地质年代学第七讲——C~(14)年龄测定

<正> C~(14)年龄测定是确定过去70000年内形成的含碳物质年龄的一种方法。自从1950年该方法获得成功以来,全世界已建立了100余个实验室,为考古学、第四纪地质学、地球化学、海洋学等许多学科提供了大量年代学数据。它已被用来确定树木和动植物遗骸、木炭、海洋贝壳、淡水贝壳和其它碳酸盐沉积物及地下水和海洋中溶解碳等的年代;帮助人们确定了长时期内的     

关于C~(14)数据的倒置和混乱问题

<正> 近年来,我们多次接到送样者的来信,询问有关C~(14)数据倒置的问题。所谓C~(14)数据倒置和混乱,就是指柱状样品下层年龄值小,上层年龄值大的情况,或者同一柱状中几个C~(14)数据都没有规律。为此,我们对这个问题进行了一些研究,现撰成此文,与同行讨论,亦可作为对询问此问题的同志的一个答复。     

十九个石陨石中放射性碳含量及其地球年龄

最近十五年来,宇宙辐射对陨石影响的研究已做了大量的工作。C~(14)主要由下面三种核反应产生:N~(14)(n.p)C~(14);O~(16)(p.3p)C~(14)和 O~(16)(n.2pn)C~(14)。第一种反应主要在地球大气圈中发生,它是放射性碳年龄测定法的基础。N~(14)(n.p)C~(14)反应在热中子能量区域截     

青海湖湖泊沉积物木质素AMS-~(14)C测年

对青海湖1A钻孔0—4 m不同深度共10个沉积物样品提取木质素,并进行AMS-~(14)C测年。结果显示,木质素的AMS-~(14)C年龄-深度曲线呈良好的线性关系,大于10μg碳量的木质素单体~(14)C年龄比1F孔同深度基于总有机碳(TOC)获得的~(14)C年龄平均偏年轻约110年,接近采用平均值概念分段线性回归确定的1F孔4.99 m以上碳库效应估算(126年)。这表明沉积物木质素AMS-~(14)C测年可有效减少老碳效应的影响;同时,1A与1F两个平行钻孔不同材料测年结果之间的良好对比,也佐证了基于沉积物TOC的~(14)C测年并采用平均值概念进行分段线性回归建立的青海湖湖泊沉积物年代框架的可靠性。     

C~(14)年龄测定的新方法

用于C~(14)年代测定的一种新技术,可以大大提高分析精度,可测年代范围扩大一倍,所需样品量极少。此项技术是由美国和加拿大科学家小组在罗彻斯特大学核结构研究所实验室发展起来的。 要测定生物组织的C~(14)年龄就需要测定样品中放射性C~(14)原子对普通C~(12)原子的比值。假定在大气二氧化碳中这两个同位素的比值是恒定的,只要测定保留下来的C~(14)量,就可以确定生物样品的年龄,因为C~(14)的半衰期是5730年,过了一个半衰期时间之后,其同位素比值只是其活着时的一半。     

C~14法测定年龄样品及其采集述评

C~(14)年龄测定方法可以确定近五、六万年以来的地质、考古年代。它在地质、考古、地理、海洋、土壤及水文等学科的研究中应用广泛,其精度高、准确性大,样品材料广泛。这里仅就 C~(14)年龄测定方法所用的样品种类及其采集等问题作一些介绍。     

加利福尼亚克利尔湖沉积物中氨基酸的地球化学

<正> 前言 克利尔湖位于主要属晚更新世的克利尔湖火山场北侧,是在加利福尼亚旧金山以北约120公里、四周由断层环绕、地震活跃的山间谷地中(图1)。1973年曾以这个湖的沉积物中钻取过8个13.9—115.2米长的连续岩心,最长的是本文所研究的岩心4,它记录了这一大湖盆晚更新世和全新世的沉积作用。该岩心的C~(14)年龄和对火山灰层对比都存在一些问题,这迫使我们采用另外的方法作为岩心的年代标尺。这里报道的是我们对岩心4沉积物所做的氨基酸地球化学研究在地质年代学上应用的初步结果。     

JOIDES采自墨西哥海湾和大西洋西部的沉积物中有机化合物的分布和成岩作用

引言直到1968年,JOIDES 开创深海钻井和取芯方案以前,有机地球化学的研究局限于埋藏深度小于50米深的未成岩的海洋沉积物样品。本工作叙述了五个钻井中的十五块岩样的分析。最深样品的取芯是534米(钻孔3)属中新世;年代最老的样品是从钻孔6(153米)取得的,属始新世。本研究我们试图去分析烃类。脂肪酸,色素(绿包素和卟啉)和氨基酸。对全部沉积样品中的有机碳和某些可抽提的以及不可抽提的残渣(例如:腐殖酸和干酪根)进行了 C~(13)/C~(12)比值的测定。     

参数微扰法研究类氦碳离子C~(4+)的基态能量

建立含有屏蔽参数σ的类氦碳离子C~(4+)的哈密顿方程。以有效核电荷数为z*=6-σ类氢原子基态ls和激发态ns(n=2,3,…)组合的双电子波函数,作为类氦碳离子C~(4+)的基态近似波函数,应用参数微扰法研究类氦碳离子C~(4+)基态能量。计算结果表明,类氦碳离子C~(4+)的基态五级近似能量理论值与实验值的误差为ΔE≈10~(-4)a. u.。     

氨基酸外消旋作用在年代学上的应用

地质年龄的测定在地质科学领域内占有重要的位置,近年来较普遍应用的测定方法有 C~(14)、K-Ar、热发光、古地磁、氨基酸等。应用上述各种方法直接或间接地确定地质年龄。但由于受方法本身的条件所局限,其测定范围受到一定限制,而氨基酸年龄测定法对于测定新生代沉积物的年龄有其一定的优越性。同时,近代氨基酸对映体的测定还可以用于确定样品是否存在现代污染。所以,氨基酸年龄法虽问世时间不长,却引起了地质界的广泛注意。     

乌梁素海和岱海沉积物有机碳的形态特征

以富营养化类型不同的乌梁素海和岱海为对象,开展湖泊沉积物中有机碳的形态特征研究,对比分析了2个湖泊沉积物有机碳的形态特征及其差异性.结果表明,乌梁素海沉积物中总有机碳(TOC)含量范围为4.50～22.83 g·kg-1,平均11.80g·kg-1;重组碳(HFOC)含量范围为3.38～21.67 g·kg-1,平均1...     

三江平原湿地沉积物有机碳与水分的关系

研究了三江平原开垦湿地和3类典型天然湿地(泥炭沼泽、腐殖质沼泽和沼泽化草甸)沉积物剖面有机碳和水分含量特征,分析了湿地沉积物有机碳和水分含量的关系.结果表明:4类湿地沉积物储碳层厚度,剖面有机碳和水分含量存在明显的差异.其同一类型湿地沉积物剖面有机碳与水分含量之间为极显著(p<0.01)相关关系.通过探讨湿地沉积物有机碳和水分的关系,阐明了湿地生态环境功能的演变趋势.研究结果进一步说明了加强湿地的保护和湿地恢复,可以缓解由大气CO₂浓度升高所引起的全球气候变化.     

福州内河沉积物中三氯生和甲基三氯生的含量、来源及其生态风险

对福州市20个内河表层沉积物样品中的三氯生(TCS)和甲基三氯生(MTCS)的含量进行了测定,并对其生态风险进行了评估.研究结果表明,沉积物中TCS和MTCS的含量范围分别为11.8~120.4μg·kg-1和未检出(n.d.)~41.7μg·kg-1,平均含量分别为50.1μg·kg-1和7.8μg·kg-1.沉积物中TCS总量和总有机碳(TOC)含量呈显著正相关关系(r=0.590,p0.05),而MTCS和TOC之间无相关关系.用风险熵(RQ)对TCS和MTCS的生态风险进行了评估,发现有14个沉积物样品中TCS的RQ值和11个沉积物样品中MTCS的RQ值大于1,呈高风险;其他样品中TCS和MTCS(3个未检出样品除外)的RQ值介于0.1~1之间,均呈中等风险.     

闽江口围垦养殖对沉积物有机碳组分及其矿化的影响

研究滨海湿地围垦养殖后沉积物有机碳库的动态变化,对科学评估沿海滩涂湿地开发利用对碳库的影响具有重要意义.以闽江口鳝鱼滩湿地为研究区,采集不同围垦年限(3 a和15 a)养殖塘和短叶茳芏(Cyperus malaccensis)(养殖塘围垦前主要土著植被)湿地沉积物,测定其总有机碳(TOC)、有机碳组分(微生物生物量碳(MBC)、易氧化有机碳(EOC)、水溶性有机碳(WSOC))及有机碳矿化特征,并基于时空互代法,分析了围垦养殖对沉积物TOC、有机碳组分及矿化的影响.结果表明:围垦养殖3 a,沉积物TOC和WSOC含量总体上没有显著变化,但围垦15a,表层(0~10 cm)沉积物TOC和WSOC含量显著增加,其增加比例分别约为68.36%和68.01%;围垦养殖后,沉积物MBC没有显著变化,EOC含量则有所降低,围垦15 a后表层沉积物EOC含量约降低37.35%.围垦养殖后表层沉积物有机碳矿化速率和累积矿化量均高于短叶茳芏湿地,而亚表层(10~20 cm)沉积物矿化速率差异不显著,且表层累积矿化量高于亚表层.养殖塘沉积物TOC及有机碳组分受长期水淹和饵料添加等管理方式的影响,同时受黏粒、TN和TP等理化性质的间接影响,进一步影响沉积物矿化速率、累积矿化量和潜在矿化量(C0).上述结果预示着滨海湿地围垦养殖在一定程度上增加了沉积物有机碳的蓄积,同时也促进了有机碳矿化.     

长江中下游湖泊沉积物碳球粒及其元素组成

碳球粒是工业高温燃烧化石燃料形成的黑色多孔碳质球形颗粒,是一种典型的大气污染标志物。湖泊沉积物中碳球粒浓度变化可表征区域大气污染历史,也可作为沉积物年代标记。基于扫描电子显微镜和能谱仪分析长江中下游地区9个湖泊(洞庭湖、洪湖、斧头湖、沙湖、严西湖、云中湖、三里七湖、鄱阳湖、巢湖)表层沉积物碳球粒,揭示长江中下游地区碳球粒形态、浓度和元素组成。结果表明:(1)碳球粒存在表面光滑型、表面粗糙不规则型和表面有回旋状或层状纹理型3种形态;(2)长江中下游湖泊表层沉积物碳球粒浓度在1 110~7 368粒/g;(3)碳球粒以碳(w=59.95%)和氧(w=12.31%)为主要成分,含量较高的元素依次为Si、Zn、Ca、Cu、P、Cl和Ti等。此外,武汉以西地区湖泊(如洞庭湖和洪湖)中碳球粒相对富集Al、Mg、Cu、Zn和Fe等金属元素,以东地区湖泊(如鄱阳湖和巢湖)中碳球粒重金属元素富集现象不明显。区域差异性可能与地区能源消耗结构不同相关。进一步研究需要拓展研究区范围,综合判识碳球粒物源,为大气污染防治研究提供基础资料。     

将C~(14)年代测定法上限推前到十万年

在全新世和晚更新世年代范围内,C~(14)断代法是应用最广泛、最可靠的方法。但C~(14)方法所能测定年代的上限仅五万年左右。事先将标本中的C~(14)同位素浓集,可将年代上限稍推向前。但浓集技术复杂,且需要的标本量很大,而在一般情况下所采得的标本量是不多的。如果能在不增加,甚至大大减少所需的最小标本量的条件下,把C~(14)法的年化上限推前,那对考古学及第四纪地质年代学都有很大的意义。     

江汉平原冲积相黏土沉积物有机碳的赋存特征

以江汉平原冲积相地层不同深度的黏土沉积物有机碳的形态特征为研究对象,通过沉积物粒径和黏土矿物组成分析沉积环境和孔隙水化学成分对有机碳形态的影响,并利用磷脂脂肪酸(PLFA)分析微生物的种类和含量及对有机碳的分解程度的影响。结果表明:(1)黏土沉积物的总有机碳(TOC)含量范围为1.77～19.57 g/kg;重组有机碳(HFOC)含量范围为1.60～17.79 g/kg;轻组有机碳(LFOC)含量范围为0.03～3.06 g/kg;黏土层孔隙水中的溶解性有机碳(DOC)含量范围为12.42～97.71μg/L。相对深层的沉积物有机碳以HFOC为主,HFOC对深层碳库的积累起着重要作用;(2)LFOC是孔隙水中DOC的来源之一;(3)微生物对LFOC的利用效率较高,微生物更偏向利用小分子有机酸和氨基酸(LFOC的组成成分)作为碳源,与LFOC呈显著负相关;(4)TOC和HFOC与黏粒组分呈正相关关系,它们与粉粒和细砂粒无相关性,黏粒是沉积物固定有机碳的重要组分;(5)蒙脱石与有机碳含量的相关性良好,存在较强的吸附作用。     

青海湖老碳效应的时空变化初步研究

本文通过对青海湖周边的湖水和河流DOC、DIC浓度、~(14)C浓度,以及1F孔不同深度13个碳酸盐的~(14)C年代分析,厘清青海湖老碳效应空间分布情况。研究表明:在空间上,青海湖DIC和DOC的~(14)C的老碳各条河流分布极不均匀,南边的老碳效应明显比北边小,河流的老碳明显比湖水偏老,引起青海湖沉积物老碳效应的原因极有可能是由于北边主要河流将流域内的老碳输入湖区引起,并非由于湖水和大气的交换不畅引起的碳库效应。在时间尺度上,碳酸盐~(14)C的老碳平均值比有机碳的~(14)C老碳平均值偏老。由于入湖物质的变化,在全新世前,有机碳和碳酸盐的老碳比全新世后偏老。     

淮河流域安徽段水系沉积物中重金属和有机碳的含量研究

基于对淮河流域安徽段水系中7条河流的21个沉积物样品的实验研究,获得了Be、Cd、Cr、Cu、Pb、Ni、Mn、Ba、Tl和Zn等10种重金属的含量数据,分析了沉积物中重金属的富集状况和分布特征;在此基础上,结合沉积物的有机碳含量进行了相关性分析,综合评价了淮河流域安徽段水系沉积物中重金属的污染状况.结果表明:重金属在研究区水系沉积物中的分布存在一定规律,分布受多种因素的影响;各河流(淮河除外)有机碳含量沿水流方向,有逐渐降低的趋势;研究区水系沉积物中重金属污染总体较轻微,仅在西淝河、茨淮新河、涡河和淠河等4条河流的部分河段沉积物中出现了Cd、Pb、Mn和Ba等重金属污染迹象.     

根据冰期到后冰期的环境变化研究影响有机湖积物中稳定碳同位素比值的诸因素

<正> 对瑞典南部八个湖泊中作过~(14)C年龄测定的有机沉积物的~(13)C值进行了研究。研究表明,在晚魏克塞尔冰期/早佛兰德期地层界面附近,~(13)C/~(12)C比值明显降低(J.Mangerud等,1974)。