河南马沟洞石笋记录的早中全新世气候和环境变化

基于河南省禹州市马沟洞2支石笋(MG-1与MG-40)24个~(230)Th年龄和1988个氧同位素数据,建立了研究区13.1—4.9 ka BP分辨率为2—14 a的石笋氧同位素时间序列。马沟洞石笋δ~(18)O的时间序列揭示季风降水在11.2—9.1 ka BP时段在波动中逐渐增加,9.1—4.9 ka BP季风降水显著波动但无明显长期趋势变化。YD事件、9.3 ka事件、8.2 ka事件记录与其他石笋δ~(18)O记录的一致性揭示末次冰消期—早全新世百年—千年尺度气候突变事件的大范围存在和共同的驱动因子。马沟洞全新世大暖期的δ~(18)O记录中检测出的13个数十年尺度的弱季风事件进一步证实全新世大暖期气候的不稳定性。与大气⊿~(14)C记录、NGRIP冰芯δ~(18)O记录的对比及周期分析揭示,太阳活动引起的太阳辐射变化和北半球高纬气候状况共同影响着亚洲季风的变化,ENSO活动及气候系统内部的相互作用也对东亚夏季风降水产生重要的影响。     

贵州七星洞石笋记录的最近2300年气候和环境变化

基于贵州都匀七星洞石笋(QX-3)8个~(230)Th年代数据和414个δ~(18)O数据建立了研究区过去2360年、分辨率约为5年的石笋氧同位素时间序列。七星洞石笋QX-3δ~(18)O记录与灰度记录高度相关,表明石笋灰度值的变化亦可作为重建古气候和古环境的一个替代指标。功率谱分析显示石笋QX-3δ~(18)O序列具有显著的24~20 a和12~10 a周期,与树轮Δ~(14)C周期有很好对应,为太阳辐射驱动气候变化假说提供又一重要证据。亚洲季风区万象洞、黄爷洞、和尚洞、七星洞和董哥洞的δ~(18)O年代序列曲线对比显示,在长时间尺度上各洞穴的δ~(18)O记录均表现出较一致的气候环境变化特征;但在百年到数十年尺度上存在一定差异,这可能指示了区域降水对亚洲季风变化的响应差异。     

作为一种地层学工具的白云岩的碳同位素记录——以色列上白垩统陆架序列的一个研究实例

<正> 引言 古代碳酸岩的稳定同位素研究一直是主要用来确定沉积或成岩环境的。氧同位素记录已成为研究更新世地层学的重要工具之一(Savin,1977)。此外,~(18)O同位素纪录已成为地层划分和对比的依据。碳同位素数据只是最近才被提出来作为一种研究地层学的工具(Scholle等,1980)。研究表明,在整个显生宙都存在碳同位素的短期波动,其中有些波动被认为是全球性事件,它反映了地壳碳循环的变化,在某些情况下这可能与海退、海进旋回以及整个     

重庆地区石笋δ13C记录的全新世气候环境变化

本文利用重庆市青木关镇狮子洞石笋QM09铀系测年数据和氧碳稳定同位素数据,重建了研究区9.4~0 ka BP的古气候环境演化历史。依据狮子洞石笋δ~(13)C记录变化趋势,将其划分为2个阶段:(1)9.4~3.0 ka BP期间,狮子洞石笋δ~(13)C记录除了在4.2 ka BP附近发生一次短暂的偏重事件外,整体变化比较平缓,石笋δ~(13)C值比较偏轻;同时石笋δ~(18)O值在该期也较为偏轻,暗示了此时段季风强盛,气候温暖湿润,地表植被变化稳定。此时人类活动比较弱,对自然环境的影响小,植被变化主要受自然气候环境的影响;(2)3.0~0 ka BP期间,石笋δ~(13)C记录不再呈现如第一阶段般平稳变动的趋势,在3.0 ka BP时开始波动下降,在经历1.7 ka BP大幅下降后,δ~(13)C便频繁波动大幅升降。石笋δ~(18)O记录显示该时段季风减弱,气候变干,植被退化,土壤水中溶解的CO_2含量减少。加之该期人类活动剧烈,地表自然植被遭到破坏,当地无机环境更多的参与到地下水循环体系中来,使得石笋δ~(13)C逐渐加重。     

重庆黑风洞石笋灰度记录的全新世季风气候变化

基于重庆地区黑风洞石笋HF01的~(230)Th年代数据、灰度数据、氧同位素数据和Fe含量数据,重建了长江中上游地区全新世季风变化历史。结果显示石笋HF01的灰度值主要响应东亚季风变化,石笋灰度序列能够记录东亚全新世季风气候变化历史,即全新世早中期东亚夏季风增强,在6 ka B.P.以后季风逐渐减弱。石笋HF01的灰度序列清晰地记录了一系列的Bond事件,显示石笋灰度值对气候环境变化敏感,是可靠的气候环境信息载体;也进一步证明东亚季风不仅受太阳辐射驱动,还受高纬地区千年尺度的气候变化影响。石笋HF01灰度序列功率谱所呈现的55 a周期与太平洋数10 a尺度涛动(PDO)的50~70a周期一致,45、25、23、22、18、12 a周期接近于太阳活动周期,说明在数十年至百年尺度上东亚季风可能受太平洋涛动和太阳活动的共同影响。     

元古宙海水的稳定同位素组成发生过大的变化了吗?

古元古代罗克内斯特组(1.93～1.89Ga)的海相碳酸盐相对于较年轻且形成于类似沉积环境的新元古代海相碳酸盐大量亏损δ~(18)O(约8‰)。广海海相组分的同位素数据叠加了两种同位素趋势。第一种趋势包括早期潮坪沉积物的稳定化作用,以及富δ~(18)O蒸发孔隙流体可能发生的回流型白云岩化作用。对于在同位素成分上δ~(18)O值较低的第二种趋势,它是广海海相与大气降水(混合带)接触或在埋藏的较高温度条件下白云岩化作用期间形成的,由此导致了块状孔隙吸留胶结物的沉淀。 最富集同位素的鲕粒均为保存最好的标准海相组分,因而可能表明海水的δ~(18)O值在1.9Ga时约为-9.75‰±1.0‰(SMOW)。为了解释所推论的海水δ~(18)O值在1.9～1.0Ga期间存在8‰的正向漂移,海水的这一组成要求在高温下海水与玄武岩之间存在氧同位素交换平衡以及低温风化作用有过较大的变化。很可能亏损的δ~(18)O值表明在1.9Ga时表层海水具有大约30～35°C的较高温度。其重碳同位素δ~(13)C值为+1.75‰,比先前根据全岩数据所报道的新元古代海水更富集δ~(13)C。     

安图红松树轮稳定δ~(13)C、δ~(18)O序列记录的气候变化信息

测定了安图红松树轮稳定碳、氧同位素组成。选取与安图县毗邻的敦化市气象记录 ,分析了气象记录与树轮稳定碳、氧同位素的相关关系 ,发现红松树轮碳、氧同位素对气候变化均有显著的响应。合成了复合温湿指标 (TH) ,相关分析表明树轮碳、氧同位素对复合温湿指标的响应更加灵敏 ,而且碳同位素和氧同位素均对 5～ 8月的平均复合温湿指标有显著的响应。建立了碳、氧同位素对气候因子的响应函数 ,重建了安图地区近 2 0 0年来的气候变化。功率谱分析发现碳、氧同位素组成在 95 %的置信水平上存有准 2 0 0年、准 11年、准 4年和准 2年的变化周期。前两个周期变化基本上与太阳活动周期变化一致 ,后两个周期分别对应于“厄尔尼诺现象”和东亚夏季风的“准 2年振荡”。     

地球氧同位素均一性的新证据

<正> F. Robert 等, 《Earth and Planetary Science Letters》,1992,V.108,1～9.(英文) 分析了前寒武纪(3.5Ga)和现代燧石及幔源熔岩的两种氧同位素~(18)O/~(16)O和~(17)O/~(16)O比值。所有样品都显示出氧同位素组成与单个贮库的、与质量有关的同位素分馏一致,因而表明3.5Ca前地球已是一个混合得很均匀的天体。因此,这些结果并不支持3.7Ga±0.1Ga后通过慧星撞击     

川东北石笋记录的600 a前干旱事件

通过分析川东北狮子洞石笋SI2高分辨率稳定氧同位素组成（ δ¹⁸O）,重建了该地区过去~2 ka降水变化历史。SI2的 δ¹⁸O记录显示川东北地区在~600 a前出现过一次干旱事件,该事件在SI2的生长发育和碳酸盐沉积中也有显示。在川东北地区这一事件表现为三幕结构。该事件在我国中部地区的一些石笋记录中也有显示,也与历史文献记载一致;但在我国南方地区的古水文记录中没有明显显示。这一事件的成因还有待今后更加深入的研究。     

CO_2放电分解过程中与质量无关的氧同位素效应:对与质量无关的化学作用的进一步认识

<正> 长期来,宇宙化学界普遍认为,引起由化学作用产生的同位素效应的唯一原因是同位素质量差,对氧而言,产生了人们熟知的δ~(17)O0.52δ~(18)O关系式(Matsuhisa等,1978)。基于这一点,与质量无关(non-mass-depen-     

基于SWAT模型的流域河道硝酸盐δ15N和δ18O模拟

为提升流域地表水硝酸盐溯源方法的可靠性,于2013~2015年在釜溪河流域,对流域水文和水质过程进行了连续监测,同步测定了流域内主要污染源和干支流河道硝酸盐δ~(15)N和δ~(18)O.基于SWAT(soil and water assessment tool)模型模拟了陆面水文和河道水文过程中的氨氮(NH_4~+)和硝酸盐(NO_3~-)迁移转化过程,在此基础上,耦合河道中硝酸盐~(15)N和~(18)O掺混、转化和分馏机制,发展了流域河道硝酸盐δ~(15)N和δ~(18)O模拟方法.结果表明,河道中硝酸盐δ~(15)N和δ~(18)O主要受流域内污染源以及不同水文期径流条件变化的影响,不同污染源同位素掺混过程对于同位素丰度变化的贡献率为82.74%,氮素转化过程中同位素分馏的贡献率为16.26%,SWAT模拟NH_4~+和NO_3~-浓度偏差对δ~(15)N和δ~(18)O模拟误差的影响为10.44%.由于降雨中硝酸盐δ~(18)O的变化范围显著地超过δ~(15)N的变化范围,以及河道硝酸盐18O来源复杂性,δ~(18)O模拟误差平均较δ~(15)N偏大18.72%.所提出的方法模拟河道硝酸盐的δ~(15)N和δ~(18)O结果的系统误差和偏差小于10%和15%.所提出的流域河道硝酸盐δ~(15)N和δ~(18)O模拟方法具有明确的物理意义,为河道氮素正向溯源提供了方法支撑.     

重庆地区大气场降水中氢氧同位素变化特征及与大气环流的关系

根据2015年4~10月重庆地区61场降水稳定同位素资料与相关气象资料,分析了不同时间尺度下重庆大气降水中氢氧同位素(δD、δ~(18)O)、过量氘(d)的变化特征以及它们与降水量、温度及厄尔尼诺/拉尼娜和南方涛动(ENSO)的关系.结果表明:1研究区大气降水线方程为:δD=8.28δ~(18)O+12.34(r=0.99,n=61),其斜率和截距与中国东部季风区的多处南方地区大气降水线方程的斜率和截距相似.2研究区大气降水中氢氧同位素和d均出现夏半年低、冬半年高的季节变化,影响重庆降水中氢氧同位素变化的主要原因为不同季节降水的水汽来源及气团性质的差异.3监测时段内研究区大气降水中δ~(18)O与温度、降水量相关性不显著(r=0.03;r=0.12),但却敏感响应了大气环流过程,表现出与ENSO正相关.大气降水中δ~(18)O和过量氘(d)清晰记录了2014~2015年LaNia和ElNio的转换过程.ElNio期间研究区域大气降水中δ~(18)O和d明显偏重;而在LaNia期间,δ~(18)O和d偏轻.     

高分辨率降水氧氘同位素变化及洞穴水响应:以河南鸡冠洞为例

大气降水稳定同位素受温度、雨量、海拔高程、水汽源等多种因素控制,进而影响洞穴水及沉积物的同位素变化.为了更好地认识我国南北交汇带季风敏感区洞穴水对降水的响应过程,本研究分析了2015年8月4~6日河南栾川县鸡冠洞强降雨和洞内4处地下水点样品,并结合2009~2015年栾川地区近6年大气降水氧氘同位素数据研究发现:1采用HYSPLIT模型可以将鸡冠洞强降雨划分为不同水汽来源的2个阶段:高空来自南中国海的水汽以及近地面来自内陆局地蒸发的水汽,并且可以记录在单场降雨期间雨水的δ~(18)O变化特征上.2近地面来自内陆局地蒸发水汽的蒸发过程一定程度上掩盖了温度效应,并使局地大气降水线的斜率、截距和雨水过量氘均减小.3此次降雨期间鸡冠洞洞穴滴水δ~(18)O特征主要响应夏季风海源水汽的降水;鸡冠洞洞穴滴水对降雨响应最快,间隔时间约为3 h,滴水δ~(18)O随滴率升高变重,之后缓慢变轻;地下河具有相似的模式,稍有滞后;靠近洞口的池水反映出不同阶段的雨水δ~(18)O变化的差异.     

关中平原降水氢氧稳定同位素特征及其水汽来源

为探究关中平原降水氢氧稳定同位素特征及其水汽来源,本研究选取关中腹地的杨凌站点次降水为研究对象,利用当地2015～2018年间的98场次降水样品及同期气象资料,分析该地区降水氢氧稳定同位素(δ~2H、δ~(18)O和δ~(17)O)组成特征及其影响因素,建立当地大气降水线和三氧同位素大气降水线方程,并利用δ~(18)O、d-excess和~(17)O-excess指标尝试探讨当地可能存在的降水水汽来源,定量描述海洋和内陆源水汽对区域降水的贡献.结果表明,杨凌地区降水氢氧稳定同位素存在明显的季节性变化,同位素组成雨季(5～10月)贫化,旱季(11月～次年4月)富集;当地大气降水线的斜率和截距分别为7.7和9.1,说明研究区降水受到一定程度的蒸发分馏影响;三氧同位素大气降水线斜率为0.528,介于海水平衡分馏斜率(0.529)与水汽扩散斜率(0.518)之间,表明研究区处于海洋气团向内陆干旱区迁移的路径上.综合分析δ~(18)O、d-excess和~(17)O-excess,发现研究区降水受到来自东南季风的暖湿气团和来自西风的干冷气团的共同贡献,其中约有55%～79%的降水水汽来源于海洋,主要集中于6～8月; 21%～45%的水汽来源于内陆和局地蒸发,主要集中于10月～次年4月. 5月和9月降水水汽来源复杂,可能受海洋水汽和内陆水汽的共同补给.     

西伯利亚金伯利岩岩管的碳酸盐中碳和氧同位素组成

<正> 金伯利岩中的碳酸盐物质可分三种:盖层碳酸盐俘体、可能属于深源的碳酸盐胶结物以及岩浆成因的深成碳酸盐碎屑(这种因无样品未测)。盖层碳酸盐俘体常受改造,形成同心的带状结构,外带为浅色。分带俘体中,δ~(13)C从-0.3到-20.4‰,δ~(1 )O从+15.3到+27.9‰。无分带俘体的δ~(13)C从-2.7到-9.5‰,δ~(1 )O从+15.6到+19.9‰。大多数分带俘体外带贫~(13)C,而氧同位素变化不定,周围的金伯利岩物质,其同位素含量范围也很宽:δ~(1 )C从-2.1到-16.9‰,δ~ O从+14.0到+25.4‰。与正常沉积的海洋碳酸盐(δ~(1 )C近于0,δ~(1 )O从+25到30％)相比,俘体的轻同位素~(12)C和~(16)O的含量较     

典型温冰川区湖泊的稳定同位素空间分布特征

2014年8月对拉市海表层及不同深度湖水进行采样,分析拉市海湖水的氢氧稳定同位素的空间变化及其影响因素,探讨典型温冰川区域湖泊的水文补给特征.结果表明,拉市海表层湖水的δ~(18)O、δD值分别在-12.98‰~8.16‰和-99.42‰~-73.78‰之间波动,平均值分别为-9.75‰和-82.23‰;表层湖水的δ~(18)O及过量氘表现出相反的空间变化特征,有河水注入的区域δ~(18)O值较低而过量氘值较高;垂直方向上过量氘随深度变化较小,表明湖水在垂直方向上混合较充分,不同深度层上过量氘表现出自东向西先增大后减小的变化趋势,这可能与入湖河流的分布、湖泊所处的地理位置及自然条件等密切相关;同位素对比研究发现,拉市海的主要补给源为大气降水及河水,冰雪融水可能间接补给拉市海;对拉市海与青藏高原地区典型湖泊和非冰川区湖泊的氧同位素组成对比发现,冰川区湖泊中稳定同位素表现出明显的高程效应(拉市海除外),δ~(18)O随海拔升高而降低.非冰川区湖泊蒸发效应较为明显,同位素值明显偏正.     

原油对比中硫同位素比值的有用性

<正> 稳定同位素比值(即~(13)C/~(12)C,~(34)S/~(32)S,~(15)N/~(14)N)的天然变化,在测定特殊化学过程的产状中已成为重要的工具。例如,本实验室所进行的研究表明,在追索环境中化石燃料燃烧所产生的硫的命运方面,硫同位素比值的变化是有用的指示剂。同样,碳的稳定同位素比值已被用来评价从生物化学循环和地球化学循环输入的不同来源的碳的重要性。 碳,硫和氮稳定同位素比值在鉴定石油特性方面的应用已有证明。在地球化学的许多领域中,从地球化学勘探到油苗鉴定,原油及其来源的鉴定都具有重     

重庆金佛洞石笋δ13C记录的全新世千年尺度气候振荡

基于重庆市金佛洞石笋J119铀系测年数据和碳同位素数据重建了全新世9.6～1.6 ka B.P.时段的古气候演化序列。分析结果显示:在早全新世的9.6～7.4 ka B.P.期间,J119δ~(13)C记录呈现出偏负趋势,表明此时段内季风逐渐加强,气候开始变暖湿;中全新世的7.4～4.2 ka B.P.期间,J119δ~(13)C值整体偏负,与全新世大暖期相对应;在4.2 ka B.P.附近δ~(13)C记录出现较大幅度的迅速偏正,并持续到约2.5 ka B.P.,随后石笋δ~(13)C值出现偏负趋势,表明在4.2 ka B.P.以后气候持续处于干冷状态直到2.5 ka B.P.才有所转暖。在全新世期间,重庆金佛洞石笋清晰地记录了7次千年尺度气候震荡事件,分别发生在大约2.7 ka B.P.、4.2 ka B.P.、5.5 ka B.P.、8.3 ka B.P.、9.4 ka B.P.附近,与大西洋染赤铁矿记录的冷事件2、3、4、5、6相对应。除此之外,J119δ~(13)C记录显示在7.0～6.7 ka B.P.、7.8～7.3 ka B.P.时段也存在千年尺度震荡,这些突变事件与董哥洞石笋氧同位素记录的弱季风事件(2.7 ka B.P.、4.4 ka B.P.、5.5 ka B.P.、6.3 ka B.P.、7.2 ka B.P.、8.3 ka B.P.)也存在一定的对应关系。因此,本文研究表明金佛山石笋δ~(13)C记录能够反映全新世千年尺度的气候事件,并可以与石笋δ~(18)O记录进行相互对比和验证。     

桂林水南洞1号石笋的年龄与稳定同位素测定及其古气候意义

本文通过对桂林水南洞 1号石笋进行α能谱铀系测年及碳氧同位素分析 ,获得了距今 2 0～ 8万年的古气候信息。石笋大于 2 0万年前开始生长 ,8.0 7万年后停止生长 ,属中更新世的产物。其年龄与δ1 8O的变化可与深海岩芯V2 8-2 3 8同位素记录所揭示的第五和第六阶段进行对比。它反映此阶段区内经历了寒冷 (间夹短暂的小温期 )和温暖 (间夹短暂的小冷期 )等气候变化 ,与全球古气候变化波动基本一致 ,同时也存在地区性的气候变化     

三氧化二铁的氧同位素:矿物-水的分馏系数

在本实验室中获得的实验数据表明,平衡时针铁矿和赤铁矿在同位素特征上是相似的。根据25—120℃范围内5个温度条件下的合成实验得出赤铁矿(针铁矿)-水的氧同位素分馏的表达式为:1000ln~(18)α_(矿物-水)=1.63×10~6T~(-2)-12.3这个方程预示了在91℃处通过“转换点”。本次工作的赤铁矿(针铁矿)-水曲线与Blattner等≤200℃温度下的磁铁矿-水曲线大致平行。而且,赤铁矿(针铁矿)-水的曲线表明,按Blattner等的曲线,赤铁矿比共沉淀的磁铁矿多富集约2.5‰—3.0‰的~(18)O。这预示着赤铁矿-磁铁矿间的氧同位素分馏对温度不灵敏,而且赤铁矿相对富集~(18)O一般来说与以前Clayton和Epstein从天然样品中观察到的赤铁矿-磁铁矿氧同位素分馏特征是一致的。