宜昌庙河钙结岩记录的古环境变化

对位于三峡地区黄陵背斜核部的宜昌庙河钙结岩体进行了沉积学、岩石学分析,识别出土壤钙结岩和地下水钙结岩。对土壤钙结岩进行了胶结物的分离、ESR年龄测试和碳氧稳定同位素分析,结果表明,庙河土壤钙结岩中方解石胶结物的&delta;~(13)C值相对围岩而言明显偏负,多数样品&delta;~(18)O值则呈不同程度偏正的趋势。土壤钙结岩主要形成于冰期,计算表明它们形成时期的古气温多为8~12℃,年均降雨量多为760~770mm,C_4植物占约84%的绝对优势。由于钙结岩的形成过程涉及到诸多影响碳酸盐化学过程和相应土壤碳酸盐稳定同位素组成的因素,得出的认识可能存在一定程度的不确定性。</p

青藏高原隆升与新特提斯海退却对亚洲中纬度阶段性气候干旱的影响

亚洲内陆是北半球最大、最广阔的中纬度干旱区,且不同于世界上分布于副热带高压控制下的干旱区。现今的亚洲中纬度干旱区深居内陆,远离各大洋的水汽来源。亚洲中纬度干旱区究竟如何形成?历经了怎样的干旱化过程?其形成演化的动力机制是什么?这些一直是悬而未决的问题。事实上,亚洲中纬度干旱区发展成今天所见的干旱荒漠,并不是短时间内实现的,而是经历了漫长的阶段性演化进程,是在新生代以来印度、阿拉伯、非洲板块与欧亚大陆的碰撞,青藏高原的隆升,新特提斯海的退却以及新生代全球气候变冷与海平面下降等区域和全球要素共同作用下,从半湿润&mdash;半干旱&mdash;干旱&mdash;极端干旱渐进演化而来。历经了始新世的半湿润气候,渐新世的半湿润-半干旱气候和中新世末期以来的干旱-极端干旱气候。</p

中国庐山晚第四纪沉积地层同位素的环境示踪及表层过程

通过对庐山(1997~2009)进行科学考察及深入研究,取得大校场沟口晚第四纪剖面地层的Rb-Sr-O稳定同位素的丰度检测数值,采用系统分析及综合研究将沉积地层划分为冰期&mdash;间冰期&mdash;冰缘期&mdash;冰后期的气候演化旋回:冰期阶段平均温度为-6.9℃,降水量约为550.1~1283.5mm;间冰期阶段平均温度约为8.0℃,降水量约为1650.2mm;冰缘期阶段平均温度约为0.5℃,降水量为1600.0mm,其惯性升温时年降水量可能为1650.2mm;冰后期阶段在其初期高温期年平均温度(温度负涨落现象未计算在内)为11.8℃,高温期年降水量约为1650.2mm;现代年平均温度为11.5℃,现代年降水量为1833.6mm。这是庐山地区首次在大校场沟口剖面获得的系统气候变化资料,可以为山地气候演化和区域响应与全球变化的分析提供新的科学信息。</p

地球大气~(14)C历史含量变化新成因

长久以来,地球历史时期大气~(14)C含量的异常变化都被单一归结为宇宙射线强度的变化,如太阳耀斑和超新星爆发等引起的~(14)C含量增加。2012年日本科学家在日本的雪松树轮中发现在公元774年~(14)C含量一年之内突然增加1.5%。导致如此幅度的变化需要的射线强度需要正常射线变化10~20倍,无法用传统的太阳质子事件(a large solar proton event-SPE)或者&gamma;射线流来解释。中国科学院广州地球化学研究所, 中国科学技术大学,台湾大学,中国科学院地球环境所,中国科学院自然科学史研究所和北京大学合作研究团队,通过高分辨率的珊瑚~(14)C、碳氧同位素、高精度铀钍年代学等方面的最新研究,详细厘定了公元773年左右&Delta;~(14)C激增1%~1.5%的过程,发现造成此次&Delta;~(14)C增加事件是由数个高强度的脉冲(3%~6%)组成(图1),其大幅度快速波动特征完全不同于传统宇宙射线增强导致~(14)C含量增加后逐渐递减的特征,从而提出其~(14)C含量变化可能是彗星落入地球大气造成。彗星富含氮的化合物,进入地球大气圈层之前,直接暴露在高强度的宇宙射线中,可通过~(14)N(n,p)~(14)C反应形成大量的~(14)C,其~(14)C/~(12)C比地球大气高几个数量级。当彗星落入大气时,很快烧毁,这个过程中释放大量~(14)C,并被海表的珊瑚和日本欧洲的树轮记录下来。这一推断得到了历史资料的证实:根据《旧唐书》和《新唐书》的记载,唐代宗大历七年,确实出现了非常壮观的彗星天象。 《新唐书天文志》: &quot;[大历]七年十二月丙寅,有长星于参下。其长亘天。长星,彗属。&quot;《旧唐书》则记载:&quot;[大历七年十二月],丙寅雨土,是夜,长星出于参。&quot;彗星&quot;其长亘天&quot;,表明彗星已经离地球非常近,进入地球大气的范围;而&quot;雨土&quot;则有可能是彗核碎裂造成的。大历七年十二月丙寅对应的日期是公元773年1月17日,与珊瑚~(14)C含量增加的起始年代和季节均接近。大历七年十二月丙寅对应的日期是公元773年1月17日,与珊瑚~(14)C含量增加的起始年代和季节均接近。这个发现更新了我们对地球历史时期大气~(14)C含量变化成因的认识,也为研究史前彗星和地球大气作用提供了一种新的途径。</p

中国 庐 山 地 区 大校 场 晚 第 四纪 沉 积年 龄测 定 及 层 序地 层 学

通过庐山科学考察（１９９７—２００９） 对大校场沟口晚第四纪剖面地层进行精细研究，采用古地磁、电子 自旋共振（ＥＳＲ）、３６ Ｃｌ、释光法等多种仪器测年方法的分析，建立了完整剖面的全时段地层的自 ４００ ｋａ． Ｂ． Ｐ． 以来的系列年龄数据，与之相对应识别出 Ｂｉｗａ － ＩＩＩ（３２０ ｋａ． Ｂ． Ｐ．）事件、Ｂｉｗａ － ＩＩ（２６０ ｋａ． Ｂ． Ｐ．）事件、Ｂｉｗａ －Ｉ （１８０ ｋａ． Ｂ． Ｐ．）事件（因铁盘扰动影响缺失）、Ｂｌａｋｅ（１００ ｋａ． Ｂ． Ｐ．）事件、Ｌａｓｃｈａｍｐ（２０ ｋａ． Ｂ． Ｐ．）事件（因表层 活动影响未发育）等古地磁极性事件，结合层序地层和层型特征及沉积环境将剖面地层由早至晚划分为 ４ 个 发展旋回阶段：Ｉ 阶段为冰期（４００ ～２００ ｋａ． Ｂ． Ｐ．）气候时期，ＩＩ 阶段为间冰期（２００ ～１００ ｋａ． Ｂ． Ｐ．） 气候时期， ＩＩＩ 阶段为冰缘期（１００ ～１０ ｋａ． Ｂ． Ｐ．） 气候时期，ＩＶ 阶段为冰后期（１０ ～０ ｋａ． Ｂ． Ｐ．）气候时期

青藏高原东北部青海湖距今12 ka以来的四醚指标BIT记录: 对古环境重建的启示

早期的研究认为湖泊沉积物中的支链GDGTs(bGDGTs)主要来自陆地土壤细菌, 而奇古菌醇由水生奇古菌产生, 因此湖泊中表示bGDGTs与奇古菌醇比值的BIT指标可用于衡量陆源有机质的输入程度. 然而越来越多的研究表明, 湖泊环境中普遍存在着自生的bGDGTs, 这样, 湖泊沉积物中的BIT指标可能不能用来指示陆源物质输入. 尽管如此, 最近对非洲Challa湖的研究表明BIT仍可作为一个有效的古水文指标, 但是在不同的湖泊中BIT对古水文变化的响应可能有所不同. 本文调查了距今12 ka以来青海湖沉积物中的BIT及其相关GDGTs含量的变化. 结合已发表的表层样品数据发现, 青海湖沉积物中BIT的变化主要反映了奇古菌醇含量的变化, 而不是细菌bGDGTs含量的变化. 在青海湖中, 由于奇古菌醇含量与水深正相关, 因此BIT与水深负相关.这与Challa湖BIT与湖面或降雨正相关的情况相反, 表明不同湖泊中BIT对水文变化的响应有所差异. 因而在应用BIT重建特定湖泊古水文变化时, 需要先确定控制其沉积物BIT值的主要因素.</p

青海湖钻孔沉积物中的羟基甘油二烷基甘油四醚类化合物及其环境意义

来源于古菌细胞膜脂的类异戊二烯甘油二烷基甘油四醚类化合物(isoGDGTs)是古环境重建的有力工具。最近的研究发现,自然环境中还存在着一类isoGDGTs烷基长链上含有羟基的OH-GDGTs,其相对含量与温度负相关,具有示踪古温度的潜力。然而,目前湖相环境中关于OH-GDGTs的研究还很少。我们通过高效液相色谱-大气压化学电离-质谱分析,在青海湖8ka以来沉积物中检测到了 OH-GDGTs的存在,其含量(相对含量%OH-GDGTs及浓度)与奇古菌特征标志物crenarchaeol相对含量和奇古菌基因丰度一致,表明青海湖中的 OH-GDGTs可能主要来源于奇古菌。进一步与湖泊水位指标对比显示,青海湖中%OH-GDGTs的变化可能主要反映了湖水深度变化导致的古菌群落的变化。因此,认为湖泊沉积物中的OH-GDGTs可指示古水文条件变化。</p

长白山-贝加尔湖断面水生植物正构烷烃及其氢同位素与环境水的分馏关系

开展了自长白山至贝加尔湖空间跨度约2000 km断面上代表性地点的水生植物正构烷烃及其单体氢同位素研究.结果表明,该区域大型水生植物正构烷烃具有明显的奇偶优势,以C_(23)或C_(25)为主峰,这两个链长的正构烷烃可以作为研究区水生植物来源的普适性特征标志物.同一植物来源的不同链长正构烷烃的单体氢同位素值相近,尤其是n-C_(21), n-C_(23), n-C_(25)三者的氢同位素值相差很小.水生植物正构烷烃与环境水间的氢同位素分馏值稳定在-159&permil;左右,与欧洲等地区获得的结果有很好的一致性,表明正构烷烃单体氢同位素可以示踪水体的氢同位素组成.全球水生植物正构烷烃氢同位素数据综合分析显示,正构烷烃C_(23)和C_(25)氢同位素平均值是反演环境水体氢同位素组成的优选代用指标.本研究不仅获得了这一区域水生植物的分子标志物数据,同时对全面认识和理解正构烷烃氢同位素组成及其在古气候研究中的应用具有重要意义.</p

支链四醚膜脂在中国土壤中的分布: 对MBT/CBT指标作为古环境指标可靠性的评估

土壤环境中广泛存在的支链甘油二烷基甘油四醚脂化合物(brGDGTs), 为古气候与古环境重建研究提供了新的指标. brGDGTs 的甲基化指数与环化指数分别用MBT和CBT 表示, 被认为主要受到年平均大气温度(MAAT)和土壤pH 的控制. 然而在综合不同环境样品的条件下, brGDGTs 指标重建的温度和土壤pH 与真实值之间存在着较大的偏差. 本文报道了分别代表湿润气候(西双版纳、广州、上海)、半干旱气候(东营)以及干旱气候(兰州、青藏高原)环境下超过300个土壤样品中brGDGTs 化合物随中国气候带的变化特征. 总体数据表明, 在湿润与非碱性环境下MBT/CBT 指标重建的温度与真实温度的吻合比干旱/半干旱(MAP&lt;500mm/a)及碱性环境下(pH&gt;7.0~7.5)表现得更好. 同样地, CBT 指标在湿润与非碱性环境中可以较好地反映土壤pH 的变化. 与此相反的是, 在干旱/半干旱与碱性环境下, CBT 指标与pH 之间趋于正相关关系. 本文的结果表明了土壤pH、年均大气温度及降水量是控制brGDGTs 在不同气候带分布的主要环境因素, 并且土壤电导率、总有机碳、总有机氮与含水率在区域环境中同样起着重要作用. 通过在CBT 指标计算中去除brGDGT-II 化合物得到了一个新的CBT 指标.该指标可以提供更准确的pH 估算, 特别是在干旱/半干旱与碱性环境下. 本文大量的中国土壤数据表明 brGDGTs 指标恢复的陆地大气温度与真实值之间可能存在较大偏差, 因此在应用这一指标重建古气候或古环境时应相当谨慎.</p