石笋碳同位素在古环境研究中的应用

在同位素平衡条件下洞穴上覆不同植被类型对石笋碳同位素组成影响最大,可以用石笋δ~(13)C记录重建C4/C3植被变化。C4较C3植被在暖干气候条件下更具生长优势,而一些研究中石笋δ~(13)C值偏正记录的C4/C3植被高比值与冷干气候条件相对应,似乎有待商榷。石笋δ~(13)C记录会滞后于δ18O记录,并且这种滞后有可能在记录冷事件方面表现更明显。非平衡分馏条件下的非生物因素会和生物因素叠加在一起影响石笋碳同位素组成变化,故在用石笋δ~(13)C记录解释气候变化之前,一定要先准确地识别出非生物因素。未来石笋碳在古环境中的应用还需借助模型定量化评估影响石笋碳同位素组成因素为突破点。     

碳酸盐岩碳、氧同位素分析激光微取样技术

碳酸盐岩碳、氧同位素分析激光微取样技术是利用高能聚焦激光束与碳酸盐岩样品作用,热分解产生CO₂气体,经真空提纯净化后送质谱仪分析测定其C、O同位素值。其空间分辨率优于20μm,能有效地对碳酸盐岩各细微组分结构分别取样,以满足同位素地质学研究的需要。经标样测定,δ¹³C和δ¹⁸O的最好分析精度可达±0.22‰(σ),与常规磷酸分解法分析精度相;δ¹³C无明显分馏现象,δ¹⁸O分馏明显,但对同种矿物是一个常量(方解石偏负1.72‰;白云石偏负1.59‰)易于校正。激光微取样主要应用于碳酸盐储集岩样品碳、氧同位素分析,能较好地解释油气储层孔隙演化和成岩过程。     

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。     

洞穴石笋氧同位素古气候重建应用

近年来,应用洞穴次生碳酸盐稳定氧、碳同位素进行古气候研究得到了迅速的发展,尤其是利用石笋中1δ8O与δ13C重建不同地区不同时间尺度下的古气候环境,为全球气候的变化提供了许多新的有意义的认识.然而,当前在利用石笋氧同位素进行古气候重建,特别是对1δ8O的解译过程中仍存在诸多不确定性,尤其是δ18O与温度、降水的联系不统一问题.该文从洞穴石笋δ18O与温度、降水的相关关系以及不同时间尺度下所指示的气候意义等角度对当前洞穴石笋气候学中氧同位素的应用进行了总结分析.     

米仓山-汉南隆起牛蹄塘组页岩稳定碳同位素组成及其意义

利用牛蹄塘组暗色泥页岩样品进行有机碳同位素(δ~(13)C_(org))、无机碳同位素(δ~(13)C_(carb))、氧同位素(δ~(18)O)、总有机碳(TOC)、微量元素测定,分析米仓山-汉南隆起区早寒武世古海洋环境及其与页岩有机质生产的关系。基于原始海洋巨大溶解有机碳库(DOC)和海洋分层理论,结合不同古海洋微生物种属碳分馏特征,描述米仓山-汉南隆起区早寒武世古海洋环境和有机质生产模式。结果表明:研究区牛蹄塘组页岩中获取的碳氧同位素具有良好的原始性,对研究区古海洋环境具有良好的指示意义;δ~(13)C_(org)明显富集轻碳同位素(~(12)C)显示强烈的负异常,分布在-34.032‰～-29.537‰,属于L型无定形有机质,且更富集轻碳同位素;δ~(13)C_(carb)明显富集重碳同位素(~(13)C),分布在-1.21‰～3.64‰;氧同位素δ~(18)O分布在-8.94‰～-3.5‰;研究区南北部碳氧同位素空间分布具有差异性,与南部西河乡剖面相比,北部宁强铁锁关和两河村剖面的碳同位素具较高的δ~(13)C_(org),偏正的δ~(13)C_(carb)和高的δ~(13)C_(carb-org),且δ~(13)C_(carb)与δ~(13)C_(org)呈明显的解耦关系而与δ~(13)C_(carb-org)线性相关;牛蹄塘组页岩碳氧同位素组成取决于海侵过程中藻类、化能自养、甲烷细菌、甲烷氧化菌等特殊的古海洋微生物种属分布或活动强度与上升洋流、海洋分层的有机结合。     

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.     

大洋缺氧事件的碳稳定同位素响应

从碳稳定同位素组成及其分馏机理出发 ,系统探讨了大洋缺氧事件与海相碳酸盐和有机碳稳定同位素分馏之间的关系。缺氧事件期间 ,由于生物大批死亡和快速埋藏 ,其分解消耗海水中大量的溶解氧 ,引起大洋水体缺氧 ,富含 1 2 C的有机质从而得以大量保存 ;相应地大气和海水中富 1 3 C,同期海相碳酸盐岩碳同位素 δ值 (δ1 3C)正偏。在世界各地缺氧事件层内 ,无一例外地碳酸盐岩碳稳定同位素出现了不同程度的正偏 ,Cenomanian- Turonian 界线偏幅达～2‰。海相碳酸盐与有机质碳稳定同位素变化不仅可以提供地质历史中有机碳埋藏量的记录。研究全球碳循环变化 ,还可能追溯有机碳风化和埋藏速率的变化 ,定性地恢复大气 p CO2 变化。     

鄂尔多斯盆地东南部马家沟组碳酸盐岩碳氧同位素特征及意义

对鄂尔多斯盆地东南部马家沟组白云岩和灰岩的碳氧同位素进行测定。结果显示,样品的碳氧同位素值分布较为离散,二者的相关性仅为0.18,氧同位素平均值为-8.34‰;对锰、锶元素含量进行测定,计算ω(Mn)/ω(Sr)平均值为1.4,表明采集样品大部分受后期成岩蚀变影响小,可较好地代表原始地层的沉积特征。马五段、马六段样品的碳氧同位素值变化差异明显:马五段白云岩δ13C在-1.33‰~1.01‰(PDB),δ18O值在-9.58‰~-6.46‰(PDB),为中低负值;马六段灰岩δ13C在-6.75‰~0.92‰(PDB),δ18O值在-11.36‰~-7.33‰(PDB),马六段的碳氧同位素值较马五段离散,且发生了明显的负漂移。Z值与碳同位素值具有较高的相关性,而与氧同位素值相关性低,仅作为该区古盐度变化的相对参考值。碳氧同位素值与Z值所反映的环境信息表明,鄂尔多斯盆地东南部马家沟组马五期为海退期,海水循环性差,气候干旱炎热,处于蒸发环境,海水盐度较高。马六期形成的灰岩由于长期裸露地表,受到大气淡水淋滤作用的影响,角砾泥晶灰岩发育,其碳氧同位素值较低。     

江西冷水斑岩型银铅锌矿床矿物的稳定同位素特征

江西贵溪冷水斑岩型Ag—Pb—Zn矿床产于晚侏罗世火山—侵入杂岩体中,矿化与次火山岩,主要是花岗斑岩的侵入有关.矿化和蚀变分带明显,自下而上依次出现铜矿化带、锌—铅矿化带和银矿化带以及相应的绿泥石化带,绢云母化带和碳酸盐化带,不同成矿阶段矿物的硫、碳、氧同位素组成有所不同。其变化具有较明显的规律. 矿区的铅同位素组成主要显示单阶段演化的特点,其成矿年龄约为100百万年,晚于火山—侵入杂岩体的形成(140百万年).早期矿化阶段成矿溶液的δ~(18)O_(H_2O)=9.90％,δ~(34)∑_s≈4‰,证明溶液中的水和硫主要来自岩浆。晚期成矿溶液δ~(18)O_(H_2O)为4.89‰,表明大气降水逐渐增加.矿物稳定同位素组成的规律性变化表明成矿溶液是向着温度逐渐降低,氧逸度逐渐升高和pH缓慢增加的方向演化的.     

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.     

海生贝类壳体生长层的高分辨率同位素记录研究——以南海北部典型贝类为例

对南海北部贝壳生长层高分辨率分析表明,贝壳生长率、成分和同位素组成存在着显著的季节性变化和趋势变化,季节性变化主要是气候变化所致,而趋势变化主要反映贝类的生理趋势.由于大多数贝类成年后的生长比较缓慢,所以在整个生长序列中都存在生理趋势,分离生理趋势后可获得环境的季节性变化.与环境变量对比分析表明,贝壳氧同位素组成季节性变化主要受海温影响,并与之有较好的相关性,因而是高分辨率研究海洋环境的替代性指标.在本研究的贝类中,鳞砗磲与海蜗牛氧和碳同位素的变化基本是同步的,并且与温度的季节性变化有较好的相关性,指示着在温度控制下它们的氧碳同位素发生了平衡分馏,而褐带鹑螺则相反,意味着其碳同位素还可能受代谢作用的影响.     

柴达木盆地第三纪盐湖沉积环境分析

目的分析柴达木盆地第三纪盐湖的沉积环境。方法利用稳定同位素分馏理论及其分析技术，分析了现代青海湖稳定同位素的组成特征，并与柴达木盆地第三纪盐湖的沉积环境特点进行了对比。结果柴达木盆地第三纪咸化湖泊沉积碳酸盐岩中富集δ13C与δ18O，具有较高的Z值，并且大多与海洋碳酸盐岩碳氧同位素区间值重叠，说明第三纪咸化湖泊的盐度与海相相当或高于海水；柴达木盆地硫酸盐的δ34值大大超过海洋硫酸盐的δ34S值，且在第三纪盐湖的演化过程中具有化学分层特征，在湖盆下部产生了强烈的硫同位素分馏现象，导致较高δ34S值蒸发岩沉积的形成。结论柴达木盆地第三系盐湖沉积地层中可发育较丰富的油气资源。     

塔里木盆地基性岩“球粒”特征及成因研究

通过塔里木盆地野外采样的玄武岩典型杏仁体和钻井取芯的基性岩“球粒”的岩相学和碳、氧同位素地球化学对比分析,对塔里木盆地基性岩“球粒”特征及成因进行了研究.综合分析表明,“球粒”和杏仁体虽然宏观特征相近,但在微观特征和碳、氧同位素组成上具有明显的差异:“球粒”不具环带结构,边部重结晶作用明显,同一样品不同“球粒”的δ13C和δ18O相差较大；杏仁体普遍具环带结构,结晶颗粒较大,同一样品不同杏仁体的δ13C和δ18O较为接近.岩相学特征和碳、氧同位素地球化学特征均表明基性岩中的“球粒”是岩浆捕掳沉积碳酸盐岩围岩碎块而成的,与典型杏仁体的次生矿物充填气孔成因明显不同,因而推测钻遇的基性岩为侵入岩,相关层系并非一定发生过火山活动.     

玉北地区奥陶系碳酸盐岩碳氧同位素特征及成岩环境分析

基于大量碳、氧稳定同位素(δ13C,δ18O)数据,利用岩心分析、岩石薄片单偏光、阴极发光以及扫描电镜等实验方法,结合玉北地区成岩环境特点,研究了该区奥陶系各类成岩环境的地球化学特征。研究结果表明:玉北地区奥陶系碳酸盐岩都是在稳定的海相环境中形成的,且基本上保持了原始环境的碳、氧同位素组成,其成岩埋藏深度经历了先上升后下降的过程,沉积地层由鹰山期至良里塔格期,对应着海平面的上升。用Z值作为定量指标来解释古盐度的相对变化精确度较低。三大类成岩环境中,近地表成岩环境的δ13C和δ18O普遍较高,表生淡水成岩环境的δ13C和δ18O普遍较低,中—深埋藏和热液成岩环境的δ13C和δ18O介于前两者之间。     

应用氢氧稳定同位素区分我国几个高岭土矿床的成因类型

一、引言 高岭石类矿物(高岭石Al_4[Si_4O_(10)](OH)_3,埃洛石Al_4[Si_4O_(10)](OH)_8nH_2O等)主要是硅铝质岩石或矿物(以下简称原岩)的水化产物。由于地表或近地表环境中水岩比通常很大,因此在一定温度下形成的高岭石类矿物,其氢氧同位素组成往往取决于共存水(主要是大气降水)的同位素组成,而与原岩几乎无关。根据Craig(1961.b)大气降水线公式δD=8δ~(18)0+10以及高岭石与水之间的分馏系数(α)可以导出高岭石的δD和δ~(18)O值之     

小冰期内部1510-1710AD时段石笋δ^18O变化趋势及驱动机制探讨

该文利用重庆丰都水鸣洞石笋NSM03高精度230Th年代数据和δ^18O值建立了三峡库区小冰期内部1510-1710AD这一时段的石笋氧同位素时间变化序列,研究结果显示在这两百年间,NSM03石笋δ^18O曲线呈高频变化,δ^18O值在1510-1670AD年相对偏负,之后δ^18O持续偏重,在1610年左右达到最大值,对应于前人研究的＂明末弱季风＂这一事件,而在1638AD之后又持续偏轻,显示了东亚季风由偏强到弱,再持续强盛的变化趋势。通过对NSM03石笋δ^18O的功率谱分析,发现石笋δ^18O记录在此期间存在25 a、5 a和3 a周期,表明这一时期重庆地区气候变化主要受控于太阳活动变化,同时受到ENSO事件的影响。     

苏鲁地体榴辉岩形成过程中流体活动的氧同位素制约

对苏鲁地体西部东海地区榴辉岩及其共生片麻岩内部石英脉进行了氧同位素研究。石英脉及其寄主岩石榴辉岩和片麻岩中的石英与其他矿物之间达到了的氧同位素平衡，计算得到的平衡温度分别为：石英脉６６０－８４０℃，榴辉岩５９５－７２５℃，片麻岩５０５－６６５℃，石英脉的δ＾１８Ｏ值变化范围为－５．３－７．５‰，与寄主岩石的δ＾１８Ｏ相似，指示变质流体与寄主岩石保持氧同位素平衡，同时表明超高压变质作用期间或之后只存     

石灰泥岩——一种陆源机械成因的碳酸盐岩

石灰泥岩是束鹿凹陷含量最多的岩石类型之一,它分布于始新世沙河街组三段中下部,前人笼统地称之为泥灰岩.应用沉积学及同位素地球化学方法,对石灰泥岩的岩石类型进行详细的岩石学特征及成因研究.结果表明:研究区该类岩石结构组分主要为砂粒级、粉砂粒级碳酸盐成分的碎屑颗粒以及泥粒级的碳酸盐质点;岩石的碎屑结构较清楚;石灰泥岩和由同成分而不同粒级颗粒(碳酸盐成分的砾、砂、粉砂、泥质等)所构成的岩石在空间上相伴出现;岩石中氧同位素(δ18O)值为-9‰～-5‰,碳同位素(δ13C)值大于1‰,最大值为3.2‰;碳-氧同位素资料均显示受物源的影响明显,认为这是一种罕见的陆源机械成因的碳酸盐岩.     

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。     

湖南羊角脑铀矿床碳氧同位素地球化学研究

羊角脑铀矿床是鹿井矿田南部的一个中型矿床,该矿床矿体主要受断裂破碎带控制,碳酸盐化与铀矿化关系密切。对羊角脑铀矿床不同期次的方解石脉进行碳氧同位素分析。该矿床成矿早期、成矿期、成矿晚期都发育方解石脉,从成矿早期→成矿期→成矿晚期,方解石的δ~(13)C_(PDB)值有明显降低的趋势,而δ~(18)O_(SMOW)值成矿早期最低,成矿期与成矿晚期方解石的δ~(18)O_(SMOW)值变化范围与平均值相似。羊角脑矿床成矿早期方解石δ~(13)C_(PDB)介于-5.0‰~-6.4‰,平均值为-5.8‰,与幔源CO_2的碳同位素变化范围与平均值相似,而成矿期与成矿晚期由于CO_2发生脱气作用引起的同位素分馏而降低,表明该矿床成矿流体中的碳来自地幔去气作用,方解石的δ~(13)C-δ~(18)O组成呈负相关关系,进一步证实羊角脑铀矿床成矿流体中CO_2矿化剂是地幔去气作用形成。