珠江口近2000年来营养状况演变的氮同位素沉积记录

近2000年以来河口近海氮循环变化的历史及其与人类活动–气候变化的关系研究,对于理解陆海过渡带生态环境演变规律及控制机制具有重要意义。本文通过对珠江口外高分辨率沉积物岩心(WS)总氮同位素(δ^(15)Nbulk)和一系列地球化学指标(TOC、TN、C/N、δ^(13)C、Ti、Al/K等)的综合分析,重建了珠江河口近2000年水体营养化程度(硝酸盐利用率)的演变规律,同时结合研究区的气候环境变化记录和人类活动历史,探讨了河口氮循环在气候变化和人类活动双重压力下的变动机制。结果显示,近2000年以来珠江口沉积物δ^(15)Nbulk的变化特征反映了海洋浮游植物对表层水体硝酸盐利用率的演变过程,即水体的营养状况变化。表层水体氮营养的供应与陆源径流量和水层结构有关,主要受到东亚夏季风(EASM)强度的调控。过去2000年持续增强的人类活动加速了陆源营养盐的输入,使表层水体的营养状况得到很大改善,不断提升河口初级生产力,进而与EASM强度的变化产生了偏移。近2000年以来,珠江口水体硝酸盐利用率整体上呈波动下降的W形,表明营养供应不断增强,而日益增强的人类活动和气候变化共同驱动着珠江口水体营养程度的演变。

渤海湾沉积地球化学记录及其对环境变迁的指示

为了解渤海湾营养环境的长周期变化特征及关键影响因素,于2018年4月和6月在渤海湾湾口外侧海域(BH47)及渤海湾湾口(BH15)采集沉积物柱状样,对沉积物柱状样中总有机碳(TOC)、总氮(TN)、磷(P)、生物硅(BSi)的含量以及碳、氮稳定同位素组成(δ^(13)C、δ15N)进行了分析,并结合气候和周围人类活动变化讨论以上参数的变化诱因。研究结果显示,两柱状样中TN含量自1980s起随时间呈现增加的变化趋势,与水体溶解无机氮(DIN)的长周期变化一致。污水排放、化肥施用和海水养殖是渤海湾氮的主要来源,其中农业化肥氮输入自2007年起有所下降,海水养殖和生活污水入海排放呈现持续上升的趋势。无机磷(IP)是沉积物中磷的主要存在形式,湾内的BH15柱中IP含量自1990s中期起呈现下降的趋势,湾口的BH47柱中IP含量呈现1970s后先减少,1990s起缓慢增加的变化趋势,两者均体现出明显的陆源输入特征。TOC/TN比值、δ^(13)C值以及δ^(13)C二端元混合模型对有机质来源的指示结果表明,渤海湾口及临近海域沉积物有机质受陆源输入和海洋自生共同影响,总体以海源有机质为主,自1990s起海源有机质贡献有所下降。与湾口的BH47柱相比,BH15柱更靠近近岸地区,受陆源输入的影响更显著,TN含量和陆源有机质贡献相对更高。本研究表明,为实现渤海湾水环境的有效治理,在对农业化肥的使用进行管制的同时,今后还需重点加强对海水养殖和生活污水入海排放的管控。

渤海海峡南部近百年来重金属沉积记录的环境意义

对取自渤海海峡南部海域的柱状样沉积物进行了粒度、^(210)Pb和^(137)Cs同位素测年和重金属元素含量分析,并用地累积指数和潜在生态风险指数法评价了研究区近百年来重金属污染的过程及程度。结果表明:柱状样沉积物的平均沉积速率为0.505 cm/a,重金属元素的含量与平均粒径在垂向上的变化趋势基本一致,表现出一定的粒级效应;各元素的地累积指数表明,研究区重金属污染程度较低;潜在生态风险指数则表明,研究区重金属处于中等潜在生态风险,且自2013年以来呈明显降低的趋势。重金属沉积记录显示出3个阶段特征:1977年以前,经济发展缓慢的阶段;1977—2001年,改革开放以来经济快速发展和环境问题突出的阶段;2001—2021年,经济发展与环境保护并行的阶段。研究区沉积物重金属含量的变化受控于沉积环境的变化和人类活动的共同作用。

淮河流域上游沉积记录的历史时期沙尘灾害研究

淮河流域风成黄土为研究黄淮平原历史时期沙尘灾害提供了新的窗口。相较于史料记载中的灾害文字记录,风成黄土所提供信息更具本源性和客观性。淮河上游沉积剖面中的风成黄土层拥有较好的光释光测年约束和良好的研究基础,本研究以卢庄剖面中的风成黄土层为研究对象,结合对应历史年代区间内流域灾害史料,从地质学和灾害史双视角进行历史时期沙尘灾害考证。结果显示,淮河流域上游沉积记录中沙尘灾害可能为东汉元初二年(115)三月和延光二年(123)春季颍川郡风灾及东晋义熙五年(409)十一月正阳县风灾引发的近源沙尘暴连续堆积所致。依据同时期气候代用指标及历史文献记载,东汉中期(115-123)和东晋末年(409)处于气候急剧波动期,淮河北岸沙尘灾害可能是当时气候异常多变的瞬时响应。该研究结果可为淮河流域灾害史研究提供新的视角和科学依据。

16ka以来青海湖湖相自生碳酸盐沉积记录的古气候

研究了青海湖沉积物碳酸盐的组成、来源及其同湖水物理化学性质的关系 ,建立了文石饱和指数同温度和湖水Mg/Ca比值 (可指示盐度 )的关系 ,利用碳酸盐的组成探讨了青海湖 16kaB .P .以来的古气候环境演化过程。结果表明 ,青海湖沉积碳酸盐大都是自生的 ,16kaB .P .以来沉积碳酸盐以文石为主。文石的高含量时段同暖湿气候相对应 ,低含量则同冷干气候相对应。 15 .2kaB .P .为末次冰期盛冰阶进入晚冰期的界限 ,晚冰期气候的冷暖波动频繁 ,幅度较小 ,13.4～ 13kaB .P .,11.6～ 12kaB .P .和 11～ 10 .4kaB .P .之间的冷颤动分别相当于老仙女木、中仙女木和新仙女木事件 ,12～ 13kaB .P .和 11.6～ 11kaB .P .之间的暖期则分别对应于博令和阿勒罗得暖期。全新世初期 (10 .4～ 10kaB .P .)白云石含量的突然增高和文石的消失 ,可能同淡水快速补给前期盐度较高的湖水有关 ,反映了全新世开始时气温和降水的增加具有突变性的特点。全新世大暖期的鼎盛期 ,即 6.7kaB .P .左右时湖水的盐度较低。 6.7～ 4kaB .P .为气候转型过程中的冷暖和干湿的快速波动期。 4kaB .P .以后碳酸盐含量急剧降低 。

太湖晚冰期—全新世气候、环境变化的沉积记录

本文根据西太湖3．96m长湖泊岩芯沉积物的地球化学、微体占生物的综合分析．讨论了太湖距今14000多年来的演化过程，结果表明：14300－13000aBP气候干旱，西太湖尚未形成；13000－11030aBP降水增加，湖泊形成．但气候偏凉；11030－10200aBP是一个较显著的冷偏湿期．湖泊水位相对较深；10200-9500aBP为一温干时期；9500－7200aBP是偏暖湿的过渡阶段．内部波动剧烈；7200－5700aBP为一暖湿期；5700－4900aBP各项指标发生突变，地层存在沉积间断；4900aBP至今，湖泊水深减小，湖底沉积物受波浪扰动，藻类生长茂盛，富营养化程度逐渐严重．

洱海近代沉积物中碳-氮-硫-磷的地球化学记录

在^（２１０）Ｐｂ_（ｅｘ）和^（１３７）Ｃｓ计年基础上，对采自洱海深水湖区沉积物柱芯进行了Ｃ_（ｉｎｏｒｇ）（无机碳）、Ｃ_（ｏｒｇ）（有机碳）、Ｎ、Ｓ 含量和 Ｐ形态分析。 Ｃ_（ｏｒｇ）垂直剖面具“沉降－降解－堆积”三阶段分布特征，沉降和堆积通量分别为 １２．７ ｇ／（ｍ~２· ａ） 和 ７． ２０ ｇ／（ｍ~２· ａ）；降解速率常数为 ０． ０１７ ａ^（－１），寄宿时间为 ４０ ａ。 Ｎ的垂直分布与 Ｃ_（ｏｒｇ）相似，沉降和堆积通量分别 为２．６２ ｇ／（ｍ~２·ａ）和 １．２１ｇ／（ｍ~２· ａ）；降解速率常数为 Ｃ_（ｏｒｇ）的 １．４倍，寄宿时间仅为 Ｃ_（ｏｒｇ）的 ３／４。 Ｓ在沉积物柱芯 中显示出较大波动，沉降和堆积通量分别为 ０． ７３ ｇ／（ ｍ~２· ａ）和 １． ２３ ｇ／（ｍ~２· ａ）。 Ｐ_（ｏｒｇ）（有机磷）、Ｐ_（ｔｏｔａｌ）（总磷）和 Ｐ_（Ｃａ）（钙 磷）呈同步变化，降解图示与Ｃ_（ｏｒｇ）相似；Ｐ_（ｏｒｇ）的转化导致Ｐ_（ｉｎｏｒｇ）增高。 Ｃ_（ｏｒｇ）及原子比Ｃ／Ｎ随沉积物深度的变化趋势一 致，有机质选择性分解不明显；堆积阶段Ｃ／Ｎ比为６．８，与海洋Ｒｅｄｉｆｉｅｌｄ值相近，指示沉积物有机质主要来自陆源 植物。Ｃ／Ｓ比?

新生代西昆仑隆升的地层学和沉积学记录

西昆仑北坡的新生代沉积在很大程度上良好地记录了新生代西昆仑的隆升过程。区域性不整合面和沉积界面记录了隆升的阶段性;沉积环境变化反映了山体和盆地在格局上的变化;沉积物厚度、粒度变化显示了隆升的幅度和速率。就西昆仑的情况看,海相环境(塔里木海湾)由晚白垩世持续到渐新世,尽管此时海湾已退缩到西部。在此期间,形成了石膏层、瓣鳃类介壳灰岩和杂色砂泥质沉积。中新世全面出现了陆相沉积。中新世2000～3000m的沉积厚度表明了相对较高的隆升速率。从中新世后期开始的厚达2000～3000m的磨拉石沉积,其粒度向上加大,显示从中新世后期到早更新世隆升速率高而且是加速的。磨拉石沉积被早更新世的一次强烈的构造脉动所打断,它使磨拉石沉积和较老的沉积在许多地方高角度向盆地方向倾斜甚至直立、倒转。水平盖在磨拉石和更老地层之上的中—晚更新世河流和冲积扇相粗粒沉积是重新隆升的标志,亦可视为磨拉石沉积的继续。由昆仑山流向塔里木盆地的河流将中—上更新统及更老沉积切割50～100m以上,表明全新世以来的隆升速率是相当高的。

江汉平原近3000年来古洪水事件的沉积记录

洪水发生规律是洪灾预报的前提,已有的历史洪水记录时间尺度不足以认识和把握洪水的出现规律。因此,利用地质记录延长洪水时间序列,从地质记录中认识洪水的发生规律,显得非常重要和必要。江汉平原江陵地区的洪水地质记录表明,近3000年来,该区共发生了18次特大洪水漫滩事件。这些古洪水的频发与湿冷气候相对应。功率谱分析发现古洪水漫滩事件包含26、31、36、43、52、79、110年这样的周期。分析表明江陵地区古洪水发生的驱动因子可能是太阳活动。

青藏高原苟鲁错湖泊沉积记录的小冰期气候变化

文章对在青藏高原腹地可可西里地区的苟鲁错封闭湖盆中心部位获取深 1m的湖底沉积岩芯进行13 7Cs,2 10 Pb测年和高分辨率的碳酸盐含量、地球化学等方面的分析。结果表明 :该湖泊沉积记录揭示出青藏高原腹地在近 10 0 0年时间尺度上气候变化的模式呈冷湿和温 (暖 )干组合为主。该岩芯覆盖了过去近 10 0 0年左右的时间尺度 ,其碳酸盐含量、元素地球化学的变化对中世纪暖期和小冰期的 3次冷期和期间的多次暖期都有明显反映。从苟鲁错沉积记录来看 ,中世纪暖期的盛期处于公元 10 6 0～ 114 0年 ;小冰期第 1次冷期在公元 114 0～ 1340年 ,但在12 5 0～ 12 90年存在 1次暖波动 ;第 2次冷期在公元 15 10～ 16 80年 ,但在 15 80～ 15 90年和 16 10年左右存在暖波动 ;第3次冷期在公元 1790～ 190 0年 ;暖期主要在公元 1340～ 15 10年和 16 80～ 1790年间 ,但在公元 14 0 0年、14 10年左右和14 4 0～ 14 80年间以及 1710～ 174 0年存在冷波动 ;2 0世纪暖期和全球记录相一致。该湖泊记录与古里雅冰芯记录和祁连山树轮记录以及我国东部气候历史记录都有较好的可对比性 ,只是在起迄年代上还存在一些差异有待深入研究。

青海湖近千年来气候环境变化的湖泊沉积记录

本文根据青海湖沉积岩芯 (QH0 0A)碳酸盐含量、TOC和Rb Sr等环境指标的综合分析 ,探讨了该地区近千年来的气候变化过程和化学风化史。结果表明 :青海湖地区近千年来经历了 5次冷湿期和 5次暖干期 ,气候组合类型为冷湿与暖干交替。中世纪暖期、小冰期以及 2 0世纪以来的升温在该沉积岩芯中得到良好的记录。沉积岩芯Rb Sr较好地记录了湖泊流域化学风化的历史 ,并揭示流域化学风化的主要控制因素为气温变化。

用沉积记录来估计峨眉山玄武岩喷发前的地壳抬升幅度

玄武岩喷发前公里规模的地壳抬升是大火成岩省地幔柱成因的一个重要标志,此类地质证据的缺乏反过来被一些学者用来否定地幔柱学说。本文在厘定峨眉山大火成岩省中冲积扇沉积记录的基础上,根据茅口组顶部的剥蚀特征,估算峨眉山地幔柱上升造成的地壳抬升幅度大于1000m,这与CampbellandGriffiths的地幔柱理论模型基本吻合,从而为峨眉山大火成岩省的地幔柱形成机制,乃至激烈争议中的地幔柱学说提供了有力的佐证。

阿尔金山脉新生代剥露历史——前陆盆地沉积记录

新疆且末县江尕勒萨依盆地位于阿尔金山脉的北西山前,其内连续沉积了中生代—新生代地层。盆地内古新统—始新统为河流相沉积;渐新统至中新统为山麓河流相灰色砾岩和棕色砂岩;上新统为山麓洪积相砾岩夹泥岩;下更新统全为砾岩层。岩性组合特征及其砂岩碎屑、砾石组分变化规律,反映出阿尔金山脉的新生代剥蚀历史:古近纪早、中期,阿尔金山脉的地形高差小,古生界双峰式火山岩首先被剥蚀;至渐新世末—中新世早期,山脉高差加大,基底元古宇开始出露地表被剥蚀;中新世末期,山脉高差进一步加大,剥蚀速率加快;至第四纪早期西域砾岩开始沉积时,地形高差加剧,中、古元古界开始暴露被剥蚀。区域资料分析表明,阿尔金山脉在新生代具有多期次阶段性隆升的特征,存在3期次快速隆升事件:渐新世末—中新世早期、中新世晚期(大约8Ma)和第四纪早期。

晚冰期以来毛乌素沙漠环境特征的湖沼相沉积记录

毛乌素沙漠南缘靖边海则滩湖沼相沉积剖面，真实地记录了晚冰期以来东亚季风气候和沙漠演化历史。在地层沉积相划分和测年基础上，据地球化学元素和孢粉等气候指标分析表明，该区古气候变迁序列为：１２ｋａＢＰ前干燥寒冷；１２～１０ｋａＢＰ气候转暖湿；１０～８．５ｋａＢＰ以温湿为主，在１０～９．５ｋａＢＰ出现ＹｏｕｎｇｅｒＤｒｙａｓ冷干事件；８．５～３．０ｋａＢＰ温暖湿润；３．０ｋａＢＰ后气候趋于半干旱与现代气候较接近。这种气候演化规律是受地球轨道因素影响。

桂林会仙岩溶湿地环境变化沉积记录的初步研究

为探讨亚热带地区岩溶湿地沉积环境的变化过程,在桂林会仙典型的岩溶湿地进行野外考察和连续柱状沉积岩芯采样,在寺湖和狮子潭钻取获得各长77 cm和57 cm的沉积岩芯,对其沉积年代学、营养盐元素、地球化学元素等方面进行高精度、高分辨率的样品分析,获得寺湖近450年来和狮子潭近200多年来的环境演化记录。结果表明:狮子潭经历了公元1810年以前的沼泽化过程而后又演化成湖泊沉积环境;寺湖在近450年来一直为湖相沉积,但经历了小冰期中的多次冷暖和干湿的气候波动;湿地沉积环境变化在过去主要受气候条件变化的制约,在气候的冷湿期有利于湿地的发育,而暖干时期则不利于湿地的发育。最近几十年气候的持续变暖和人类围垦活动的加剧对湿地环境变化的影响巨大。因此,要采取有力措施加大对湿地的保护力度。

珠江口近百年来富营养化加剧的沉积记录

由于土地利用和人类活动加剧所导致的营养元素由河流输入的增加是引起河口港湾地区富营养化趋势增强的重要原因 ,由此引发的赤潮在中国沿海地区呈现越来越频繁的趋势。本文通过珠江口两个沉积柱状样 (ZJ6和ZJ1 0 )揭示了该水域近百年来的富营养化加剧趋势。由柱状样中的TOC/TN比值判断 ,TOC是陆源和水生两种来源的混合物。在假设陆源和水生有机质C/N比值分别为 5和 2 0后 ,计算了在沉积物中两种来源有机碳的含量得到 :两钻孔柱状样中水生有机碳、总氮、生物硅、陆源有机碳沉积通量自 2 0世纪 2 0年代到 90年代呈明显升高趋势 ,分别增加了 2 .0、3 .6、2 .9、1 2 .0倍 (ZJ6 )和 5 .4、6 .8、5 .5、1 0 .6倍 (ZJ1 0 )。这一趋势与中国珠江三角洲地区在此期间 ,特别是 5 0年来生产力的迅速提高趋势相对应。两钻孔柱状样中生物硅沉积通量的增加幅度逐渐超出水生有机碳沉积通量的增加幅度 ,表明硅藻是富营养化的敏感藻类。目前 ,Si相对于N、P还不是珠江口水域的限制性营养元素 ,但若不对水域的营养物进行有效管理以平衡营养元素间的比例关系和减弱富营养化趋势 ,珠江口的浮游生物种群结构和底层水的溶解氧含量将受到严重影响。

川西-龙门山盆山系统走向差异演化的变形、隆升和沉积记录及关键构造变革期讨论

综合利用露头构造解析、地震剖面解释、锆石和磷灰石裂变径迹年龄和沉降-沉积等资料,对川西-龙门山盆山系统沿走向的构造变形、差异隆升-剥蚀和沉积记录进行系统梳理,探讨龙门山冲断带和川西前陆盆地系统的走向差异演化特征及其关键构造变革期。受控于本身的地质结构差异及周缘多个构造带的多期交互作用,龙门山冲断带和川西前陆盆地在构造、隆升和沉积等方面都表现出明显的走向差异。龙门山冲断带自北向南总体上具有韧性减弱、脆性增强、构造定型时间变新的趋势,龙门山北段和盆地北部定型于燕山期,而龙门山中、南段和盆地南部定型于喜马拉雅期。中生代期间,龙门山北段隆升较快;而新生代期间,龙门山中、南段隆升较快。川西前陆盆地同样表现出南北差异隆升的特点,北部隆升较早,大约在45 Ma B.P.;而南部隆升较晚,在20~25 Ma B.P.。川西(北)前陆盆地的沉降中心经历了4次明显的迁移,即从晚三叠世的龙门山中段前缘向东北迁移,中侏罗世到大巴山-米仓山前缘,晚侏罗世-早白垩世向西迁移至米仓山-龙门山北段前缘,于晚白垩世-新生代期间再次向南迁移到龙门山中-南段前缘。龙门山冲断带和川西前陆盆地的走向差异演化表现为印支期向南递进扩展、燕山早-中期南北分异和燕山晚期-喜马拉雅期北隆南降。龙门山冲断带和川西前陆盆地经历了晚三叠世、中侏罗世、早白垩世和古近纪4个关键构造变革期。晚三叠世构造变革期包括龙门山水下隆起和海相前陆盆地(马鞍塘组上部至小塘子组)、龙门山局部隆升和海陆过渡相前陆盆地(须家河组第二至第三段)以及龙门山全面隆升和陆相前陆盆地(须家河组第四至第五段)三大阶段,主要受控于扬子构造域并受秦岭构造域的强烈影响。中侏罗世构造变革表现为扬子构造域向秦岭构造域的转变;早白垩世构造变革表现为秦岭构造域向青藏高原构造域的转变;古近纪构造变革表现为川西前陆盆地由沉积向剥蚀状态的转变。

青藏高原兹格塘错沉积记录的全新世水位变化事件及其原因初步研究

兹格塘错是一个内陆封闭型湖泊,位于藏北高原腹地,处于西南季风作用边缘地带。由于流域内无冰川分布,湖泊补给主要靠大气降水,因此水体的扩张与收缩能够直接反映西南季风的变化。半干旱气候地区湖泊沉积物碳酸盐含量能够敏感地反映水体的扩张与收缩。兹格塘错沉积物碳酸盐含量高,与可溶盐(氯离子与硫酸根离子)含量变化结合能更好地揭示水体的演化阶段。分析结果表明,在9.3～8.9calkaBP、8.3～7.8calkaBP、5.0～4.7calkaBP、4.0～3.8calkaBP和3.1～2.7calkaBP碳酸盐含量出现大幅度下降,指示湖泊淡化、水位升高。但在3.8calkaBP左右碳酸盐含量和可溶盐(氯离子与硫酸根离子)含量同时出现峰值,指示出湖泊水体盐度升高、水位出现下降;近1calkaBP以来,碳酸盐与可溶盐含量都呈现逐渐下降趋势,表明湖泊水体逐渐淡化、水位缓慢上升的过程。但近100a来可溶盐含量上升,指示出湖泊水体的不断浓缩和水位下降过程,这和近百年的气候暖干化过程是一致的。兹格塘错沉积岩心碳酸盐含量全新世以来5次极低事件,有力地证明青藏高原西南季风在全新世期间的不稳定性。

湖北梁子湖沉积物正构烷烃与多环芳烃对环境变迁的记录

对梁子湖沉积柱91～345cm段中正构烷烃和17种多环芳烃含量进行了分析,发现在整个沉积柱中,长碳链正构烷烃的比例和17种多环芳烃含量的变化具有良好的一致性,二者都是从181～194cm(14C定年显示其对应的沉积年代为我国历史上的春秋战国时期)开始突然增高,指示了陆源有机质输入的剧增。认为这种变化正是春秋战国时期我国自然环境条件的改变以及由此引起的人类活动的增加在湖泊沉积记录中的反映。

洪湖沉积物柱芯有机氯农药高分辨率沉积记录

测定了洪湖沉积物柱芯样品中有机氯农药（OCPs）的质量分数，探讨了有机氯农药的垂直分布特征，结合^210Pb定年研究该地区有机氯农药的污染历史。研究结果表明，19种有机氯农药均有检出，不同组分质量分数差异较大，总有机氯农药质量分数范围为1．44～345．95ng／g（干重）。从20世纪60年代开始，洪湖沉积物中总有机氯农药质量分数呈上升趋势，70年代达到最高峰，并且近年来湖区可能还有部分新的有机氯农药污染物的输入，其来源可能与周边人类活动有关。