唐古拉冰芯包裹气体氧稳定同位素气候环境指示意义

本研究对钻取自青藏高原中部唐古拉冰川190m冰芯上部的99.5m序列进行了多参数指标的分析测试.以常规阴、阳离子的季节性变化、结合冰芯记录的1963年β活化度峰值和中低纬度山地冰川深部冰体定年模型,建立了99.5m冰芯的年代学序列.结合冰芯钻取点的成冰作用过程分析,明确了冰芯包裹气体与同层位冰体间不存在年龄差异,冰体年龄即为冰芯包裹气体年龄.基于此年代学结论和冰芯年代学结果,将冰芯包裹气体氧稳定同位素值(δ~(18 )O_(atm))与大气中δ~(18 )O_(atm)本底值、冰体气泡含量、冰芯氧同位素和全球太阳辐射量进行对比分析,分析揭示了唐古拉冰芯包裹气体δ~(18 )O_(atm)值变化对区域气候环境影响下冰川表面融化强度变化的指示意义,冰川表面融化强度越强,冰芯包裹气体δ~(18 )O_(atm)值越低.     

福建玉华洞降水、滴水和新生碳酸盐δ~(18)O传递及环境意义

为探究福建玉华洞石笋δ18O的气候环境指示意义,于2011年7月~2013年12月,在将乐县天阶山逐月采集大气降水以及玉华洞3个滴水点和相对应的3个新生碳酸盐沉积物的样品,并进行氢氧同位素测试,分析δ18O在大气降水—洞内滴水—新生沉积物的传递过程及其变化规律.结果表明:3个滴水点的δD和δ18O均分布在当地大气降水线(δD=8.87δ18O+17.59(R2=0.97))附近,表明滴水的δD和δ18O体现了当地大气降水δD和δ18O的平均水平;沉积物δ18O的变化范围小于相对应的滴水δ18O变化范围,更小于洞外大气降水,但3者都呈现出夏秋季偏轻、冬春季偏重的季节性变化趋势;与逐月大气降水量对比发现,沉积物δ18O受月"降雨量效应"影响较少,沉积物δ18O主要受冬夏季降水水汽源地季节性差异的影响.总体而言,玉华洞沉积物δ18O值存在较明显的季节特征,其波动较好的继承了当地大气降水信息,玉华洞石笋δ18O可以用来重建季节性高分辨率的古气候记录.     

天山乌鲁木齐河源1号冰川雪冰中δ18O的演化过程

2002年9月14日-2005年3月7日,在天山乌鲁小齐河源1号冰川积累区雪坑中连续观测取样,频率为1次/周,分析了其巾的部分表层雪样品和粒雪坑样品中的δ18O.结果表明:表层雪样品的δ18O具有明显的季节变化,且与月平均温度关系密切.粒雪坑样品中的δ18O在9月底至次年6月初变化较小,升华对雪坑1 m以下雪冰中δ18O的影响不超过-2‰,整个雪坑都较好地保持了δ18O的季节变化特征.但6月初-9月底融水对雪冰中δ18O的影响巨大,冬季形成的δ18O低于-30%的中、细粒雪层,经过夏季融水的改造,可成为δ18O-11.6‰的粗粒雪和冰片层.融水可使雩冰中δ18O的改变最>60%.在全球变暖背景下,冬季形成的低δ18O雪层经过夏季融水的改造,其内的δ18O可以完全被平滑.     

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.     

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.     

西安市大气降水中δ18O与温度和降水的关系研究

目的了解西安大气降水中δ18 O的特征及其与温度和降水的关系。方法根据IAEA/WMO提供的西安站数据(1985.1~1993.12)作了统计分析研究。结果西安大气水分来源复杂,有西南季风输送的印度洋的水汽,东亚季风输送的太平洋的水分以及西风带输送的水分,同时由于受地区地形的影响,二次蒸发对δ18 O的影响也比较大。结论δ18 O与温度和降水量的季节效应明显,但是月平均δ18 O与温度和降水量的相关性不是很明显,这与西安位于季风气候的过渡区,在不同季节,影响它的水源地、水汽运输距离不同等有密切关系。     

青海湖地区近1 ka来气候变化机制

对区域性温度和降雨量变化特别是其驱动机制的理解有助于深入了解过去全球气候变化和预测未来.通过对青海湖沉积物中单一种属介形虫壳体胖真星介(Eucypris inflate)氧同位素组成结合已有的年代学数据,探讨了青海湖地区近1 ka来的气候变化机制.研究表明青海湖沉积物介形虫壳体δ18O主要反映了湖区干湿变化,而降雨量和干湿指数的负相关变化说明介形虫壳体δ18O可以用来指示湖区降雨量的变化,介形虫壳体δ18O值与太阳活动指标(大气14C和冰芯10Be含量)一致性变化表明青海湖地区降雨量的变化主要是受太阳活动控制的.     

青藏高原崇测冰芯在20世纪90年中气温变化记录

青藏高原崇测冰芯中稳定氧同位素（δ^180）记录表明：20世纪90年中该地区的气温在波动中呈上升趋势，可分为三个时期：1903～1940年为逐渐上升时期、1941～1970年为下降时期、1971～1992年为上升时期，第一时期波动较大，第二时期较平稳，第三时期波动最大；崇测冰芯δ^180值与塔里木盆地周围气象台站夏季气温记录存在显著的正相关关系，估计该地区20世纪90余年中夏季气温上升幅度约为1．2980℃。     

更新世以来,石笋、冰芯记录的气候变化及驱动机制研究

格陵兰冰芯和北大西洋沉积揭示了25 ka至今存在着一系列的冷暖突变由于这些气候突变事件变化速度快,温度振幅大引起了全球古气候学家的关注。本文对格陵兰冰芯近25 ka以来δ18O的变化曲线与石笋记录进行了对比,对比结果显示,石笋记录和冰芯记录中都揭示了东亚夏季风降水史中的Heinrich事件和YD事件,两者有着很好的对比关系,但也不排除两者存在着一定的差别,主要原因可能由于石笋的生长环境与冰芯的形成背景有着一定的差异性,导致两折限时的记录也存在一定的差异,特别是在时间上,存在了2000多年的事件差距。     

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"。     

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。     

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.     

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。     

极端天气事件下广州市大气降水δ18O的变化特征研究

根据广州市2004年5月—2005年6月和2007年4月—2008年6月大气降水中δ18O含量及气象数据,分析了广州市大气降水δ18O对极端天气事件的反映.结果表明:研究期间广州市的大气降水δ18O都落在世界降水δ18O的变化范围之内,夏季低冬季高;2004年由于夏季风爆发偏晚且活动位置偏南等因素致使广州降水δ18O与气温正相关;2005年夏季风爆发晚,高纬冷空气偏强,前汛期华南成强降水中心,广州5、6月降水中δ18O偏低;2008年1月华南地区严重的冰灾期间大气降水δ18O波动剧烈,"负温度"效应和降水量效应更加明显;热带气旋使广州市降水δ18O普遍偏低.     

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。     

不同赋存环境下浙江省热水水文地球化学特征

浙江省热水可分为沉积盆地型和隆起山地型两类,以江山—绍兴深大断裂为界,浙西北和浙东南热水因其赋存环境的不同而各具特色。本文通过对全省范围内的代表性地热水进行采样分析,研究省内不同类型热水的水文地球化学特征。研究表明,浙西北沉积盆地型热水以HCO_3-Na(Ca)为主,水温均大于40℃,属于微咸水、咸水;浙西北隆起山地型热水以HCO_3-Ca型为主,水温均小于40℃,大部分属于淡水;而浙东南隆起山地型热水则以HCO_3-Na(Ca)为主,部分还富含Cl-和SO_4~(2-),整体看来水温高于浙西北隆起山地型而低于浙西北沉积盆地型,大部分也为淡水。热水δ~(18)O和δD分析结果表明热水来源于大气降水,浙东南热水较重于浙西北,省内热水的δ~(18)O值均随着Cl-~浓度增大而增大,浙西北沉积盆地型热水的这种趋势更为明显,表明其拥有相对封闭的赋存环境,较好的盖层完整性和保温性,因而该类型热水温度较高,水岩交换反应更充分。     

长江水中氢氧同位素组成的季节性变化

本工作测定了长江沿岸三个城市上海、南京、武汉从1982年10月到1983年9月年度中每月长江水中氢氧同位素的组成。观察到长江水中氢氧同位素组成随季节而变化,水中氢氧同位素含量5月最高,10月最低。长江水中氢氧同位素组成δD、δ~(18)O间的关系为δD=7.01δ~(18)O-1.94。     

轮古西地区奥陶系碳酸盐岩古岩溶储层碳、氧同位素地球化学特征

中—下奥陶统鹰山组碳酸盐岩古岩溶储层是塔里木盆地轮古西地区的主要油气产层 .为了弄清储层的成因类型、储层古岩溶过程中的流体性质和古水文条件 ,为预测和评价此类储层提供有关的地球化学信息 ,讨论了储层形成过程中记录的碳、氧稳定同位素特征 .结果表明 :轮古西地区奥陶系鹰山组碳酸盐岩古岩溶储层中的δ13C和δ18O值的变化范围较大 ,δ13C值为 -0 .70‰～ -6.5 0‰ ,平均值 -1 .76‰ ;δ18O值为 -3 .75‰～ -1 7.1 0‰ ,平均值 -9.42‰ .碳酸盐岩基质、冲积岩和方解石胶结物的δ13C和δ18O分布具有一定的差异 .三类样品的δ18O值均具有明显偏负特征 ,表明在碳酸盐岩成岩过程中受到大气成因的淡水影响 ,反映了当时的风化壳岩溶成岩环境 .冲积岩样品的δ13C值的偏负程度较高 ,其物源可能来自石炭—二叠系地层     

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。     

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。