下载文档原格式
用氧同位素反演太古海洋环境Ruth E. Blake硅质岩中氧和硅的同位素含量以及蛋白质进化的研究结果都曾提出，在太古代早期（大约35亿年前），海洋的温度为55～85℃。
最近一项针对硅质岩中磷酸盐的氧和氢同位素的研究却证实，太古代的海洋温度不超过40℃。
海洋温度也可以通过磷酸盐中的氧同位素含量来推测。
最近的研究表明，溶解态无机磷酸盐（δ18OP）中的18O∶16O的比值可以反映海水环境温度以及低温下主导海洋磷循环的生物过程。
所有生物都需要并能够聚集磷，通过漫长的生物过程，现代海洋磷酸盐中δ18O P的比值一般为19‰～26‰（V S M O W），远远高于火成岩和陨石内磷灰石中约6‰～8‰的特征比值。
我们报道了南非32亿到35亿年前的“Barberton Greenstone B e l t”的沉积物内磷酸盐中氧同位素的含量。
我们发现δ18O P的比值为9.3‰～19.9‰，这其中有太古代岩石的最大报道值。
假设沉积物和海水（δ18O=0‰）之间达到平衡状态，根据最大δ18OP值计算得出当时海洋温度为26~35℃。
δ18OP比值中的高值与现代海洋磷酸盐相似，这意味着太古代地球上已有完善的磷循环以及相应的生态活动过程。
南非32~35亿年前的Barberton Greenstone Belt 中有保存完好的岩石，从中可能会发现早期生命及原始海洋化学的地球化学记录。
Barberton Greenstone Belt中含有一系列的火山岩，与之交织层叠的是体积较小的沉积单元，其中包含硅质岩、条带状铁矿以及各种硅化陆源和火山碎屑沉积物，这些物质仅经历了低级的岩石变质作用。
硅质岩多被解释为由热液产生，沉积物由早期成岩物质取代火山碎屑产生，或者通过饱含硅的太古代海水与海底沉积物之间的交互过程产生。
前寒武纪硅质岩中氧同位素和共存磷酸盐的含量随年代的增加均逐渐降低，对于这一现象的解释长期以来存在争议。
Barberton硅质岩中δ18O 的含量低被归因于3点，（1）低δ18O液体的成岩/热液蚀变作用，（2）与δ18O=0‰海水之间的平衡作用以及很高的海洋温度（55～85℃），（3）与δ18O=-10‰海水之间的平衡作用以及较低的海洋温度（55～85℃）。
第27卷 第6期2007年11月第 四 纪 研 究QUATERNARY SC I ENCESV o.l 27, N o .6N ove m be r ,2007文章编号 1001-7410(2007)06-1016-07中国南方红土环境磁学*卢 升 高(浙江大学环境与资源学院,杭州 310029)摘要 第四纪红土是中国南方古环境演化与气候变迁的最佳载体之一,记录了南方的古地理、古气候环境变迁信息。
典型红土剖面由现代红壤层、均质层、网纹层、砾石层或基岩层组成,均质红土磁化率值多在80 10-8~250 10-8m 3/kg ,网纹红土磁化率约低一个数量级。
红土的磁化率-温度( -T )曲线、等温剩磁获得曲线、XRD 和TE M 分析认为,成土过程产生的细粒磁性矿物(包括磁铁矿、磁赤铁矿和赤铁矿)是红土磁性的主要载体。
对红土的岩石磁学和矿物学综合分析认为,红土磁性矿物的含量、粒度、类型等可能指示其形成时期的某种环境变化,红土磁性是南方第四纪环境变迁研究的重要手段,但由于红土的物源以及受后期化学风化改造的复杂性,红土的环境磁学研究需要新的思路和方法。
主题词 红土 环境磁学 磁性矿物 古环境中图分类号 S152,P3 文献标识码 A作者简介:卢升高 男 45岁 教授 环境磁学与环境生态学专业 E-m ai:l l u s g @z j u edu cn *国家自然科学基金项目(批准号:49971044)资助 2007-06-28收稿,2007-07-20收修改稿在我国长江以南广泛分布的红土,是湿热气候环境下经强烈风化作用形成的产物,因含较多的氧化铁而呈现明显的红色,又称为 红色风化壳[1~4]。
典型的第四纪红土常由黄棕色粘土层、均质红粘土层、网纹状红粘土层和砾石层构成,由于网纹层深厚醒目,第四纪红土又多被形象地称为 网纹红土 。
红土的分布范围北起南阳-桐柏-淮河一线,经长江中下游地区,南至南岭山地,东界大体沿杭(州)嘉(兴)湖(州)-宜(兴)溧(阳)山地-安庆-淮河中下游,向东转至东南沿海海岸以及向东北延至淮河以北,向西直到成都平原。
氢氧同位素标准水样
氢氧同位素标准水样是指在水中含有已知比例的氢和氧同位素的水样。
这种水样一般用于同位素分析、地球科学研究、气候变化研究等领域。
在氢氧同位素标准水样中，氢和氧元素的同位素比例是已知的，通常以δ值表示。
δ值是指同位素比例相对于国际标准（通常
为标准大气、海洋样品）的偏移量。
例如，δD表示氘（重氢）与氢的同位素比例的偏移量，δ18O表示氧-18同位素与氧-16
同位素比例的偏移量。
氢氧同位素标准水样的制备需要使用高纯度的氢氧同位素标记化合物，并根据已知的比例进行混合。
常用的氢氧同位素标准水样有VSMOW（Vienna Standard Mean Ocean Water）、
SLAP（Standard Light Antarctic Precipitation）等。
这些氢氧同位素标准水样在实验室中被广泛应用，可用于校准和质控，确保同位素分析结果的准确性和可比性。
同时，它们也是进行同位素地质、水循环、古气候研究等的基础。
中国北方中纬度地区深海氧同位素第3期的环境演化特征NSFC 90411017, 北京大学中国科学院南京地理与湖泊研究所(北京大学周力平 lpzhou@)本项目选择横跨我国北方中纬度不同气候区域范围内的若干代表性的黄土和湖泊沉积记录，对相当于深海氧同位素第3期(MIS3)时段进行系统的年代学和古气候学研究。
用多种测年方法建立精确的年代框架，应用以沉积学、古生态学、环境磁学和同位素地球化学等为基础的多种代用指标进行古环境重建，建立该时段高分辨率古环境演化序列；通过与相应的全球记录以及中国其它区域的对比研究，揭示我国北方中纬度地带MIS3的环境格局和千年尺度气候变化的特征；运用古气候模型进行该时段气候模拟试验，探讨西风环流和季风影响下我国北方中纬度不同气候区的区域环境演化规律和气候动力学机制。
通过器测资料、历史记载、第四纪沉积记录等不同手段和途径，把现代过程与古记录结合起来认识气候变化的规律，构成了古全球变化研究的基本思路。
近年来，古全球变化研究强调从地球系统的视角，分析在不同时间和空间尺度上提取的气候变化信息，在认识地球气候系统变化规律方面取得了巨大的进展。
其中最有意义的发现之一就是冰期与间冰期气候旋回背景下的气候不稳定性：在某些地质时期，气候变化表现出千年甚至更短时间尺度上的明显波动[1-5]。
在过去十年中，国际上对这类气候变化研究最多的是末次冰期中的间冰阶，即深海氧同位素第3期（MIS3，距今60-25 ka）。
这是末次冰期中一个特殊的时段，不仅其温度高于相邻的同属末次冰期的氧同位素2期和4期，而且该期内还存在千年尺度的Heinrich 和Dansgaard-Oeschger事件。
MIS3的气候不稳定性首先在格陵兰冰芯中被揭示[1-2]，其后在欧洲大陆、大西洋、太平洋、南极冰芯记录中得到了证实[3-9]，并引发了一系列气候变化机制的深入研究，构成了近年来国际上全球变化研究的热点之一。
我国学者利用中国丰富的地质资料在推进相关研究中发挥了重要的作用，先后在多个黄土剖面和南海沉积记录中发现了MIS3的气候不稳定的证据[10-13]。
第四纪地质的主要研究进展摘要：本文主要从中国的黄土、红土以及冰川等方面来介绍第四纪地质在我国的研究中的进展概况。
随着各种新型的、精准的测年等技术的应用使得第四纪的研究迅速发展，并取得了一系列的成果。
关键词：第四纪红土黄土冰川测年技术从第四纪这门学科的发展史来追溯,大致经历了两个阶段,即萌芽期(古代到中世纪)和发展期(中世纪至今)。
第四纪这个名字是由法国学者德努瓦耶(J.Desnoyers)于1829年提出,1893年英国著名地质学家莱伊尔(C.Lyel)又提出更新世一名。
所以第四纪是一门较古老的学科。
尤其是北半球各国,在第四纪研究方面都程度不同地取得了一些成就。
六十年代初以来,由于与第四纪有关的学科深入发展,各种测试技术的应用及研究领域的扩大(如陆架区和深海区第四纪沉积物的研究),大大促进了第四纪学科的发展;经典的理论正在经受着考验和挑战,某些传统的内容也正在不断更新。
一、第四纪红土研究进展中国南方红土是我国秦岭—淮河以南、青藏高原以东广泛分布的第四纪土状堆积,是我国热带、亚热带地区第四纪以来季风气候环境下的产物,是中国南方古环境演化与气候变迁的重要陆相沉积载体.该红土沉积通常由三部分岩性层组成,一般包括上部的下蜀黄土,中部的网纹红土层以及下部的均质红土层。
近年来许多学者对我国南方第四纪红土的物质来源、地层学特征、土壤学特征、地球化学特征、磁学特征、生物特征等展开了广泛的探讨,对我国南方红土的成因、年代学、古气候学等进行了深入系统的研究,取得很多丰硕的成果。
1.红土的成因近年来很多学者致力于中国南方红土的成因研究,但我国南方红土的物质来源和成因类型至今尚未取得一致的认识.目前对我国南方红土物质来源有冲积、洪积、风积、坡麓堆积风化等不同看法。
一些学者在肯定红土水成说的同时,提出我国南方局部地区网纹红土可能与冰川、生物和砾石风化作用有关。
但是,我国亚热带南部和北部的红土物质来源可能是不同的.有的学者认为,我国南岭以南的第四纪红色粘土系全新世前的水成沉积物,是高处古土壤和古风化壳被流水冲刷而下在河谷或低平处的堆积物.很多学者认为,我国南部广东省、华南地区的红土母质主要是水成的。
化石新知考古探谜8化 石2019年第1期9化 石2019年 第1期然是人类进化过程中的“自我”表现，但也是环境变化的产物。
相关研究显示，在气候适宜时期（间冰期），伴随着人口的增长，古人类会扩大自己的生存范围，并重新占据以往由于气候恶劣而被他们舍弃的生存空间。
当寒冷气候（冰期）来临，他们的生存范围会随着冰盖的扩大而向南退缩，并伴随着对部分生存空间的舍弃和部分人群的灭绝。
有证据表明，在更新世，至少有六个关键的气候演化阶段与欧亚大陆早期人类的扩散和行为发展存在密切联系。
1. 1.8～1.6百万年前的气候转型期：进入更新世后，北半球陆冰加速积累，非洲大陆朝干旱化方向发展，欧亚大陆中东部典型黄土开始堆积。
在距今1.8至1.6百万年前，气候发生转型，大区域甚至全球性气候和环境也发生了重要的转变，气候特征从以前的较复杂多周期转变为以4.1万年较为稳定的周期为主。
在非洲，粉尘堆积显著增加，指示非洲大陆干旱程度进一步增加；欧洲陆冰聚集，气候干冷；在中国，黄土地层的风化程度指示了气候进一步趋于干旱。
作为人类起源地的非洲地区降水量总体上趋于减少，草原扩张。
在该阶段直立人或匠人（Homo erectus /Homo ergaster ）出现，与早期的人科成员－南方古猿（Australopithecus ）和能人（H. hablis ）相比，直立人除脑量增加外，还拥有较大的体型和较为进步的生存技能；因此，直立人的出现可能为这次迁徙提供了生理基础。
在该阶段人类开始首次走出非洲扩散至亚洲的中低纬度热带-亚热带地区，比如在欧亚大陆交界地带的高加索地区（格鲁吉亚的Dmanisi ）、东南亚（印度尼西亚的Java ）、中国的元谋、蓝田以及泥河湾盆地均发现了直立人化石或文化遗物。
在该时期，由于高纬更新世气候变化与欧亚大陆人类演化关系（修改自Head et al ., 2008）度和寒冷气候的影响，欧洲大陆尚未发现人类生存的证据。
虽然此阶段在非洲出现了进步的以手斧、薄刃斧等为标志的模式2（Acheulean）工业，但早期人类扩散至亚洲大陆，仍然选择相对简单的模式1（Oldowan）工业的简单石核-石片类型，以此权益的策略来应对多变而陌生的生态环境。
