天山东部哈尔里克山庙儿沟冰芯1953年以来的δ~(18)O记录

2005年8月在天山东部哈尔里克山庙儿沟平顶冰川顶部钻取了两只透底冰芯,其中一支冰芯定年结果为16.83 m,深度对应1953年.着重探讨了沉积过程和沉积后过程对该冰芯氧同位素比率(δ~(18)O)记录的可能影响及该冰芯1953年以来δ~(18)O记录的气候指示意义.降水季节分布的不均匀性、夏季高温引起的融化—渗浸—再冻结作用,以及冬季雪层中的水汽运移和积雪表面的升华可能在一定程度上影响了冰芯δ~(18)O记录,但考察时观测表明当年降雪仍约有50 cm剩余,且δ~(18)O与Ca~(2+)的季节波动保存较好,表明沉积过程和沉积后过程对于δ~(18)O的影响范围局限于年层内.1953-2004年庙儿沟冰芯δ~(18)O记录呈线性下降趋势,与同处哈尔里克山南坡的哈密气象站夏季温度的长期变化趋势一致,二者存在明显的正相关关系,庙儿沟冰芯δ~(18)O记录可作为该区域过去夏季温度变化的代用指标.     

东亚季风区最近1000 a石笋δ~(18)O空间变化特征及气候意义研究

利用重庆市丰都水鸣洞石笋NSM03精确定年数据和δ~(18)O数据建立的高分辨率石笋记录,结合其他已经发表的亚洲季风区石笋氧同位素记录,探讨洞穴石笋δ~(18)O值过去1 000 a的空间变化特征以及指示的气候环境意义.结果显示:亚洲季风区石笋δ~(18)O值过去1 000 a在空间上呈现出与大气降水δ~(18)O值相似的纬度效应和海陆效应,石笋δ~(18)O值沿水汽输送路径不断衰减,逐渐变轻,表明印度洋是中国季风降水的主要水汽源区;水鸣洞NSM03石笋记录与南亚季风区瓦什卡洞的WBS石笋记录以及中国藏南波密-林芝地区的树轮记录存在明显的相关关系,也进一步地表明中国东部季风区的水汽主要来自印度洋;亚洲季风区石笋δ~(18)O记录在过去1 000 a的变化趋势基本一致,但是中国东部季风区降水变化存在很大的空间差异,这表明季风区石笋δ~(18)O记录不一定都能指示当地降水量的变化;因此,中国季风区石笋δ~(18)O记录主要指示是东亚季风环流的信息,当东亚季风环流强的时候,季风区石笋氧同倍数偏轻;反之亦然.     

东江下游大气降水氢氧同位素特征及水汽来源

大气降水是水循环系统的主要输入源,其氢、氧稳定同位素组成(δD、δ~(18)O)受区域气象、地理等因素变化影响较大,可以对环境变化做出快速、及时的响应,是研究全球和局地水循环特征的重要技术手段。东江流域地处我国珠江三角洲,季风环流通过影响水汽输送场的分布控制降水的时空分配。为研究区域降水成因及机理,本文采集并测定东江流域下游地区2017年逐日降水样品中δD、δ~(18)O,以月为研究时间尺度,分析其与气温、降水量之间的关系;利用HYSPLIT后向轨迹模式追踪降水气团的传输路径,进一步探讨区域降水的水汽来源及输送状况。结果表明,研究期间降水样品中δD的变化范围为-105.10‰～+9.98‰,雨量加权平均值为-57.88‰;δ~(18)O的变化范围为-14.80‰～-0.55‰,雨量加权平均值为-8.61‰,局地大气降水线为δD=8.60δ~(18)O+16.15(R~2=0.99)。月尺度下δ~(18)O最高值出现在1月份,为-3.47‰,最低值出现在8月份,为-10.17‰。δ~(18)O与气温、降水量均呈显著负相关关系,表现"反温度效应"和"降水量效应"。太平洋水汽带来的降水δ~(18)O、δD偏高,印度洋水汽带来的降水δ~(18)O、δD偏低,而南海降水气团中δ~(18)O、δD则随季节的不同而改变,表现为夏、秋两季明显较春季贫化,存在明显"降水同位素环流效应"。     

Synoptic-scale variation of δ18O in summer monsoon rainfall at Lijiang, China

Based on the daily δ~(18)O data in June―September 2003 at Lijiang and the daily mean NCEP/ NCAR reanalysis data, synoptic-scale variation of δ~(18)O in summer monsoon rainfall was investigated. The 'precipitation amount effect' is obvious for the daily δ~(18)O variation, whereas the 'temperature effect' is insignificant. Alternate occurrences of active phase and break phase of the southwest monsoon probably influence the synoptic-scale δ~(18)O variation prominently. Moreover, the isotopic composition in precipitation during the late monsoon months is presumably influenced significantly by recycling of monsoon precipitation. Both the above factors disturb the 'amount effect' of isotopic variation in the monsoon region. This study also indicates that the synoptic-scale rainfall δ~(18)O variation at Lijiang in summer is domi-nated by the Indian monsoon depression (low pressure) system at large scale. These results are important for further studying the 'amount effect' and reconstructing paleoclimate in the monsoon region.     

[Co（H2O）4（NCS）2]（18—C—6）配合物的核磁共振研究

本文测定了18—冠—6、[Co(H_2O)_4(NCS)_2](18—C—6)等物质的~1H、~(13)C、~(14)N—NMR谱。推测了配合物的结构。确定了配合物在高氯酸钠溶液中的存在形式。     

鄂尔多斯奥陶系白云岩岩相学及其碳、氧稳定同位素特征

应用岩石薄片鉴定、阴极发光及电子探针技术,研究白云岩岩相特征,应用全岩及矿物微区碳、氧稳定同位素测试及X衍射分析方法,研究白云岩地球化学及成岩环境特征。研究后可知,奥陶系白云岩主要有6类:1形成于准同生白云化作用的块状泥晶云岩,以高白云石含量、泥晶结构、低有序度和较高的δ~(18)O,δ~(13)C为特征;2形成于准同生及微生物白云化作用的生屑云岩和藻云岩,以高白云石含量、生物骨架结构、低有序度、较高δ~(18)O和较低δ~(13)C为特征;3形成于准同生白云化及淡水淋滤与溶蚀作用的角砾白云岩,以含灰质及溶孔、角砾结构、低有序度、较低δ~(13)C为特征;4形成于卤水回流渗透白云化作用的细—粉晶白云岩,以含残余灰质、细粉晶结构、高有序度、较高δ~(18)O和δ~(13)C为特征,经淡水淋滤之后发育晶间孔,同时δ~(13)C明显下降;5形成于海水交代白云化作用的残余结构中—细晶白云岩,以含灰质组分及晶间孔、残余颗粒结构、高有序度、高δ~(18)O和δ~(13)C为特征;6形成于埋藏封闭环境重结晶作用的镶嵌结构中—粗晶白云岩,以高白云石含量、镶嵌结构和似斑状构造、异形白云石及高有序度、保持原岩δ~(18)O和δ~(13)C为特征。孔、缝中的热液或淡水白云石均以高有序度、极低的δ~(13)C为特征,淡水白云石较热液白云石,具有较高的δ~(18)O,Fe2+及较低的Mn2+。研究结果表明,白云岩的δ~(18)O,δ~(13)C以及白云石有序度等地球化学参数是识别白云岩岩相、成岩条件和成岩环境的重要指标。     

新仙女木事件内部百年尺度弱季风事件的龙腑宫洞石笋记录

基于湖北省神农架龙腑宫洞一支石笋(LFG21)7个U/Th年龄和461组氧、碳同位素数据,建立了末次冰消期12.42~10.53 ka B.P.平均分辨率达3 a的亚洲夏季风强度演化序列.LFG21石笋δ~(18)O详细记录了新仙女木事件(YD)期间的季风突变细节,揭示了YD事件内部的不稳定性.在YD事件结构特征和转型模式上,石笋记录与格陵兰冰芯δ~(18)O记录具有良好的一致性,支持北高纬驱动机制以及高低纬之间的气候联系.其中,在~11.71 ka B.P.氧、碳同位素明显正偏,δ~(18)O从-8.6‰快速正偏至-7.9‰,δ~(13)C从-7.4‰快速正偏至-6.0‰,指示YD内部存在百年尺度的弱季风事件,持续时间为~200 a.这些特征与南京葫芦洞石笋δ~(18)O记录H1事件的内部结构和转型特征十分相似,暗示两者很可能受到同一驱动机制的影响.通过高、低纬地质资料的对比研究和波谱分析,本文认为YD内部百年尺度季风突变事件可能与热带大洋水汽输送变化导致的亚洲季风区水文循环异常以及太阳活动密切相关.     

贵州独山地区上二叠统合山组C、O同位素特征、沉积环境分析

合山组的沉积环境在不同地区存在较大差异,前人未有关于独山地区上二叠统合山组沉积环境及C、O同位素的报道。为了查明贵州独山地区合山组沉积环境及C、O同位素特征,在分析合山组沉积组合和沉积相的基础上,进一步分析了合山组26件碳酸盐岩样品的C、O稳定同位素特征,以及沉积环境演化过程。结果表明,贵州独山地区合山组主要发育了局限台地、开阔台地、台地边缘浅滩和台盆4种沉积环境;δ~(13)C(PDB)值变化在-1.1‰~5.0‰之间,平均值为3.1‰,δ~(18)O(PDB)值变化在-8.8‰~-2.1‰之间,平均值为-5.6‰;δ~(13)C值与海平面的变化呈正相关,δ~(18)O值主要受海平面变化影响,与之呈负相关;研究区古盐度Z值主要介于120.3~132.4之间;根据δ18O计算出的古温度在13.7℃~47℃,平均温度为30.2℃,代表了热带气候。在晚二叠世,独山地区合山组早期沉积环境是由局限台地、开阔台地、台地边缘浅滩迅速变为深水台盆沉积,之后海水变浅,中期经历了由局限台地迅速变为台盆沉积的演化过程,晚期为局限台地环境沉积。     

中世纪暖期和现代暖期中国季风降水时空模式及其机制

IPCC第五次评估报告认为中世纪暖期(950—1250 A.D.)和现代暖期(20世纪增温)存在具有高可信度.气象观测结果显示20世纪中期以来的显著增温时期,中国降水变化呈现典型的"南涝北旱"两极模式.然而,这一模式与中世纪暖期代用指标重建降水所揭示的"南干北湿"模式存在显著差异,且这一差异的动力学机制亦不明确.继承大气降水氧同位素(δ~(18)O)的中国石笋δ~(18)O记录是描述水循环演变历史信息的理想天然示踪剂.本文将北京石花洞(中国北方)和贵州董哥洞(中国南方)石笋δ~(18)O记录进行对比,基于δ~(18)O-降水-大气环流信号之间的机理联系,解析中世纪和现代暖期大气降水时空模式及其机制.结果显示中世纪暖期石花洞石笋δ~(18)O值显著负偏,指示亚洲夏季风增强,雨带北移,印度洋远源水汽输送增加,而南方洞穴石笋δ~(18)O值相对正偏,指示降水减少或者蒸发加强,局地环流降水增加.在中世纪暖期,洞穴记录对比结果呈现与其他指标重建结果一致的"南干北湿"模式. 20世纪增温时期,石花洞与董哥洞石笋记录均显示δ~(18)O值正偏过程,指示夏季风减弱,雨带南移,北方降水减少;南方降水则由近源水汽输送所控制.研究结果暗示中世纪暖期亚洲夏季风增强可能是气候自然变率的结果,而现代暖期季风减弱则可能与人类活动影响下的海温异常有关.     

西藏地热水的氢氧稳定同位素研究

水中氘和氧-18的分析广泛应用于地球水圈的研究中。研究工作者系统分析了世界各地雨水和地表水中氘和氧-18的含量,总结了规律。大部分地区雨水中氘和氧-18含量服从于图1所示的雨水线公式:δD=8δ~(18) 10(Craig,1961)。雨水中δD和δ~(18)O值随纬度、     

四川盆地龙马溪组页岩中碳酸盐矿物形成机制

碳酸盐胶结物是四川盆地龙马溪组页岩中重要的自身矿物,但对其形成机制目前尚无深入研究。以四川盆地龙马溪组A井和B井为研究对象,综合应用全岩X射线衍射测试、扫描电镜分析了页岩中自身碳酸盐矿物的类型,并利用分成分碳氧同位素对其形成机制进行了研究。结果表明:四川盆地龙马溪组页岩中碳酸盐矿物沉积水介质主要为陆相淡水。A井的方解石δ~(13)C平均值为-1. 14‰,δ~(18)O平均值为-12. 63‰,B井的方解石δ~(13)C平均值为-2. 40‰,δ~(18)O平均值为-12. 84‰,氧同位素表明两口井方解石均主要形成于早成岩B期,碳主要来源于有机质脱羧反应; A井白云石δ~(13)C平均值为-1. 84‰,δ~(18)O平均值为-7. 56‰,其形成主要与早成岩阶段硫酸盐还原作用密切相关; B井白云石的δ~(13)C平均值为-4. 48‰,δ~(18)O平均值为-11. 12‰,主要与中成岩A期有机质脱羧反应密切相关,铁白云石主要形成于晚成岩阶段;黏土矿物转化提供了研究区碳酸盐矿物沉淀所需要的钙离子、镁离子及铁离子。该研究成果对进一步分析四川盆地龙马溪组页岩成岩演化具有重要指导意义。     

Relative humidity reconstruction for northwestern China's Altay Mountains using tree-ring δ~(18)O

Relative humidity is an important factor in water and water vapor feedback cycles.In this study,we established a 222-year annual tree-ring δ~(18)O chronology for Siberian larch(Larix sibirica Ldb.)from the Altay Mountains in northwestern China.Climate response analyses revealed that the relative humidity was the primary factor limiting tree-ring δ~(18)O fractionation.Based on our analysis,tree-ring δ~(18)O can be used to reconstruct the July–August relative humidity based on both a reasonable mechanism of tree-ring δ~(18)O fractionation and a statistically significant regression model.We used this model to reconstruct variations in the July–August relative humidity,and the model explained 47.4% of the total variation in the measured relative humidity data from 1961 to 2011.The relative humidity in the study area increased from 1900 to the 1990s and decreased thereafter.Two regime-shift dry periods were detected during the study period(one from 1817 to 1830 and the other from 2004 to 2011).     

阿拉善地区降水同位素特征与水汽来源

基于2013—2015年阿拉善高原阿右旗的降水氢氧稳定同位素组成数据,分析阿拉善高原降水δD和δ~(18)O的特征与变化规律,揭示当地的水汽来源与迁移路径。结果表明:(a)阿拉善高原降水δD和δ~(18)O的变化呈现明显的季节特征,即夏季偏高,冬季偏低。(b)主要气象参数(降水量、气温、大气湿度和风速)中,气温是控制阿拉善高原降水δD和δ~(18)O的主导因素;通过与周边区域的比较,阿拉善高原当地大气降水线的斜率和截距较低,这是由阿拉善高原降水受到非平衡蒸发作用强烈所致;(c)HYSPLIT气团轨迹模型模拟和降水同位素分析揭示了阿拉善高原阿右旗降水主要来自西风和极低气团。     

广东省河源断裂带碳酸泉水化学特征及形成机制

为了解广东省河源断裂带碳酸泉的形成机理,全面认识碳酸泉形成过程,为碳酸泉的开发与管理提供科学依据,在河源断裂带地区采集了5组碳酸泉样品及18组非碳酸泉样品,开展了水化学特征分析及δD、δ~(18)O、~(14)C、δ~(13)C和~3He/~4He多种同位素分析。结果表明,碳酸泉主要水化学类型为Na-Ca-HCO_3型。δD、δ~(18)O同位素分别介于-43.32‰~-41.72‰和-7.06‰~-6.55‰,位于大气降水线附近,表明其补给来源于大气降水,补给高程在1 000~1 300 m。通过~(14)C法测年及修正后的δ~(13)C年龄校正模型计算得到碳酸泉的年龄在21~26 ka。碳酸泉点δ~(13)C的变化范围在-1‰~2‰之间,R/Ra(样品~3He/~4He与大气~3He/~4He之比)比值介于0~2.5,表明河源断裂带碳酸泉中的CO_2为幔源与变质混合成因,并以变质作用为主。     

合川盐井溪嘉陵江组第二段盐溶角砾岩-次生灰岩的碳氧同位素组成

以四川盆地东部合川盐井溪剖面三叠系嘉陵江组第二段的盐溶角砾岩-次生灰岩为重点研究对象,在薄片观察、阴极发光和元素分析的基础上,探讨了盐溶角砾岩-次生灰岩和相邻地层中微晶灰岩、微晶白云岩的元素地球化学特征和碳、氧同位素组成。研究表明:盐溶角砾岩-次生灰岩锰、锶的质量分数和δ~(13) C、δ~(18) O平均值分别为268×10~(-6)、120×10~(-6)、-5.80‰和-8.97‰,微晶灰岩锰、锶的质量分数和δ~(13) C、δ~(18) O平均值分别为142×10~(-6)、767×10~(-6)、-1.60‰和~(-6).31‰。与相邻地层的微晶灰岩相比,盐溶角砾岩-次生灰岩具有较高的锰含量、较低的锶含量、较负的碳、氧同位素组成,显示盐溶角砾岩-次生灰岩的地球化学特征代表了表生成岩环境,其碳源主要与近地表大气水环境的CO_2有关,并可能掺和细菌硫酸盐还原作用产生的CO_2,氧除与近地表大气水有关外,并可能继承了硫酸盐中的氧;微晶灰岩则对海水地球化学信息具有更好的代表性。相邻地层微晶白云岩的锰、锶的质量分数和δ~(13) C、δ~(18) O平均值分别为291×10~(-6)、98×10~(-6)、-0.30‰和-4.23‰,具有和盐溶角砾岩-次生灰岩类似的锰、锶含量和较正的碳、氧同位素组成,碳同位素可能较好地代表了同期海水,氧同位素则代表了蒸发海水。     

内陆湖泊贝壳碳酸盐碳氧同位素组成与古气候研究

通过对江川湖盆沉积物中螺壳化石样品的处理和分析,测定了贝壳碳酸盐的δ~(13)C值和δ~(18)O值。结合孢粉资料,研究贝壳碳酸盐碳氧同位素分布及变化,对江川湖盆的古气候及盆地演化提供有用的信息。     

不同土地利用单元汇水径流中氮的同位素特征及其转化途径解析

不同来源氮的δ~(15)N值域存在重叠,导致δ~(15)N溯源结果存在不确定性,因此对δ~(15)N溯源结果的校验具有重要意义.淮河入海水道具有明确的汇水分区及差异的土地利用方式,为δ~(15)N溯源结果验证提供了良好的研究场所.基于2017年枯、丰水期淮河入海水道水体δ~(15)N,δ~(18)O值域特征,结合汇水片区土地利用方式,甄别并校验了氮的主要来源;综合~(15)N,~(18)O分馏特征,探讨了氮的转化途径.结果表明:(1)运西高片和通榆低片农业区,农田退水分别通过古盐河及沿程汇流入河,其δ~(15)N-NO~-_3分别为6.4‰±0.4‰和7.9‰±0.8‰,验证了土壤氮δ~(15)N与理论值(0～8‰)的一致性;δ~(15)N-NH~+_4分别为8.4‰±9.0‰和23.5‰±7.6‰,表明NH~+_4来源于沿河生活污水.而两运夹城镇区,片区污水排放通道清安河δ~(15)N-NO~-_3和δ~(15)N-NH~+_4分别高达25.9‰和40.3‰,基本位于城镇污水δ~(15)N理论值(4‰～35‰).(2)运东高片城镇和农业混合区,区域汇水沿程入河,其δ~(15)N-NO~-_3为7.7‰～11.6‰,位于土壤氮和城镇污水δ~(15)N重叠区;而δ~(15)N-NH~+_4为17.9‰±7.3‰,显示了城镇污水δ~(15)N特征.(3)沿程取样点δ~(18)O-NO~-_3为3.5‰±5.1‰,位于硝化作用理论范围(-5‰～15‰),表明发生了持续的硝化过程;沿程δ~(15)N-NO~-_3和δ~(18)O-NO~-_3无同步富集,表明反硝化过程不显著.     

鄂尔多斯盆地奥陶系石灰岩岩相及地球化学特征

为探讨鄂尔多斯盆地奥陶系石灰岩的岩相和地球化学特征,在露头及岩心观察、岩石薄片鉴定的基础上,确定了石灰岩的主要类型,结合碳、氧稳定同位素、锶同位素、主、微量元素分析等地球化学分析数据,确定了各类石灰岩的地球化学特征。据成岩环境及主要成岩作用,识别出奥陶系主要的石灰岩类型,即泥晶灰岩、海水及淡水亮晶胶结颗粒灰岩、去膏、云化细-粗晶次生灰岩、破裂及紊乱岩溶角砾灰岩;正常海水环境成因的石灰岩具有高δ~(13)C,δ~(18)O,低~(87)Sr/~(86)Sr,富含Sr,贫Mn,Fe及重金属和稀土元素,受淡水环境影响的石灰岩,具有低δ~(13)C,δ~(18)O,高~(87)Sr/~(86)Sr,贫Sr,富含Mn,Fe及重金属和稀土元素的特征。研究结果表明岩石薄片鉴定以及岩石地球化学分析是开展碳酸盐岩成因研究的有效方法。     

海南省东方市踏王山金矿床H-O和S-Pb同位素特征及意义

通过对海南省东方市踏王山金矿床矿化期石英氢氧同位素、黄铁矿、方铅矿的硫、铅同位素特征的系统分析和综合研究,探讨矿区的成矿流体来源与成矿物质来源。研究结果表明:矿石中18OSMOW的质量分数w(18OSMOW)为7.7‰~16.3‰,18OH2O质量分数w(18OH2O)为1.0‰~6.8‰,反映出成矿流体具有变质热液和岩浆热液的双重性;矿石中w(34S)变化范围为6.3‰~9.1‰,平均值为7.8‰,极差为2.8‰,变化范围较窄,略微偏离陨石硫;矿石硫化物w(206Pb)/w(204Pb)平均值为18.25,w(207Pb)/w(204Pb)平均值为15.53,w(208Pb)/w(204Pb)平均值为37.91;硫、铅同位素表明成矿物质来源于深部岩浆,并有壳源物质的混染。     

福建平和大望山等铅、锌、银(金)矿床稳定同位素地球化学

对福建平和大望山等铅、锌、银(金)矿床的氧、氢、硫、铅稳定同位素分析测定结果,脉石矿物氧同位素δ~(18)O(‰)=+2.54～+10.05,其中包裹体氢同位素δD_(H_2O)(‰)=-46.6～-111.8矿石硫同位素δ~(34)Si(‰)=-3.60～+4.90,铅同位素~(206)Pb/~(204)Pb=18.3817～18.8747,~(207)Pb/~(204)Pb=15.5932～15.8328,~(206)Pb/~(204)Pb=38.5152～39.9802.据硫、铅同位素研究认为,矿质来自花岗闪长岩浆:氢、氧同位素研究认为,成矿溶液主要为演化的混合型初始岩浆水(MCIMW),局部有大气降水或演化的大气降水的混入,并讨论了水/岩作用以及矿床所在地区地质地球化学的某些特点。