不同粒级组分碳酸盐与碳同位素分布特征及其对风尘物源的指示意义

在科尔沁沙地采集沙地表土样品16组,松嫩平原杜蒙沙地样品15组,同期还收集了城市道路表土样品10组,对各组样品进行粒度分级(全样、>63μm、63～30μm、30～11μm和<11μm),分别测定碳酸盐含量和碳同位素组成。结果显示,不同区域不同性质样品各粒级组分碳酸盐含量的变化幅度不同,科尔沁沙地最小(0.8%),其次为杜蒙沙地(1.9%),道路表土最大(2.7%)。大部分杜蒙沙地样品(66.7%)和小部分科尔沁沙地样品(37.5%)以及全部道路表土样品的碳酸盐含量随粒度变细而增大,且变化模式各不相同。碳酸盐含量随粒度变细而增高是非匀速的,先是增幅较大(>63μm→63～30μm→30～11μm),后增幅较小(30～11μm→<11μm)。沙地样品碳酸盐含量与粒度的关系并不限于随粒度变细而增大这一种,风成砂和经历过强烈成壤作用改造的沙地样品中的碳酸盐含量与粒度的关系皆表现为随粒度变细而减小,沉积物中碳酸盐含量随粒径变细而增高是否是一种普遍规律还需要更多区域的更多样品来检验。大部分沙地样品和道路表土样品不同粒级组分的碳酸盐δ13C值变化范围较小(<1.8‰),并表现出随粒度变细而趋于偏正的特征,但变化幅度很小。杜蒙沙地和科尔沁沙地碳酸盐含量的地区差异性极不明显,且各粒级组分碳酸盐含量的变化幅度大大超过了杜蒙沙地与科尔沁沙地的碳酸盐差异值,不能作为区分杜蒙沙地和科尔沁沙地风尘源区的示踪指标;而科尔沁沙地和杜蒙沙地碳酸盐δ13C组成存在明显差异(在63～30μm粒级组分表现最为明显),且不同粒级组分碳酸盐δ13C值差别较小,说明它是一个比碳酸盐含量更好的风尘源区示踪指标,但是不同粒级组分碳酸盐δ13C组成的差异会随离中国西部沙漠沙地风尘源区距离的加大或者风尘物质成壤作用的增强而变大,增加其风尘源区示踪的复杂性。

表土分粒级碳酸盐与碳同位素分布特征及其风尘源区示踪意义

对科尔沁沙地、松嫩沙地及哈尔滨道路松散裸土等不同区域表土样品进行粒度分级,分别测定碳酸盐含量和碳同位素组成,发现大部分沙地样品和全部道路表土样品的碳酸盐含量随粒度变细而增大。松嫩沙地的部分样品和科尔沁沙地的大部分样品碳酸盐含量随粒度变化还表现出其它复杂关系,风成砂和经历过强烈成壤作用改造的沙地样品中的碳酸盐含量与粒度的关系皆表现为随粒度变细而减小;大部分沙地样品和道路表土样品不同粒级组分的碳酸盐δ13 C组成表现出随粒度变细而趋于偏正的特征,但变化范围较小。松嫩沙地和科尔沁沙地碳酸盐含量的地区差异性极不明显,且各粒级组分碳酸盐含量的变化幅度大大超过了其碳酸盐区域差异值,故不能作为区分松嫩沙地和科尔沁沙地风尘源区的示踪指标;而科尔沁沙地和松嫩沙地碳酸盐δ13 C组成存在明显差异,且不同粒级组分碳酸盐δ13 C值差别较小,是一个比碳酸盐含量更好的风尘源区示踪指标。

贵州瓮安陡山沱组剖面碳同位素生物地球化学研究

在对扬子地台贵州瓮安陡山沱组剖面干酪根碳同位素组成进行分析后发现其变化显示了一定的规律性。碳同位素规律变化反映了最初的沉积信息,特别是有机质埋藏量的变化。获得的陡山沱期沉积岩中碳同位素组成研究结果初步反映了震旦-寒武交变期沉积环境的面貌;碳同位素组成变化规律可以用于反映扬子地台沉积层序和世界同期地层全球碳循环的对比和参考。为扬子区陡山沱期环境变化和生物演化提供了证据。δ13Cker值在-32.3‰和-24.5‰(PDB)间漂移与δ13Ccarb值在-4.9‰和3.6‰(PDB)间的变化,反映了当时海水的碳同位素组成。无机和有机碳同位素组成之差的Δδorg-carb值沿剖面不断变化,是由于沉积有机质中有促进发酵功能的细菌数量比例变化所致。

西峰、洛川黄土碳酸盐根茎体碳同位素分布特征及古环境意义探讨

以往对于土壤碳酸盐根茎体(CR)的形态和碳同位素分析表明其具有纯的生物成因源的特征,被用于指示不同大陆的高分辨率气候变化。为此,本研究选取了位于黄土高原中部的西峰和洛川黄土-古土壤序列,分别采集65个和22个样品。通过湿筛法(80目)分离后,在显微镜下通过细针挑选出根茎体样品进行碳同位素(δ^(13)C_(CR))的分析,并将结果与总有机质碳同位素(δ^(13)C_(TOC))、总无机碳酸盐碳同位素(δ^(13)C_(TIC))、总有机碳含量(TOC%)和磁化率(MS)等多指标进行对比分析。结果表明:西峰剖面的土壤碳酸盐根茎体δ^(13)C_(CR)值的变化范围为-8.6‰～-3.7‰,δ^(13)C_(TOC)值的变化范围为-23.68‰～-19.47‰,δ^(13)C_(TIC)值的变化范围为-8.65%～-4.95‰;洛川剖面的土壤δ^(13)C_(CR)值的变化范围为-8.30‰～-3.58‰,δ^(13)C_(TOC)值的变化范围为-23.28‰～-18.72‰,δ^(13)C_(TIC)值的变化范围为-8.50‰～-3.78‰;两个剖面末次冰期以来的δ^(13)C_(CR)均没有完全响应MS,TOC和δ^(13)C_(TOC)的变化趋势,表现为在S_0呈现相反的变化趋势,在L_1呈现相似的变化趋势;而与δ^(13)C_(TIC)值在冰期-间冰期尺度上呈现一致的变化趋势和幅度。该结果表明西峰、洛川剖面碳酸盐根茎体碳同位素类似于总无机碳酸盐碳同位素,其影响因素可能较为复杂(如碳酸盐的淋溶迁移、植被的影响、原生碳酸盐等复杂因素的影响),特别是淋滤深度的不确定性。因此,在独立使用黄土碳酸盐根茎体δ^(13)C_(CR)值来重建该地区的古植被(C_4/C_3)变化信息时要慎重。

四川广元上寺剖面二叠系栖霞组沉积碳库与有机碳埋藏

通过比对四川广元上寺剖面二叠系栖霞组碳同位素值变化,探讨了该区烃源岩发育的古生态环境。由于二叠纪高CO2浓度背景使得古海洋海水中相对富集13C,因此二叠纪海相沉积的四川广元上寺剖面栖霞组碳酸盐岩碳同位素均为正值。广元上寺剖面从栖霞组底部向上碳酸盐岩碳同位素逐渐正偏,显示从栖霞组底部沉积时期开始海平面逐渐上升,向相对缺氧沉积环境过渡。栖霞组中部古海洋生产力增高,使得总有机碳同位素正偏。受总有机碳同位素波动的影响,碳同位素分馏值(∈TOC)在整个栖霞组波动频繁。根据平衡状态下碳循环有机碳埋藏分数模型,计算了整个栖霞组有机碳埋藏分数,结果显示有机碳埋藏分数(forg)在整个栖霞组都较高,符合二叠纪的碳埋藏在整个显生宙处于最高阶段的地质背景。栖霞组中部高TOC含量层位对应forg逐渐增高,反映forg与有机碳沉积的保存环境密切相关,说明利用古海洋生产力和forg的变化,可在一定程度上指示原始碳埋藏量的变化。

地球化学组成在不同粒级中的分布特征——以哈尔滨城市道路表土为例

将哈尔滨城市道路表土样品进行粒度分级,测定各粒级组分的常量元素、碳酸盐含量和碳酸盐碳同位素组成。结果显示,常量元素在不同粒级中的变化程度依次为:Al<Na<Si<K<Ca、Mg<Fe<Mn<P<Ti;Fe、Mg、Ca、Mn、Ti和P随粒度变细含量逐渐增加,而Si、Na和K元素则相反,Al元素与粒度的关系不清晰。化学风化指标按照以下的顺序受粒级的影响依次增大:CIA、(Al+Fe+Ti+Mn)/(Mg+Ca+K+Na)<(CaO+K2O+Na2O)/Al2O3<Fe2O3/MgO<K2O/Al2O3<(CaO+MgO+Na2O)/TiO2。碳酸盐含量在各粒级组分中变化幅度较大,且随着粒度的变细,碳酸盐含量逐渐增加。碳酸盐δ13C值在各粒级组分中的变化幅度较小,与粒级的关系较为复杂。

大荔人遗址黄土-古土壤剖面岩石磁学性质研究

自从大荔人化石被发现以来,其遗址剖面便成为研究热点.先前的研究主要集中在地层的对比划分与头盖骨年龄的推断方面,然而对于载磁矿物的鉴定及其古气候含义方面的研究却相对较少.鉴于此,本文运用热磁分析、饱和等温剩磁和剩磁矫顽力谱分析、磁滞回线分析、频率磁化率分析、热退磁分析等方法,对大荔人遗址剖面进行了系统的岩石磁学性质研究,鉴定出其主要载磁矿物为磁铁矿,赤铁矿,磁赤铁矿,磁畴状态主要是似单畴.磁铁矿,赤铁矿是样品中特征剩磁的携带者;主要起源于成土作用的超顺磁颗粒和新生成的亚铁磁性矿物,是古土壤样品磁化率增强的主要贡献者;古土壤中软磁性矿物的含量高于黄土.样品中磁赤铁矿的含量并不高.黄土-古土壤样品的频率磁化率曲线,古里雅冰芯氧同位素、细微粒浓度曲线,岐山五里铺剖面有机质含量曲线在古气候记录方面具有一致性,都展示出至少从MIS5以来,气候从冰期到间冰期的变化是渐变的,反之则表现了突变特征.上述岩石磁学研究丰富了大荔剖面的磁学领域研究内容,为相关课题的深入研究提供了依据.

青藏高原北缘哈拉湖近800年来湖泊沉积及其环境意义

文章以青藏高原北缘高山祁连山湖泊———哈拉湖作为研究对象,利用放射性核素210Pb和137Cs测年资料,通过对此高海拔湖泊沉积碳酸盐氧碳同位素、碳酸盐含量、总有机碳含量、磁化率等环境代用指标的分析,揭示了这一地区近800年来的气候环境变化过程。分析表明哈拉湖记录的气候环境变化经历了3个阶段:1206～1700A.D.环境较为寒冷、湿润,并有持续变湿的趋势;1700～1920A.D.环境由冷湿的状况趋向温暖干旱,1771年之后,环境保持相对稳定;1920～2002A.D.是自1206年以来最为温暖干旱的阶段。

东特提斯开阔海环境中托尔期大洋缺氧事件的记录:对全球气候变化和区域环境扰动的启示

早侏罗世托尔期"大洋缺氧事件"(T-OAE)对应于显著的海洋生态系统的扰动以及气候的快速变化.文章对采自东特提斯开阔海环境中的样品开展了高精度的碳同位素、全岩地球化学和矿物学的分析.使用这些资料,取得了如下进展:(1)建立了东特提斯开阔海环境中高精度的托尔期缺氧事件的记录;(2)揭示了色哇剖面T-OAE的沉积特征,低能黏土岩沉积中突然输入了高能的粗粒沉积,这可能与全球气候变暖导致碎屑沉积物向边缘海和深海海域中供应的增加有关;(3)色哇剖面具有低的C_(org):P_(total)比率,贫或轻微富集氧化还原敏感的微量元素V、Mo和U的特征,剖面序列中生物扰动结构发育,表明色哇地区在早侏罗世托尔期发生了长期的氧化事件,因此,缺氧并不是T-OAE的基本条件;(4)揭示了托尔期缺氧事件的开始伴随着气候的变暖和更润湿,同时发生了多幕式的沉积物源的变化;(5)提出了T-OAE富含有机质沉积物的沉积总体受全球气候的控制,但区域环境的扰动也可能影响了有机质的保存.

内蒙古萨拉乌苏河米浪沟湾MIS 5以来生态环境演变特征

通过对毛乌素沙漠南缘萨拉乌苏河流域米浪沟湾地层中有机质含量(TOC)和饱和烃分布特征,以及沉积物中碳酸盐碳氧同位素组成的分析,讨论了该地区末次间冰期以来生态环境的演变特征和过程。MIS5阶段为森林草原环境,气候比较湿润,河流径流量较大;MIS4和MIS2阶段气候干冷,以沙漠堆积为主,但MIS2在16.9-18.4kaBP期间有一次持续大约1.5ka的古环境适宜时期,森林草原发育;MIS3阶段气候温暖湿润,森林草原环境,湖泊发育;全新世早中期总体上向干旱方向发展,湖泊动荡短暂,为较少森林的草原环境。到晚全新世以沙漠沉积为主,成为与目前生态环境相似的干草原环境。该地区的生态环境演变特征反映出主要受冬夏季风变化控制,但如果西风环流加强时期植被也相对发育。