分子标志物揭示的松辽盆地晚三冬期气候环境

松辽盆地发育了一套连续的晚白垩世陆相沉积地层,是研究古气候/环境的理想场所。本研究以松辽盆地露头剖面为研究材料,通过测定总有机碳(TOC)含量、稳定碳同位素(δ^(13) Corg)组成和一些分子标志物,并分析它们在整个剖面的分布和变化特征,重建了松辽盆地晚三冬期的气候环境变化。结果显示:(1)松辽盆地晚三冬期湖泊沉积物有机质丰度表现出阶段Ⅰ和Ⅲ高,阶段Ⅱ和Ⅳ相对较低的特征,主要受水生生物繁盛程度和保存条件的控制。阶段Ⅰ和Ⅲ,较高TOC值、相对偏负δ^(13) Corg值和分子标志物(正构烷烃、C_(30)甾烷系列化合物和藿烷)组成和分布显示有机质来源于藻类、细菌和陆地植物;阶段Ⅱ高丰度中碳数正烷烃分布特征表明有机质主要来源于水生生物;阶段Ⅳ持续偏正δ^(13) Corg值显示出来源于陆地有机质输入逐渐增加。(2)Pr/Ph值的变化显示松辽古湖泊晚三冬期水体从还原变到氧化,再到还原,再逐渐变为氧化的环境变化过程;阶段Ⅰ和Ⅱ高Ga/C_(30)Hop值显示嫩江组一段存在显著的水体分层。(3)C_(30)甾烷系列化合物(24-正丙基胆甾烷、24-异丙基胆甾烷和甲藻甾烷)的检出表明松辽盆地晚三冬期发生了海侵事件。阶段ⅢC_(30)甾烷含量显著高于阶段Ⅰ表明嫩江组二段下部的海侵程度显著强于嫩江组一段。此外,高C_(30)甾烷含量对应于高TOC值,显示出海侵发生的层位与烃源岩发育的层位吻合。

松辽盆地姚家车站剖面嫩江组一段下部湖相有机质组成及其沉积环境特征

姚家车站剖面位于松辽盆地东南部,是研究嫩江组一段烃源岩发育时湖泊沉积环境的一个典型露头剖面。通过测定和分析总有机碳(TOC)含量及其稳定碳同位素组成(δ^(13)C_(org))、特征分子标志物(Pr/Ph、伽玛蜡烷、C30甾烷、芳基类异戊二烯、脱羟基维生素E和GDGTs)的剖面变化,讨论了嫩江组一段下部湖泊有机质组成及沉积环境特征。根据剖面各参数的变化特征,可将其沉积划分为2个阶段。剖面TOC含量为0.06%～3.98%,具有阶段Ⅰ高,阶段Ⅱ低的特征,主要受初级生产力水平和保存条件的控制。δ^(13)C_(org)值揭示出沉积有机质主要来源于湖泊内源。特征生物标志物的剖面变化表明:嫩江组一段沉积期湖泊水体分层,下部水体缺氧,且阶段Ⅰ和阶段Ⅱ的上部湖泊水体缺氧已上升至透光带;湖泊下层水体盐度相对较高,存在短期快速变化。24-正丙基胆甾烷和24-异丙基胆甾烷含量的剖面变化揭示出嫩江组一段时期松辽古湖盆发生了海侵,但海侵是间歇性的,而不是持续的。分析认为:松辽海侵的发生与高盐、缺氧、分层的水体环境及油页岩的形成密切相关。尝试利用TEX_(86)指标定量重建了嫩江组一段下部古湖泊水体温度,结果表明松辽盆地在白垩纪基本处在亚热带气候区。

松辽盆地晚三冬期的黑碳记录及其古环境意义

黑碳(BC)是生物质和化石燃料等不完全燃烧产生的含碳物质,古老沉积物中的黑碳记录可以重建过去的火灾事件和陆地植被演化历史。文中通过对晚三冬期松辽盆地姚家车站剖面、后金沟剖面和岳王城剖面的黑碳记录进行分析,来揭示嫩江组一段到二段下部的火灾事件、气候特征及植被变化信息。研究结果显示:嫩江组一段BC的含量较低,为0%~0.22%,表明可能存在的火灾事件规模很小;在该段时期有几次BC/TOC值较高,暗示着小规模的火灾事件。在嫩二段下部BC的含量突然升高,最高可达1.4%,反映了大规模火灾事件的发生。黑碳的稳定碳同位素(δ^(13) CBC)数据表明:在嫩一段,黑碳的δ^(13) CBC值(-29.4‰^-25.0‰)表现为逐渐偏正的趋势,可能是由大气CO_2浓度逐渐降低所导致;在嫩二段下部,δ^(13) CBC值先呈现突然偏负的趋势,可能是由于大规模的火灾事件以及火山活动引起的大气CO_2浓度短暂升高以及植被类型的变化所造成的,之后δ^(13) CBC值又表现为逐渐偏正的特征。综合来看,在嫩江组一段仅发生小规模火灾事件,嫩二段下部则发生大规模火灾事件,由嫩江组一段到二段下部大气CO_2浓度呈现降低—升高—再降低的变化趋势。

预处理过程对不同类型样品中有机碳含量和稳定碳同位素测定的影响

总有机碳（TOC）是土壤、沉积物以及降尘等固体样品的重要指标,对其含量和稳定碳同位素（#13 C）进行准确测定具有重要的科学意义。在测定过程中,样品的预处理方法可能会对测定值产生一定影响。本文主要从酸处理方式、干燥方式等方面研究了预处理方法对不同类型样品的TOC含量和#13 C值测定的影响。其中酸处理方式选取了盐酸酸化/分离、红外碳硫坩埚、Ag杯直接酸化等三种方式,干燥方式包括加热干燥和真空冷冻干燥等。研究结果显示：酸处理方式对TOC含量测定的影响很大,Ag杯和盐酸酸化/分离未去除残留酸液两组实验所测得TOC含量明显大于其他组,其中降尘样品TOC的损失量可达20%。这种明显的差异可能是样品酸处理过程中水溶性有机碳（DOC）的损失所造成的。对于#13 C测定来说,该两组实验所测得#13 C相对于其他组略微偏重,其中地表土壤样品偏重约为0.8‰~2‰。另外加热干燥和真空冷冻干燥方式测定的TOC含量和#13 C值没有明显的变化,表明了挥发性有机物（VOC）对本次实验所选用样品的有机碳分析影响甚微。综合来看,对于不同类型样品,特别是DOC含量高的样品,使用Ag杯的酸处理方式相对比盐酸酸化离心分离酸处理方式能更大限度的保留DOC,使TOC含量和#13 C值的测定较为准确可靠,同时操作起来也更加简便快捷。

松辽盆地东缘岳王城剖面嫩江组二段生物地层及其对湖侵事件的响应

松辽盆地嫩江组二段下部沉积期发生了大规模的湖侵事件,在整个盆地范围形成一套黑色泥页岩夹油页岩。然而,前人对嫩江组二段的地层及相关地质事件的研究主要基于井下岩心,地表露头不多见。通过调查,在松辽盆地东缘农安县青山口第二松花江沿岸发现一新的剖面岳王城剖面,出露连续的嫩江组一段顶部二段下部地层。通过对该套地层进行厘米级的描述和详细的分层,将该剖面地层划分为24层,累计厚度31.54m。第1层为嫩江组一段顶部,为青灰色砂质泥岩,含少量介形类化石;第2~24层为嫩江组二段下部,主体为暗色泥页岩夹油页岩、泥灰岩等,含丰富的介形类、叶肢介、鱼类,少量有孔虫及其他生物。此外,在嫩江组底部还发现一层火山灰和一层磷块岩。对其中的介形类化石进行初步研究,识别出11属18种。通过介形虫古生态和沉积学研究,并结合其他手段,初步探讨了该沉积期的湖泊环境,认为嫩二段下部沉积期经历了一次大规模湖侵,从一段顶部的滨浅湖过渡为二段下部的深湖环境,之后湖平面在波动中逐渐下降。

珠三角典型地区大气细颗粒物中有机物质的化学组成研究

本文主要利用热解-气相色谱质谱联用技术(Py-GC/MS)对珠三角典型区域的大气颗粒物的化学特征进行研究,讨论了不同地区样品的化学和来源组成。结果显示,不同样品热解产物的组成具有一定的类似性。这些化合物均以脂肪烃(24.6%~52.2%)、脂肪酸(5.0%~43.6%)、芳香化合物(14.7%~36.3%)为主,另外还包括苯酚类化合物(0.68%~11.5%)、呋喃类化合物(0.26%~5.86%)、含N化合物(4.80%~10.2%)和含S化合物(NA^0.67%)等,表明这些样品主要由芳香碳和脂肪链结构组成,连接有含氧、氮等杂原子基团。同时不同地区的气溶胶样品的热解产物也具有一定的差异性,反映了气溶胶中有机质的组成、来源是有差异的,如从化样品中植物来源贡献是最多的,其次是珠海,广州最少。另外不同季节采集的气溶胶样品的热解产物也表现出一定的差异性,一般情况下夏季样品中生物质来源贡献更多,而冬季样品中则是老化的气溶胶更多。