东北二龙湾玛珥湖13 ka BP以来的沉积年纹层研究

对东北二龙湾玛珥湖的沉积物(0~700 cm)进行研究, 发现该湖既含有生物年纹层(0~632 cm)又含有碎屑年纹层(632~700 cm), 其中生物年纹层又可按照藻类种类及含量的多少划分为以甲藻为主的生物年纹层(0~63 cm)和甲藻与硅藻混合的生物年纹层(214 ~632 cm). 对这3种年纹层的详细组成与结构特征进行了描述, 讨论了沉积序列中年纹层类型变化的原因, 并建立了13 ka BP以来高分辨率的纹层年代学标尺. 这为今后继续年纹层计数、误差评价及高分辨率古气候记录研究奠定了很好的基础.     

缅甸Twintaung玛珥湖碳酸盐年纹层及100年来微区原位元素分析

报道了缅甸蒙育瓦地区发现的5个玛珥湖,通过对这些玛珥湖的纹层研究,发现深度最大的Twintaung玛珥湖发育了碳酸盐年纹层,纹层层偶由厚度约为50~400?m的碳酸盐微层以及厚度100~600?m的碎屑-有机质层组成,其中碳酸盐微层是鉴定年纹层的重要标志.Twintaung玛珥湖年纹层的形成与缅甸蒙育瓦地区特殊的气候环境密切相关,每年12~4月为"干-热季",降水少、蒸发高、湖水过饱和,导致方解石微晶生成;同时,每年干旱季节也是蓝藻Spirulina的繁盛时期,藻类繁盛需要消耗大量的CO2,也促使碳酸盐生成.5~11月为"湿-热季",降水较多,形成碎屑、有机质混合层.独立的核素测年(137Cs,210Pb)数据与纹层计数基本一致,证明了纹层的年季特征.为了理解元素指标的气候意义,我们运用同步辐射原位分析方法获得高分辨率元素数据,并与气象观测记录对比.通过主成分分析及与气象记录的对比,认为第一主成分主要包括岩石成因的元素(K,Ti,Fe,Cu,Zn,Rb和Zr等),可能主要与物理化学风化作用、降水以及粉尘输入有关,影响因素复杂;第二主成分主要包括元素Ca和Sr,主要赋存于碳酸盐颗粒中,可能主要与蒸发-降水关联.气候干旱时期,湖水中Ca离子呈过饱和,促使碳酸盐沉淀.缅甸Twintaung玛珥湖碳酸盐年纹层沉积中Ca元素可能是高分辨率古气候变化研究的重要替代指标.     

利用团簇同位素恢复沉积盆地热历史的探索

海相碳酸盐岩层系由于缺乏有效的古温标,其热历史的恢复一直是困扰地球科学界的难题.碳酸盐团簇同位素(clumped isotope)作为一种新兴的古温标,在碳酸盐岩地层热历史研究中展现出了巨大的潜力.本文选取了塔里木盆地与四川盆地多口钻井受后期成岩作用影响较弱的碳酸盐岩样品进行团簇同位素古温标(Δ47)测试与分析,探讨了不同岩性的深层自然演化碳酸盐岩样品Δ47温度的意义、方解石团簇同位素~(13)C-~(18)O键固态重排规律以及沉积盆地热历史对不同岩性的团簇同位素的影响.塔里木盆地顺托果勒-卡塔克地区碳酸盐Δ47为0.443‰～0.634‰,计算团簇同位素温度为49.9～201.7℃,川中古隆起碳酸盐Δ47为0.423‰～0.537‰,计算团簇同位素温度为105.7～233.5℃.测得的团簇同位素温度远高于可能的成岩温度,表明上述研究区自然样品的碳酸盐团簇同位素受到了后期埋藏升温作用的影响,可能发生了~(13)C-~(18)O键的固态重排.根据塔里木盆地顺托果勒-卡塔克地区团簇同位素温度与钻孔温度关系推测自然样品方解石团簇同位素~(13)C-~(18)O键固态重排的"封闭温度"不高于120℃,热力学"平衡温度"不低于160℃,与国外实验室条件下得到的结果相一致.综合分析认为一阶近似模型能够较为准确地描述盆地热历史对方解石~(13)C-~(18)O键固态重排的影响;而盆地热历史对白云石团簇同位素影响的热演化模型还需要进一步研究.     

矿物反应与氧同位素平衡——方解石-橄榄石体系的实验研究

利用矿物反应方法确定产物之间的稳定同位素分馏系数尚不多见.已知的例子是通过氧化铁橄榄石形成石英和磁铁矿,从而直接得到这两个产物矿物之间的氧同位素分馏.这个实验的结果已被后来的同位素交换反应实验数据所证实.本文报道利用白云石同透门石在680℃和5kb条件下的反应形成方解石和镁橄榄石所得到的氧同位素分馏结果.     

南海北部HY4-901孔氧同位素与古气候研究

近20多年来,随着古海洋学研究的深入和氧同位素分馏机理方面的探讨,人们对海洋沉积岩芯中浮游有孔虫样品δ~(18)O变化的控制因素,有比较清楚的认识,其变化主要取决于当时海水的δ~(18)O和表层水温的变化.HY4-901柱状样位于南海北部陆坡18°49′N113°28′E,水深1120m..l 沉积特征该柱状剖面沉积连续,粒度均匀,颜色也较均一.以粉砂质粘土为主,少量粘土质粉砂,未见非正常沉积,富含浮游有孔虫、钙质超微化,硅藻、放射虫也较丰富,为典型的上陆坡沉积.2 分析方法及稳定同位素特征本柱状样长250cm,其中0～100cm段,按1cm连续取样;10～250cm段,按2cm取样,共取175个样品作碳、氧稳定同位素分析.样品先用0.063mm孔径的筛进行冲洗之后进行有孔虫鉴定,并挑选其中个体大小接近的袋拟抱球虫作稳定同位素测定.样品在甲醇中用超声波清洗后,放在小玻璃舟内压碎,放入350℃炉内烘烤去除有机质,在0,5Pa的真空条件下与无水磷酸反应生成二氧化碳,去水后,通入质谱进行测定.     

东海Shim孔中始新世、上新世与早更新世底栖有孔虫氧同位素测温研究

前人的研究已证明,有孔虫壳体的氧同位素组成取决于它们生命活动时的海水温度、生活的水体的同位素以及可能存在的生物体内的生物分馏作用。我们研究了采自我国东海海域一个钻孔中的始新世、上新世及第四纪底栖有孔虫的氧、碳稳定同位素组成。所用属种都为     

蜗牛Achatina fulica壳体δ~(18)O环境指示意义的实验

陆生蜗牛化石氧同位素组成能够记录古降水和古温度信息,但古环境因子影响蜗牛壳体氧同位素组成的机理仍不明确,因此越来越多的研究侧重于对现代蜗牛壳体的环境效应进行探讨,而野外采样研究很难分离出单独环境因素的贡献,研究基于控制变量法的原理设计了两套实验方案,以Achatina fulica蜗牛为实验对象进行实验室培养,结果表明:(1)在相同的温湿度下,不同来源的环境水所饲养的结果均有一定的差异,并且得到分馏值与环境水δ18O值的相关性方程分别为:y=-0.4571x+1.4749,R2=0.9794(生菜叶组),y=-0.2179x+4.1566,R2=0.6821(玉米粉组);(2)在环境水来源单一、温度区间较小的情况下,温度与壳体氧同位素关系的经验方程为103lnα(Aragonite-H.2439×106T-2+48.033(R2=0.5666),这与无机碳酸盐分2O)=-1馏的相关实验结果趋势相反.实验结果表明,温度恒定的条件下,环境水是影响蜗牛壳体氧同位素组成的主导因素;在温度区间较小的条件下,温度对壳体氧同位素分馏的影响并不明显;研究结果还说明外加碳酸盐对壳体文石氧同位素组成几乎没有影响,但食物中所含的水分对蜗牛壳体δ18O值产生了不可忽视的影响.     

贵州不同汞污染区表层土壤汞同位素组成变化

贵州是目前我国汞污染非常严重的地区.本研究报道了贵州省典型汞污染区(如汞矿区、锌冶炼区、燃煤电厂及自然背景区)表层土壤的汞同位素组成特征,并对比了自然界主要汞排放源(如热液矿床、煤及大气样品等)的汞同位素组成.研究发现,不同汞污染区表层土壤的汞同位素组成存在较明显的差异.其中,汞同位素质量分馏(δ202Hg)差异可达2.0‰,汞同位素非质量分馏(Δ199Hg)差异可达0.25‰,表明汞同位素"MDF-MIF"二维体系可以成为示踪环境中汞的有效手段.     

电气石和水之间氢同位素分馏的实验研究

电气石作为一种有用的岩石成因和成矿环境的指示矿物已引起广大地质工作者的重视,并作了大量研究工作。但实验测定电气石的氢同位素分馏系数尚少,仅有Blamart等人测定了500和600℃两个温度点的电气石和水之间氢同位素平衡分馏系数。此外,Kotzer等人利用不同地质环境中共生的石英和白云母的氧同位素平衡温度获得了350～600℃温度范围内,电气石的氢同位素平衡分馏经验方程式。     

共和盆地更尕海湖泊现代水环境与碳酸盐碳氧同位素组成变化

通过分析更尕海轮藻碳酸盐结壳、软体动物壳体等碳氧同位素的季节变化,结合湖水溶解无机碳(DIC)碳同位素(δ13CDIC)和湖水氧同位素(δ18OLake),探讨其与现代湖泊水体环境的关系.结果表明,5~8月,轮藻植物生长速率约为5~6 cm/月;期间,沉水植物强烈的光合作用和碳酸盐的析出导致湖水pH升高,同时湖水DIC和Ca2+含量显著下降.结合流域水体氧同位素、气温和降水量等观测资料,指出更尕海湖泊水位季节变化是区域降水量与蒸发作用平衡的结果;湖水氧同位素组成主要受入湖水氧同位素组成、湖泊内蒸发过程和降水量等的影响.软体动物壳体氧、碳同位素组成可分别代表δ18OLake与δ13CDIC的年际变化.然而,轮藻结壳氧同位素与δ18OLake之间非平衡分馏效应显著,有待于进一步开展工作.     

云南金满热液脉状铜矿床Cu同位素组成的初步测定

报道产于兰坪-思茅盆地中侏罗系沉积砂岩、泥岩中的金满低温热液脉状铜矿床中含Cu硫化物的Cu同位素组成,发现其δ^65Cu值较低,变化范围为-3.70‰～0.30‰,明显不同于高温岩浆热液铜矿床（δ^65Cu值为-0.62‰～0.40‰）和大洋底块状硫化物矿床（δ^65Cu值为-0.48‰～1.15‰）,根据研究结果认为：较低的成矿温度、不同的成矿物质来源、不同的成矿阶段和有机质参入成矿等因素,可能是造成金满型低温热液脉状铜矿床Cu同位素分馏的原因。     

湖北渔塘坝硒矿床中最大硒同位素分馏的发现及其指示意义

对渔塘坝硒矿床中高硒的碳质硅质岩和碳质页岩样品进行了硒同位素测定. 测定结果显示, 其δ^82/76Se_NIST范围从-12.77‰ ~ 4.93‰, 总变化为17.7‰. 这是迄今所发现的自然界中最大的同位素分馏, 同时样品Ytb-5(高硒碳质页岩)的d 82/76SeNIST为-12.77‰, 也是目前所发现的自然界中最富硒轻同位素的样品. 根据硒同位素的分布特征, 结合其他地质证据和地球化学指标, 认为“氧化-还原模式”是对矿床中自然硒大量出现的合理解释. 同时, 硒同位素在自然界中较大的分馏效应也证明其作为一种新的地球化学示踪剂有其独特的应用潜力.     

钙钛矿的氧同位素分馏

钙钛矿(CaTiO_3)是金伯利岩中的特征副矿物,偶尔可以成为主要组成矿物.它也常以副矿物形式存在于许多碱性岩和某些变质岩中.具有钙钛矿结构的硅酸盐是下地幔的重要组成矿物.因此,理解钙钛矿的氧同位素分馏性质不仅对于含这种矿物的地壳地幔岩石的地质测温和热历史探索,而且对于地幔的化学结构研究具有重要意义.然而,至今尚未有人对钙钛矿的氧同位素分馏进行深入系统的研究.仅加拿大的Gautason等对方解石-钙钛矿之间的氧同位素分馏做了初步实验测定.本文根据作者建立的增量方法,从理论上计算了钙钛矿的氧同位素分馏.     

柴达木盆地西部新生代盐湖相烃源岩中高支链类异戊二烯烃(C25HBI)的检出及其地质地球化学意义

发育于盐湖相环境的柴达木盆地西部第三系渐新统下干柴沟组是该盆地西部地区的主力烃源岩层. 在该组上段沉积有机质中检出了硅藻的特征性生物标志化合物——含25 个碳原子的高支链类异戊二烯烃(C₂₅HBI), 该化合物的检出对于揭示区域沉积有机质发育的生物地球化学背景具有重要意义. 研究结果表明, 柴达木盆地西部地区下干柴沟组上段烃源岩中的C₂₅HBI 碳同位素值介于-18‰到-20‰之间, 为典型硅藻生源特征. 由于沉积环境中硅藻生长在大量消耗水体溶解CO₂ 的同时, 必须利用无机碳酸盐碳才能维持其快速繁殖, 硅藻勃发代表了水体环境富营养、高生产率特征, 因此富重碳同位素C₂₅HBI 在沉积有机质中的检出有可能成为该地区优质烃源层发育的标志之一. 同时, 由于硅藻发育环境水体溶解CO₂处于胁迫状态, 将导致沉积有机质总体以富集¹³C 为特征, 可能是造成该地区第三系沉积有机质碳同位素偏重的原因之一. 作为该套烃源岩沉积有机质的生源之一, 硅藻生源高碳数正构烷烃(>n-C₂₅)具有无碳优势分布的特点, 使得该地区高碳数正构烷烃的生源和成因复杂化,在烃源岩有机质评价时应引起重视.     

湖北清江和尚洞石笋方解石晶体的季节性生长及其环境控制

由于定年准确、分辨率高、沉积相对连续等优点, 洞穴石笋逐渐成为古气候变化研究中的一个亮点. 与石笋中的其他记录(如稳定同位素、微量元素)相比, 石笋生长速率的测量相对简便、且成本低廉. 迄今为止, 利用石笋生长速率重建的古气候记录为数不少. 但是这些记录大多基于最近数十年洞穴沉积记录与器测数据(主要是温度与降水量)的对比统计, 目前我们对各种环境因子如何具体控制石笋生长的机理认识仍然十分缺乏.
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Science Bulletin 2016年第2期中文概要

正偶数汞同位素非质量分馏蔡虹明,陈玖斌同位素方法为研究汞生物地球化学循环开辟了新领域.除被大量报道并被实验验证的奇数汞同位素非质量分馏(D~(199)Hg和D~(201)Hg)外,自然样品中还发现了奇特的偶数汞同位素非质量分馏(D~(200)Hg和D~(204)Hg).与奇数汞同位素异常不同,偶数同位素非质量分馏的产生过程和机制尚不清楚.本文系统总结了当前关于偶数汞同位素异常的所有报道,详细讨论了发现偶数汞同位素异常的分析方法及其可能的产生过程和机理,并展望了其在汞     

盐湖卤水蒸发过程中的稳定氯同位素分馏

在28±2℃下进行了察尔汗盐湖卤水的蒸发实验,实验设计为2组,分别为阶段固液相全分离蒸发和固相连续沉积蒸发.在蒸发过程中采集了79件固液样品,并利用基于检测Cs2Cl+的高精度正热电离质谱法进行氯同位素组成测定.根据盐类沉积中Na+,K+,Mg2+的含量变化,整个蒸发过程可分为石盐、光卤石和水氯镁石3个析盐阶段,各析盐阶段固液相间的氯同位素分馏表现出如下特征:在整个析盐过程中均表现为正分馏特征,即37Cl在析出相中富集,引起固液相37Cl的逐渐降低;石盐具有最高的氯同位素分馏系数(h),光卤石(c)次之,水氯镁石(b)最低;实验中曾发现,析出相转变的瞬期,有异常的反分馏现象出现,即35Cl在析出相中富集,但是卤水和固相37Cl值均未出现Eggenkamp等人推算的在光卤石及六水镁石阶段升高的趋势.实验结果表明残余卤水是35Cl的"汇".实验结果与天然钻孔样品观察到的现象一致,这些结果启示37Cl值是一个反映卤水演化阶段的良好指标,对于钾盐勘探工作具有重要意义.     

柴达木盆地大、小柴旦盐湖硼同位素的初步研究

盐湖中硼同位素的研究,无论国内或国外都进行的很少。然而其研究不仅具有一定的理论价值,同时对于阐明硼矿成因及其资源的综合利用也具有一定的参考价值。 大、小柴旦湖位于柴达木盆地北部,都是富硼盐湖。不仅卤水含硼量高(B_2O_3含量为1.2—3.3g/l),同时也有硼酸盐沉积广泛分布着。本文主要根据该区卤水和硼酸盐矿物样品测定的结果,进一步讨论其硼同位素组成和硼同位素的分馏作用。     

天然气水合物伴生的沉积物碳、氧稳定同位素示踪

对取自东北太平洋Oregon州海岸俯冲增生楔，天然气（甲烷）水合物脊上南北两端的两组钻孔沉积物样品全岩碳和氧稳定同位素分析，测得δ13C和δ18O值大于多在－29．81‰－48．2‰（PDB）和2．56‰－4．28‰（PDB）之间，数值落在“冷喷气孔附近典型的受甲烷气影响的碳酸盐矿物”区内，显示这类沉积物的全岩碳，氧稳定同位素特征已明显不同于一般海相碳酸盐类矿物， 它们已受到了沉积物中甲烷水保物的形成和演化的影响，此外，两处钻孔均显示出δ13C随深度增加而增加，δ18O随深度增加而减少的趋势，这种变化趋势认为主要是由于钻孔不同深度位置甲烷的缺氧氧化作用（AOM）强度和水合物形成过程中氧同位素的分馏作用而造成的，沉积物的这种碳，氧稳定同位素特殊性，认为可作为一个识别标志应用于其他海区，以确定或探索海底沉积物中是否存在天然气水合物。     

贵州凉风洞大气降水-土壤水-滴水的δ~(18)O信号传递及其意义

通过对贵州荔波凉风洞(LFD)大气降水、土壤水、土壤气、洞穴滴水以及滴水对应的现代化学沉积物氧(氢)同位素组成的系统监测,发现LFD土壤水和滴水主要来源于当地大气降水;3种水(大气降水、土壤水和滴水)氧同位素值的变化幅度在年内依次减小,分别在0～-10‰,-2‰～-9‰和-6‰～-8‰之间;3种水氧同位素值之间存在大致协调同步的季节变化规律:雨季偏轻,旱季偏重;地表蒸发作用导致滴水氧同位素年算术平均值相对于大气降水值偏重约0.3‰以上.计算结果验证了LFD系统中洞穴次生化学沉积物形成过程基本达到了氧同位素平衡,利用洞穴沉积物氧同位素值恢复和重建古气温和降水量是可行的,但应注意研究区地表蒸发作用对氧同位素值的调节作用。