沼泽沉积物中单体正构烷烃碳同位素研究

80年代末,国外研制出GC-C-IRMS碳同位素分析新技术,使碳同位素研究进入了分子水平,出现了生物标志化合物稳定碳同位素地球化学研究新领域.生物标志化合物碳同位素组成与生物先质及成岩演化的关系,是该研究领域的关键问题之一.国外已从生物体、现代沉积物和热模拟实验研究着手,对这一问题进行了一些研究.研究结果表明,沉积物中生物标志化合物碳同位素组成与生物先质碳同位素组成和成岩演化关系密切.例如,Rieley等研究了Ellesmere湖泊现代沉积物和湖周围C_3植物叶中单体正构烷烃碳同位素组成,发现两者具有成因联系.本文对我国甘南(甘肃省南部)现代沼泽沉积物泥炭和准噶尔盆地古代沼泽沉积物长焰煤样品中单体正构烷烃碳同位素进行了分析,研究了它们碳同位素组成与有机质输入源和成岩演化的关系.     

沉积有机质芳核与侧链碳同位素组成分布特征

碳同位素组成是油气对比和有机质演化研究的重要手段.国内外先后提出了不同的天然气δ~(13)C_1与R_o的演化模式.认为在相同演化阶段Ⅲ型母质形成天然气比Ⅰ～Ⅱ型母质δ~(13)C_1偏重,即煤型气δ~(13)C_1重于油型气.但由于这些模式大多是局部或区域性的,很难完全代表有机质的完整演化序列.     

我国不同地质时期沉积有机质中稳定碳同位素组成特征及其意义

不少学者已经注意到原油和干酪根的δ~(13)C值随地质时代的变化.最近,我们对近2100个样品的分析数据进行了归纳统计(表1、图1),它们来自我国各主要油气盆地和地区,从前寒武纪到第三纪涉及整个显生宙,所以具有广泛的代表性.其中原油的时代归属,是根据前人的研究结果,按其源岩时代而确定的.     

白垩纪红层碳酸盐岩和恐龙蛋壳碳氧同位素组成及环境意义

白垩纪是地史中重要的变革时期之一。这一时期的古气候古环境是当今地学界关注的前沿课题。白垩纪的海相记录已被国际上正在开展的“全球沉积地质计划(GSGP)”列为研究重点。我国白垩纪时主要为陆相沉积,特别是中国南方广泛发育了陆相红层。这些红层形成于地圈与水圈、大气圈和生物圈的交界面上,比海相地层更有效地记录了地球表层环境的信息。     

杭州市大气PM2.5中有机碳元素碳的同位素组成

为了探讨杭州市区大气细颗粒物(PM2.5)中有机碳(OC)和元素碳(EC)的来源, 以离线分步加热法氧化提取了PM2.5中的OC和EC, 用质谱仪测量了两者的碳同位素组成. 分析结果显示, 春、夏、秋、冬4个季节的δ¹³C_OC平均值分别是-52.8‰, -48.1‰, -50.0‰, -52.5‰, 总平均值为-50.9‰ (-85.0‰ ~ -35.6‰). δ¹³C_EC在相应季节的平均值分别是-26.4‰, -26.9‰, -26.7‰, -25.9‰, 总平均值为-26.5‰ (-30.5‰ ~ -23.8‰). 表明杭州市区大气PM2.5中OC和EC的碳同位素组成有很大的差别. d 13COC值普遍偏轻, 变化幅度大. 春、冬两季δ¹³C_OC值最轻, 秋季次之, 夏季相对最重. δ¹³C_EC值普遍偏重, 变化幅度小, 4个季节的平均值基本一致.     

草本沼泽泥炭不同演化阶段气体碳氢同位素组成及其演化特征

煤层气聚集存在着“累积聚气”和“阶段聚气”两种形式. 目前缺乏“阶段聚气”煤层气的地 球化学特征和指标的研究. 通过草本沼泽泥炭在不同温度下制备的样品进行热模拟实验, 获得 了不同演化阶段甲烷和乙烷的碳、氢同位素组成和演化规律. 发现甲烷和乙烷碳同位素组成明 显地受原始样品演化程度的影响, 而氢同位素组成主要与成熟度密切相关. 确定了成煤有机质 从Ro 为1.2%, 1.7%, 2.4%, 3.2%, 3.7%分别演化至Ro 5.7% (4.8%)之间生成的气体碳、氢同位素 组成. 建立了成煤有机质在不同演化阶段热解气体碳、氢同位素组成与Ro 之间的关系和甲烷 与乙烷的碳、氢同位素之间的关系式. 这些为研究不同成熟度区间生成的煤层气的成因和“阶 段聚气”的煤层气地球化学特征认识及其成因判识提供了科学依据. 并且, 将这些研究结果应 用到我国沁水盆地南部煤层气研究, 认为该地区煤层气是在中侏罗世以后聚集而成, 具有“阶 段聚气”的特征, 这与地质研究结果相一致, 从而证明了热模拟研究成果对自然界煤层气成因 的判识具有重要的科学意义.     

中国西北地区大气CO_2浓度及其碳、氧同位素组成特征

由于不同来源的CO_2在同位素组成上存在差异,因此利用CO_2的δ~(13)C、δ~(18)O可以判别引起大气CO_2浓度变化的因素。作者从1989年1月至1990年2月以西北工业城市兰州为重点,并选择其它四种自然生态环境区,采集近地表(2—15m)空气样品259个,对CO_2浓度及其δ~(13)C、δ~(18)O进行了测定。本文报道有关结果,并首次尝试性提出δ~(18)O对CO_2气源的指示意义。     

克拉玛依油田稠油中萜类化合物单体碳同位素组成

利用ＧＣ－ＩＲＭＳ技术并结合１３Ｘ分子筛络合的方法对克拉玛依油田不同生物降解程度原油中化合物进行单体碳同位素测定。研究结果表明利用１３Ｘ分子筛能选择性地富集萜类化合物,使其满足ＩＲＭＳ的测定要求;另外,根据藿烷类单体碳同位素组成富＾１３Ｃ（－３１．７３％￣３７．７９％）的特征推测其可能主要来源于非嗜甲烷菌,结合其他地球化学方面的语气进一步表明克拉玛依油田的沉积环境为强还原的、快速堆积的封闭－半封闭     

食物控制的陆生蜗牛碳同位素组成

陆生蜗牛壳体化石碳酸盐(文石, CaCO₃)稳定碳同位素组成已被用于解释过去古植被C₃/C₄光合作用类型的变化, 但是蜗牛壳体碳同位素组成是否取决于其食物碳同位素组成一直是争议的问题. 对黄土高原等地现生蜗牛软体躯干有机碳和壳体文石无机碳同位素组成测量表明, 壳体文石无机碳同位素δ¹³C_a分布范围为-13.1‰ ~ -4.3‰; 对应的软体躯干有机碳同位素δ¹³Corg分布范围为-26.8‰ ~ -18.0‰, 两者之间存在显著的相关关系(δ¹³C_a = 1.021 δ¹³C_org + 14.38; R = 0.965; N = 31), 壳体文石¹³C相对于躯干平均富集(14.2 ± 0.8)‰. 由于蜗牛软体和食物碳同位素组成一致, 这样结果表明黄土高原陆生蜗牛壳体碳同位素组成可以反映其食物的同位素特征和潜在生态背景. 进而认为: (1)蜗牛碳酸盐壳体中的碳主要来自于蜗牛代谢(呼吸)作用产生的CO₂; (2) 蜗牛休眠、壳体封闭时期壳内CO₂与体液HCO₃^-之间碳同位素处于平衡分馏状态; 蜗牛活动时期CO₂的释放, 壳体文石形成, 碳同位素动力分馏作用发生, 导致壳体文石¹³C富集程度显著高于同位素平衡分馏值.     

中元古代雾迷山组碳酸盐岩碳和氧同位素组成及海平面变化

北京十三陵地区雾迷山组白云岩的δ＾１３Ｃ数值范围从－１．５‰－１．５‰。（ＰＤＢ）,δ＾１８Ｏ数值范围一般为－４‰－－５‰（ＰＤＢ）。它们碳同位素组成具有旋回性变化的特征。     

塔里木板块震旦系碳同位素组成及其意义

对取自库鲁克塔格震旦系的102个灰岩、泥岩、页岩和冰碛岩样品做了碳同位素分析．震旦系内4个组为冰期沉积，其δ^13C值差别较大(-14.7‰— 4．2‰)，δ^13C出现3次明显的负漂移，支持前人提出的该地区出现过3次冰期沉积的观点，只是具体时间上存在差别．下震旦统下部贝义西组δ^13C值总体为正值，可能代表与Rodinia超大陆裂解有关的大陆裂谷岩石记录．全部地层的δ^13C曲线有3次明显的变化，第1次是贝义西组从底部正值变为顶部-5‰左右；第2次从下震旦统上部阿勒通沟组的0‰—3‰左右变为特瑞爱肯组的—3．4‰——14．4‰。第3次是从上震旦统下部扎莫克提组的正值到汉格尔乔克组顶部冰成纹泥的负值。     

环境空气中非甲烷烃类化合物的碳同位素组成

报道了太原市和兰州市夏季环境空气中和燃煤烟气、机动车尾气、油类挥发和餐饮油烟气中部分NMHCs化合物的碳同位素组成特征,并利用同位素组成初步探讨了环境空气中NMHCs的来源.吸附管采样-热解析-色谱-同位素质谱联用仪测试结果表明:兰州市环境样品的δ13C值为-34.6‰～-26.6‰,太原市为-33.8‰～-18.1‰.几种污染源的碳同位素组成为:汽车尾气-31.8‰～-26.7‰、燃煤烟气-25.0‰～-23.1‰、油类挥发-32.5‰～-27.4‰和餐饮油烟气-31.6‰～-24.5‰.环境空气样品与油类挥发、汽车尾气和餐饮油烟排放产生的NMHCs化合物的碳同位素值较接近,说明油类挥发、汽车尾气和餐饮油烟可能为夏季环境空气中NMHCs的主要来源.     

中元古代雾迷山组碳酸盐岩碳和氧同位素组成及海平面变化

北京十三陵地区雾迷山组(1310～1207 Ma)白云岩的δ13C数值范围从-1.5‰～1.5‰ (PDB),δ18O数值范围一般为-4‰～-5‰ (PDB).它们碳同位素组成具有旋回性变化的特征.δ13C从地层层序的边界发生正偏移,至1.5‰(PDB),然后发生负偏移至-1.5‰(PDB).有时,在δ13C为负值的层段δ18O数值较高,约为-4.0‰(PDB).碳、氧同位素组成的这种特征可能与海平面变化相关.     

乌江流域梯级水库中溶解无机碳及其同位素分异特征

选择长江右岸最大支流乌江干流上三座不同时期建造的梯级水库作为研究对象, 于2006年4月、7月、10月和2007年1月按水体表层、水深20, 40, 60和80 m分别采集了三座水库的坝前水体分层水样. 分析其中水化学特征、溶解无机碳含量及其同位素组成. 水库表层水体中溶解无机碳(DIC)及其同位素(δ¹³C_DIC)组成总体特征表现为: DIC浓度夏、秋季较低, 冬、春季较高; δ¹³C_DIC值则相反, 夏、秋季节偏正, 冬、春季节相对偏负. 在垂直剖面上, 水体中DIC浓度随水深的增加逐渐上升, 而δ¹³C_DIC随水体深度增加而偏负. 各水库的溶解无机碳同位素组成与天然河流中的差异较大, 而接近自然湖泊情况. 另外, 通过调查不同拦截时间的水库, 发现在水库的上层水体中, δ¹³C_DIC随着水库库龄的增长而偏负, 水库的营养水平随着库龄的增长而逐渐增高. 上述结论表明水坝拦截后河流水化学性质发生了改变, 蓄水河流趋向于向湖沼化方向发展; 溶解无机碳同位素组成分异在一定程度上可用于示踪水库的演化过程.     

应用GC-IRMS技术测定气源岩热解产物中轻烃的碳同位素组成

采用玻璃管真空热解方法,并结合色谱／同位素比值质谱(GC-IRMS) 技术对气源岩热解产物中轻烃碳同位素进行测定．热解产物中大量CO₂的存在对CH4碳同位素组成的测定具有明显干扰,初始温度设为－40℃能够有效排除CO₂对δ¹³C_CH4测定的影响;另外,加大进样量（二次进样）或通过NaOH溶液吸收CO₂有助于C₂₊轻烃组分δ¹³C的测定．通过采取上述措施可以获得热解产物中 C₁~C₇轻烃的碳同位素组成,对气／源对比以及天然气成因的研究具有重要的意义．     

我国煤层甲烷异常重碳同位素组成的发现及成因研究

天然气的稳定碳同位素δ~(13)C_(1-n)对于研究气体类型、演化规律、气/气和气源对比有着极为重要的意义。人们业已发现煤层气与油田气在碳同位素组成上存在着较大差异,这表现在煤层气很“干”以及δ~(13)C_1偏负(—40——80‰)两大特征上。近两年我们在重庆南桐煤田龙潭煤系的煤层气体中测得异常重的δ~(13)C_1值,其原因和意义为天然气地质学界所关注。     

湖相有机质的氢指数及碳同位素组成——湖面波动评价的指标——以RH孔为例

氢指数(HI)分析已广泛地用于油源岩的特性研究.由于HI分析用样量少、速度快、费用少和时间短等优点,已成为评价湖泊沉积环境的一种指标,并取得了良好的效果.本文根据RH孔沉积有机质的HI,结合本孔中总有机碳(TOC)含量及其δ~(13)C值的组成,讨论了RH孔中HI所指示的环境意义.1 样品与实验RH孔(33°54′N和102°32′E,3400m a.s.l.)位于青藏高原东部若尔盖盆地内,于1992年7月完钻,总进尺120.48m,取芯率在90%以上.RH孔顶部4.1m以上,用附近的天然剖面从层位上进行拼接.天然剖面取样38个,RH孔取样494个.     

树轮稳定碳同位素的研究现状及前景

本文系统地介绍了树轮碳同位素的分馏模型,综述了树轮碳同位素在大气参数、环境气候和水文上的研究进展。结果表明,树轮碳同位素反映了大气δ＾１３Ｃ和大气ＣＯ２浓度的变化,与温度、湿度、降水及河流径流量存在一定的相关关系;环境污染也可解释树轮碳同位素比率的变异。同时,对未来该领域的研究方向作了展望。     

西藏吉隆盆地的植被生态类型及其在哺乳动物牙齿釉质稳定碳同位素组成上的响应

通过对西藏吉隆盆地现代草本植物的碳同位素分析, 表明在海拔4000 m的区域以C₃植物占绝对优势, 但仍然有极少量的C₄植物存在. 吉隆盆地发现的C₄植物为藜科的尼泊尔猪毛菜(Salsola nepalensis)和禾本科的白草(Pennisetum flaccidum)两个种, 这一结果显示受强烈光照条件影响的C₄植物确实能分布在高海拔的地区, 是对高海拔区域可以生存C₄植物观点的支持. 对吉隆盆地食草哺乳动物牙齿釉质的同位素分析表明, 生物磷灰石中结构碳酸盐的碳同位素组成在高海拔的地区仍然保持与取食植物的碳同位素组成呈稳定的富集关系, 因此是反映植被生态类型和气候环境特征的精确代用性指标.