突出。由于C3、C4 植物具有明显不同的环境适应性和同位素组成 ,地层中C3、C4 植物硅酸体相对含量和稳定同位素的研究也被成功地应用于古气候恢复中。在现代气候—植被类型和土壤植物硅酸体同位素研究基础上 ,利用数理统计方法 ,建立同位素指标与各种气候因子之间的数学关系 ,将为高分辨率黄土古气候定量研究开辟新的途径。     

13.5~2.5 Ma索尔库里盆地沉积物碳氧同位素对古气候演化的记录

索尔库里盆地位于青藏高原东北缘,柴达木盆地的北部,气候恶劣、交通不便,研究资料匮乏。通过对索尔库里北盆地彩虹沟剖面新近纪中后期沉积物的古地磁测年和碳酸盐碳氧同位素质谱分析,揭示了索尔库里盆地13.5~2.5 Ma长序列气候演变过程。13.5~9.2 Ma时期相对冷干,9.2~5.3 Ma时期相对温湿,5.3~3.9 Ma时期相对暖湿,3.9~2.5 Ma时期再次转为冷干。11 Ma左右,青藏高原东北缘隆升到阻止印度洋暖湿气流向北方运输的高度,地处走滑盆地的索尔库里地区逐渐变得极其干旱,标志着亚洲内陆干旱化在此背景下开始。红粘土磁化率和碳氧同位素变化等证据显示,西风在本区贯穿始终,而季风的出现加剧了亚洲内陆古气候的干湿更迭,对区域及全球古气候重建具有重要意义。     

Reconstruction of palaeosalinity using carbon isotopes and benthic associations: a comparison

Carbon and oxygen isotopes were determined on 40 recrystallized shells of Late Jurassic bivalves from the Lusitanian Basin of Portugal. In contrast with the oxygen isotopes, which exhibited considerable diagenetic distortion, the carbon isotopes are thought to preserve a record of the salinity of the Jurassic marginal marine seas in which these bivalves lived. The reconstructed palaeosalinities range from 35‰ (euhaline) to 5‰ (oligohaline). Comparing these values with the palaeosalinity reconstructed from a palaeoecological analysis of 17 stratigraphic levels within the basin, the independently derived values agree in most cases. Strongly differing values are explained as being due to biotic factors and to diagenetic distortion of the isotopic signal; they are less likely to be due to small-scale time-averaging or insufficient microstratigraphic sampling. On the whole, the carbon isotope analyses are thought to produce reasonable palaeosalinity values, although data from infaunal, originally aragonitic bivalves appear to be less reliable than those from epifaunal bivalves with a predominantly or exclusively calcitic shell. As diagenetic alteration of the carbon isotope signal is, however, unpredictable and biotic effects on the isotopic composition are insufficiently known, palaeosalinity reconstructions based on stable isotope data should be supported by palaeoecological data.     

有机氧同位素分馏作用研究进展

植物有机质的氧同位素分馏机制较为复杂,受着多种因素的影响,限制了其在农业、生态学和古环境方面的广泛应用。本文探讨了植物有机质中氧元素的来源、氧同位素分馏机制及影响因素,以期有助于有机氧同位素的应用研究。     

氢氧同位素交换动力学及其地质意义

氢氧同位素交换动力学是同位素地球化学学科的前沿。它使同位素地球化学的研究由静态向动态、定性向定量、封闭体系向开放体系发展 ;为各种天然地质过程的研究定量提供有关的时间、温度、作用机制、演化途径及地质体的冷却史等重要信息。本文概述了氢氧同位素交换动力学参数、同位素交换动力学模式、在地学研究中的应用及实验测试新技术等。     

非质量氧同位素分馏效应研究进展

非质量氧同位素分馏效应(mass independent oxygenisotope fractionation)研究为一些重大地质科学问题的解释开辟了一条新途径。在简要介绍非质量分馏理论后,重点评述了非质量氧同位素分馏效应的研究进展,包括非质量同位素分馏效应的成因机制、氧同位素组成分析方法建立及其在环境地学领域的应用。并对非质量氧同位素分馏领域未来研究趋势作了进一步探讨。     

邻苯二甲酸二丁酯降解过程的单体同位素分析

研究对比了邻苯二甲酸二丁酯（DBP）在不同降解过程（水解、UV/H₂O₂光解、直接光解、过硫酸钾光氧化）中的碳、氢同位素组成变化、分馏特征及二维同位素（Δδ²H-Δδ¹³C）的相关性.水解反应中DBP分子产生了显著的碳同位素分馏,未发现氢同位素分馏,而且碳同位素富集因子ε_C为（-2.7±0.4）‰,表明DBP水解时发生C-O键断裂,氢原子不参与反应.而UV/H₂O₂光解和直接光解反应（pH值分别为2、7和10）中,DBP分子呈现了相似的二维同位素相关性Λ值[（9±2）~（11±2）],推测经历了相同的反应过程.过硫酸钾光氧化降解时,明显偏大的Λ值（31±3）说明反应可能发生C-H键断裂.结果表明：二维单体同位素分析（2D-CSIA）技术可以有效区分DBP的水解、光解、光氧化3种不同类型的降解过程,有助于分析其降解路径.     

运用硼同位素进行古气候重建的研究进展

海水中硼的同位素组成受海水pH控制,海洋生物碳酸盐形成过程中海水的硼主要以B(OH)4-形式进入碳酸盐晶格,该过程不产生同位素分馏,因此海洋生物碳酸盐的硼同位素组成能够反映海水中B(OH)4-的硼同位素组成,进而指示当时海水的pH值,再根据海水与大气间CO2溶解平衡关系可以间接获得当时大气CO2分压。最近十多年来成功地运用生物碳酸盐硼同位素研究了过去20 Ma以来不同时间段古海水pH演化历史以及大气CO2分压的变化历史,使得硼同位素成为研究古气候的新方法。由于大气CO2分压对海水pH变化的响应非常灵敏,必须对各参数的取值进行严格的论证,而且模型本身的合理性及精确性也要进一步讨论。本文详细地介绍了硼同位素-pH方法的理论模型以及近年来运用该方法研究古气候取得的主要成果,同时对模型本身的研究进展也进行了阐述。     

氢氧稳定同位素在植物水分来源研究中的应用

植物的生长和分布与水分的可利用程度紧密相关,不同生态系统中的植物如何利用水分,以及这些植物在季节变化中的水分利用模式有何变化,特别是在水资源匮乏的干旱地区,如何合理配置有限的水资源,以使植物有效吸收利用水分,维护生态环境不致恶化,这些问题的回答都离不开植物水分来源的研究.本文介绍了氢氧稳定同位素示踪植物水分来源的原理以...     

东营凹陷沙河街组沉积岩碳氧同位素组成的古环境记录

分析了东营凹陷沙河街组沉积碳酸盐的碳氧同位素组成,结果显示,东营凹陷沙河街组沉积碳酸盐δ13CPDB值介于-2.45‰～+6.44‰之间,平均值为+2.43‰;δ18OPDB值介于-13.98‰～-5.68‰之间,平均值为-9.47‰。δ13CPDB、δ18OPDB之间具有良好的正相关性,指示沙河街组沉积时期,东营凹陷为相对封闭的湖泊环境。在纵向上,沙三段沉积碳酸盐碳氧同位素发生了负漂移,具有最低的δ18OPDB和δ13CPDB,而沙二段沉积碳酸盐具有最高的δ18OPDB和δ13CPDB。东营凹陷古近系湖泊沉积碳酸盐碳氧同位素组成的变化是沉积环境综合作用的结果,指示了区域古气候条件由沙四期的干旱气候,向沙三期的湿润气候转变,至沙二期,气候又经历了短暂的干热阶段。东营凹陷沙河街期的沉积环境特征直接控制了各阶段发育的泥质岩类型及其沉积有机质特征。     

稳定碳同位素在海洋倾倒活动监测中的应用

通过测定倾倒区海域沉积物,产品码头和原油码头的疏浚物的有机碳同位素,分析来自不同区域的样品同位素变化特征,结果显示各区域碳同位素值有较大的差别。倾倒区有机碳同位素在-22.95‰～-23.05‰之内变化;产品码头疏浚物有机碳同位素在-25.20‰～-23.50‰;原油码头疏浚物碳同位素在-22.35‰～-21.89‰。通过碳同位素变化特征可以界定悬沙大致扩散范围。经混合配比实验,得到碳同位素组成与配比系数之间的关系,由此可推算倾倒活动中各码头的倾倒量。