碳酸盐岩碳氧同位素与古气候古环境
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碳氧同位素地球化学与古环境研究一、引言地球是一个复杂而神奇的生命之舞台,岩石、海洋、大气、生物等相互作用,构成了一个完整的地球系统。
古环境研究旨在探索地球演化的历程,了解地球气候、海洋动力学、生态系统变迁等重要领域。
碳氧同位素地球化学作为一个重要的工具,在古环境研究中发挥着极其重要的作用。
二、碳氧同位素的基本原理碳氧同位素是指同一种元素中原子核中的中子数目不同,因此具有不同的质量数的同位素。
碳同位素主要分为碳-12和碳-13,氧同位素主要分为氧-16、氧-17和氧-18。
这些同位素的相对丰度可用δ表示。
对于碳同位素,δ^13C=((R_sample/R_standard)-1)×1000‰;对于氧同位素,δ^18O=((R_sample/R_standard)-1)×1000‰。
三、碳氧同位素在古环境研究中的应用1. 古气候研究古气候研究是古环境研究的一个重要方向,而碳氧同位素则成为重要的指示器。
通过对古生物化石中的碳、氧同位素进行测量,可以推断出古气候的变化情况。
例如,通过分析海洋沉积物中的有孔虫壳体的氧同位素组成,可以了解到过去海洋温度、冰期间气候、降水量等气候指标。
2. 古生态研究生态系统与环境的相互作用对地球的演化发挥着重要的作用。
碳氧同位素的测量也可以揭示古生态系统的演化。
通过对古代植物遗存中的碳同位素进行研究,可以了解到古植被类型、碳循环等信息。
例如,通过对古土壤中有机质的碳同位素组成的分析,可以推断古土壤的类型和古生态系统的复杂程度。
3. 古海洋研究海洋在地球系统中扮演着重要的角色,对全球的气候变化、碳循环等起着关键的调节作用。
碳氧同位素地球化学为研究古海洋提供了强有力的工具。
通过对海洋沉积物中的碳、氧同位素的测定,可以探究海洋生物活动、海洋循环变化等重要问题。
例如,通过对海洋生境中钙质硬壳生物化石中氧同位素的测量,可以了解到古海洋的盐度、温度等重要参数。
四、碳氧同位素在地球化学中的应用案例1. 现代生态学的碳同位素示踪利用碳同位素技术可以追踪生态过程中的碳来源和碳流动。
碳酸盐碳氧同位素成岩作用(一)碳酸盐碳氧同位素成岩作用什么是碳酸盐?•碳酸盐是一类化合物,由碳酸根离子(CO3)和金属离子组成。
•普遍存在于自然界中的矿物质和岩石中。
什么是碳氧同位素?•碳氧同位素是指碳和氧的同位素,是元素化学中相对原子质量略有差异的同一元素的不同原子。
(如碳12、碳13、碳14)•碳氧同位素在大气、水体和岩石中普遍存在,可以用来研究生物地球化学过程、气候变化等重要问题。
碳酸盐的成岩作用•成岩作用是指岩石在地壳变化过程中经历的物理、化学和生物学变化。
•碳酸盐的成岩作用包括沉积作用、成岩(化学变成)作用和变质作用。
–沉积作用:指碳酸盐沉积物形成的过程,如碳酸盐岩的形成(如石灰岩、白云石)。
–成岩作用:指碳酸盐岩在地壳变化过程中发生的变质、溶解、重结晶等物理、化学变化。
–变质作用:指碳酸盐岩在高温高压条件下发生的物理、化学变化,如大理岩的形成。
沉积作用•沉积作用是指碳酸盐沉积物形成的过程。
•碳酸盐的形成主要通过水体中的生物活动和物理化学作用:–生物作用:如藻类和珊瑚的骨骼形成碳酸盐沉积物。
–物理化学作用:如水体中含碳酸根离子和金属离子浓度增加、酸碱反应等导致碳酸盐的沉积。
成岩作用•成岩作用是指碳酸盐岩在地壳变化过程中发生的变质、溶解、重结晶等物理、化学变化。
•成岩作用主要包括热液作用、蚀变作用、溶解作用等。
•这些作用会改变碳酸盐岩的组成、结构和性质。
变质作用•变质作用是指碳酸盐岩在高温高压条件下发生的物理、化学变化。
•变质作用会导致碳酸盐岩中的矿物质发生相变、矿物组成发生改变。
•大理岩就是一种典型的变质作用下形成的碳酸盐岩。
碳氧同位素的应用•碳氧同位素的比值可以用来研究生物地球化学过程、气候变化等重要问题。
•碳氧同位素地球化学的研究可以追溯到几十年前,是一门关注碳、氧同位素组成的地球化学学科。
岩石和矿物的碳氧同位素•岩石和矿物中的碳氧同位素组成可以提供宝贵的信息,如揭示岩石形成和变质作用的历史。
碳酸盐岩c,o,sr同位素组成在古气候、古海洋环境研究中的
应用
碳酸盐岩中的C、O、Sr同位素组成在古气候和古海洋环境研究中具有广泛的应用。
这些同位素可以为我们提供关于古代气候条件和海洋环境的重要信息。
碳同位素(C):
碳同位素(尤其是δ¹³C)的变化可以用来追踪古代生物生产力的变化,因为生物生产力与碳同位素的分布密切相关。
δ¹³C还可以用来推断古代大气中CO₂的浓度,因为海洋碳酸盐岩的δ¹³C值与大气CO₂的δ¹³C 值高度相关。
通过比较碳酸盐岩与同时期有机碳的δ¹³C值,可以评估古代海洋的氧化还原条件。
氧同位素(O):
氧同位素(尤其是δ¹⁸O)的变化可以反映古代海水的温度,因为氧同位素的分馏与温度有关。
δ¹⁸O还可以用来研究古代冰川活动,因为冰川活动会影响全球海洋的δ¹⁸O值。
通过比较碳酸盐岩与同时期蒸发岩的δ¹⁸O值,可以评估古代海洋的盐度。
锶同位素(Sr):
锶同位素(尤其是²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb)的变化可以用来示踪古代海水的来源,因为不同来源的海水具有不同的锶同位素组成。
锶同位素还可以用来评估古代海洋的氧化还原条件,因为锶同位素的分布与氧化还原条件有关。
总之,碳酸盐岩中的C、O、Sr同位素组成为我们提供了丰富的信息,可以帮助我们理解古代气候和海洋环境的演变。
然而,需要注意的是,同位素研究需要与其他地质、生物和地球化学证据相结合,才能得出更加准确和全面的结论。
碳酸盐岩地球化学特征及其成因解析碳酸盐岩是一种常见的沉积岩,它由碳酸盐矿物主要构成,其中最常见的是方解石和白云石。
碳酸盐岩的地球化学特征及其成因一直以来都是地球科学的研究重点之一。
碳酸盐岩具有三个主要的地球化学特征:高含碳酸盐、平均元素组成和特有的稳定同位素比值。
首先,碳酸盐岩的高含碳酸盐是其最显著的特征之一。
碳酸盐岩通常含有50%以上的碳酸钙或碳酸镁。
这是因为碳酸盐岩主要形成于古代海洋环境中,通过生物作用和化学沉淀堆积而成。
海洋中丰富的溶解性离子,如钙离子和镁离子,与大量的碳酸根离子结合形成碳酸盐,沉积为碳酸盐岩。
其次,碳酸盐岩的平均元素组成也是其重要特征之一。
根据岩石学家的研究,碳酸盐岩的主要元素组成呈现出一定的平均值特征。
相比于其他沉积岩,碳酸盐岩富含镁元素,并且其钙镁比值相对较高。
这是因为碳酸盐岩形成时,镁元素更容易沉积,而钙元素则更容易溶解于海水中,导致碳酸盐岩富含镁元素。
最后,碳酸盐岩的稳定同位素比值也表现出一定的特征。
稳定同位素是指同位素中存在的质量数相同,但是原子核内中子和质子数目不同的同位素。
碳酸盐岩中的稳定同位素有碳同位素、氧同位素和锶同位素等。
通过分析这些稳定同位素的比值,可以揭示岩石的形成环境和成因。
例如,碳同位素比值可以用来判断岩石的生物起源和沉积环境,氧同位素比值可以用来研究古气候变化和水体来源,锶同位素比值可以用来追踪岩石的源区和形成时期。
那么,碳酸盐岩的成因是怎样的呢?碳酸盐岩的形成主要有三种类型:生物作用、化学沉淀和再结晶。
首先,生物作用是碳酸盐岩形成的重要过程之一。
海洋中的生物,特别是珊瑚、贝类和藻类等,通过吸收和利用海水中的溶解钙离子和碳酸根离子,形成自身的骨骼或壳体。
随着这些生物的死亡和沉积,它们的骨骼或壳体逐渐堆积起来,形成了碳酸盐岩。
这种生物作用的碳酸盐岩被称为生物碳酸盐岩,如珊瑚礁和贝古丈岩等。
其次,化学沉淀也是碳酸盐岩形成的重要过程之一。
地下水在地壳中运动时,常常带走了大量的溶解性离子,如钙离子和碳酸根离子。
沉积物中的气候变化指标与古环境分析气候变化是地球长期演化的基本特征之一,而沉积物则是地球表面的重要封存记录。
研究沉积物中的气候变化指标和古环境分析,可以有效地还原和重建过去的气候状况,为我们认识地球历史提供宝贵的线索。
本文将介绍常见的沉积物中的气候变化指标及其在古环境分析中的应用。
一、沉积物中的气候变化指标1. 氧同位素氧同位素记录了过去气候变化的重要信息。
由于不同氧同位素具有不同的相对丰度,因此可以用来推断古代水体的温度和降水量。
常用的氧同位素指标有δ18O(δ18O=P(Sample)-P(Standard)/P(Standard)×1000‰)和δD(δD=P(Sample)-P(Standard)/P(Standard)×1000‰)等。
2. 碳同位素碳同位素在古环境分析中也具有重要的地位。
大气CO2中的碳同位素比例随着植物光合作用的变化而变化,因此可以通过检测沉积物中的碳同位素比例来判断过去的植被类型和气候条件。
常用的碳同位素指标有δ13C(δ13C=P(Sample)-P(Standard)/P(Standard)×1000‰)。
3. 微化石微化石是指体积较小的化石,如浮游植物、浮游动物和有孔虫等。
它们广泛存在于沉积物中,可以通过分析它们的分布和组成来研究过去的气候和环境变化。
例如,不同种类的有孔虫对水温有不同的敏感性,因此可以根据沉积物中有孔虫的组合来推断古海洋的温度变化。
二、古环境分析1. 气候变化重建利用沉积物中的气候变化指标,可以重建过去的气候变化,了解过去的温度、降水量等气候参数。
例如,通过分析沉积物中的氧同位素,可以推断出冰期和间冰期的存在及其周期性变化。
通过对沉积物中的微化石组成进行分析,可以了解过去古海洋的温度变化。
2. 环境演化研究不仅可以重建过去的气候变化,沉积物中的指标还可以用来研究古环境的演变。
例如,通过分析沉积物中的植物花粉组成,可以推断过去的植被类型和植被覆盖情况。
C和O稳定同位素在矿层沉积环境分析方面的应用瞿 琮(东华理工大学地球科学学院,江西 南昌 330013)摘 要:为了精确恢复地区的矿层性质、沉积环境和沉积特征,对于稳定同位素的地球化学分析研究尤其重要,主要是对C和O同位素的分析,从而可推断出当时的沉积环境和气候条件。
对于样品中元素的异常进行了分析,采用多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)对同位素比值进行了测定,使用δ(‰)=(R样品/R标准-1)×1000来表示。
对于碳氧同位素的研究表明,其与沉积环境具有一定的相关性,同时古环境中各类碳酸盐岩的碳、氧稳定同位素组成也受到沉积作用和成岩作用的影响,随之发生变化,进而我们可以利用碳氧同位素的原始沉积信息来推断当时的沉积环境。
关键词:C和O同位素;同位素比值;沉积环境中图分类号:P618.2 文献标识码:A 文章编号:1002-5065(2020)19-0172-2Application of C and O stable isotopes in the analysis of deposit sedimentary environmentQU Cong(School of Earth Sciences, East China University of Technology,Nanchang 330013,China)Abstract: In order to accurately restore the ore bed properties, sedimentary environment and sedimentary characteristics of the area, it is particularly important to study the geochemical analysis of stable isotopes, mainly the analysis of C and O isotopes, so as to infer the sedimentary environment and climatic conditions at that time. The anomaly of elements in the sample was analyzed, and the isotope ratio was determined by multi receiver inductively coupled plasma mass spectrometry (MC-ICP-MS), which was represented by δ (‰) = (rsample / rstandard-1) × 1000. The study of carbon and oxygen isotopes shows that there is a certain correlation between carbon and oxygen isotopes and sedimentary environment. At the same time, the stable carbon and oxygen isotopic compositions of various carbonate rocks in Paleoenvironment are also affected by sedimentation and diagenesis, and then change accordingly. We can infer the sedimentary environment by using the original sedimentary information of carbon and oxygen isotopes.Keywords: C and O isotopes; isotope ratio; sedimentary environment对于研究某地区矿层的沉积环境,运用的常规方法有:沉积地质矿物的原生沉积构造、构造、古生物化石的分析、岩芯的观测和测井曲线等,但对于各个层段相似的冲积相特色,不便观察。
碳酸盐岩c,o,sr同位素组成在古气候、古海洋环境研究中的应用全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:碳酸盐岩是一种重要的地球岩石,其中含有丰富的钙、镁和其他金属碳酸盐。
碳酸盐岩是由生物和非生物过程共同形成的岩石,在地质历史上扮演着重要的角色。
通过分析碳酸盐岩中的氧同位素、碳同位素和锶同位素组成,可以为我们提供关于古气候和古海洋环境的重要信息。
碳酸盐岩中的氧同位素组成可以提供有关古气候的信息。
氧同位素是常见的地球化学元素之一,其在大气和水体中存在着不同的比例。
碳酸盐岩中的氧同位素组成受到大气和水体中的氧同位素比例的影响,在不同的气候和环境条件下,碳酸盐岩中的氧同位素组成也会发生变化。
通过分析碳酸盐岩中的氧同位素组成,可以重建出古气候条件,例如古气温和古降水量等信息。
这对于研究古气候变化和预测未来气候变化具有重要意义。
碳酸盐岩c、o、sr同位素组成在古气候和古海洋环境研究中具有重要的应用价值。
通过对碳酸盐岩中的同位素组成进行分析,可以重建出古气候和古海洋环境的变化过程,为我们深入了解地球历史的大气和海洋环境提供了重要依据。
这些研究对于预测未来气候变化和了解大气海洋环境的变化规律也具有重要的参考价值。
碳酸盐岩同位素组成研究将继续为我们揭示地球历史演化的奥秘,为地球科学研究提供新的视角和方法。
第二篇示例:碳酸盐岩是一种重要的岩石类别,由碳酸盐矿物组成,包括方解石、白云石、菱镁矿等。
碳酸盐岩中的碳、氧、锶同位素组成对古气候和古海洋环境的研究具有重要意义。
本文将重点阐述碳酸盐岩c、o、sr同位素组成在古气候、古海洋环境研究中的应用。
一、碳酸盐岩c同位素组成在古气候研究中的应用碳酸盐岩中的碳同位素组成可以反映古气候的变化。
通过测量碳酸盐岩中的δ13C值可以了解古大气中CO2的浓度变化及碳循环过程。
在古气候研究中,碳同位素组成常用于推断全球气候事件的发生,如古地球温室效应、冰期事件等。
研究表明在早、中侏罗纪发生的数次大规模火山喷发事件导致全球二氧化碳浓度升高,而碳酸盐岩中C同位素组成变化也得到了验证。
塔里木盆地阿北、顺北区块古生界碳、氧同位素特征及其环境意义李彬,李谦中国地质大学(北京)能源学院,北京(100083)摘 要:主要介绍了碳、氧同位素的分析原理和其在沉积环境方面的意义,分析了塔里木盆地阿北、顺北区块古生界样品的测试数据,得到以下认识:古生界该区块沉积水体相对封闭,碳、氧同位素比值的变化与沉积环境的变化有较好的相关性;运用计算Z 值判断该区块古生界主要为海相沉积;利用碳、氧同位素的变化对海平面变化的响应,研究了区块古生代海平面的变化。
关键词:塔里木盆地,古生界,碳,氧同位素,沉积环境,海平面变化稳定同位素地球化学是根据相同元素的同位素之间具备稍有差异的热力学和物理学性质而建立的一门科学(Urey ,1947)。
这些同位素在化学和物理反应中的行为略有差异。
当它们或者含有它们的化合物参加反应或经历变化时,同位素就会被分离或分馏,引起同位素相对丰度的变化[1]。
60年代以来,对影响水体碳酸盐沉淀物中氧、碳同位素组成的因素及原始同位素的保存条件等有了深入的认识与了解。
研究表明,碳酸盐中稳定同位素组成对古气候和古环境的变化反应灵敏,这对于化石群落保存较少或不易全面观察的碳酸盐岩油气勘探区尤为有意义。
1. 稳定同位素分析原理稳定同位素的丰度通常用两种物质同位素的比值来表示,国际上通用的标准为:1000}/]{[×−=S S A A R R R δA δ为处于A 相的重同位素与轻同位素的比值,S R 为标准物质的重轻同位素的比值。
碳酸岩中的碳和氧的同位素通常以PDB(Pee Dee belemnite)标准给出,硫同位素通常以CDT(Conyond Diablo Toilette )标准给出[3]。
氧有三种稳定同位素,丰度分别为16O =99.762、17O =0.038和18O =0.200 (Tuli , 1985)。
由于18O 与16O 质量差异明显且丰度值大,因此用18O /16O 值来表示氧同位素组成。
气候变化对低纬度地区碳酸盐岩沉积的影响气候变化是地球面临的重要挑战之一。
随着全球温度的不断上升和天气模式的变化,低纬度地区碳酸盐岩沉积也受到了极大的影响。
碳酸盐岩是由碳酸钙和其他沉积物组成的沉积岩,广泛分布于低纬度地带的海洋和陆地。
气候变化对碳酸盐岩的形成和保存有着重要的影响,这对地球的古气候研究和能源资源勘探具有重要意义。
首先,气候变化直接影响碳酸盐岩的形成。
过去几十年来,近赤道地区的气候变暖引发了大量的降水和植被的生长,从而增加了陆地碳酸盐物质的输入。
由于降水量的增加和蒸发作用的减少,碳酸钙物质得以更好地在陆地上沉积。
湿润的气候条件也提供了适合生物生长的环境,海洋中的生物残骸能够更容易地沉积成碳酸盐岩。
因此,气候变化在一定程度上促进了低纬度地区碳酸盐岩的形成。
然而,气候变化也对碳酸盐岩的保存造成了一定的影响。
随着全球温度的上升,海洋温度的升高导致了海洋酸化的加剧。
海洋酸化使得碳酸盐岩的形成速度减慢,因为碳酸钙在酸性的环境下更容易溶解。
此外,酸化环境也对已经形成的碳酸盐岩有溶解的作用,可能导致其破坏和消失。
这对保护珊瑚礁、新生代沉积岩中的化石等具有重要意义,因为它们都是由碳酸盐岩组成的。
除了酸化的影响,气候变化还导致海平面上升,这对低纬度地区的碳酸盐岩沉积有着深远影响。
海平面上升会引发潮汐和风暴增加,进而加剧海岸侵蚀和搬运带来的沉积作用。
碳酸盐岩物质很容易被搬运并沉积在低纬度地区的河口和海岸带。
然而,由于气候变化导致的海平面上升,这些河口和海岸带可能会受到侵蚀和淹没,使得碳酸盐岩的保存受到影响。
虽然气候变化对低纬度地区碳酸盐岩沉积有一系列的影响,但也有一些积极的方面。
例如,气候变暖可能促进低纬度地区植被生长,增加陆地碳酸盐物质的输入。
这种情况下,碳酸盐岩的形成速度可能会更快,并且更容易形成大面积的沉积。
这对于能源资源的勘探和利用来说具有重要意义,因为碳酸盐岩中通常富含石油和天然气。
综上所述,气候变化对低纬度地区碳酸盐岩沉积产生了深远的影响。
碳酸盐岩碳氧同位素与古气候古环境
在地球科學中碳氧同位素广泛应用于成岩成矿作用、古海洋、石油天然气成因研究。
而碳氧同位素在反映古气候古环境中尚属比较新颖的应用,文章在阅读相关文章基础上,进一步阐明了不同环境下碳酸盐岩中的碳氧同位素反映古气候古环境的机理。
标签:碳酸盐岩;碳氧同位素;古气候;古环境
引言
过去的几十年里,碳酸盐岩中的碳氧同位素相关研究日益增加,因为通过对湖相碳酸盐岩中碳氧同位素的数据分析,在一定程度上重新构建过去时期的古气候和古环境方面的变化。
文章以湖湘碳酸盐岩,石笋中的碳酸盐岩以及黄土中的碳酸盐岩为例,较为具体说明了三种碳酸盐岩中的碳氧同位素的含量变化对应着怎样的环境气候(温度,蒸发降水量,植物种类茂盛程度)变化。
1 湖相碳酸盐岩中的碳氧同位素
(1)在湖泊沉积中,碳酸盐岩中δ18OPDB与δ13CPDB间的相关性,反映着湖泊水文条件,若δ18OPDB和δ13CPDB之间是呈正相关关系,则反映为封闭性的湖泊,如果它们之间相关系数大于0.70,则湖泊的封闭性是比较好的。
例如由于丹麦Bliden Lake沉积碳酸盐岩中δ18O和δ13C之间相关系数为0.4,因此Olsen等认为丹麦Bliden Lake是开放性的。
(2)湖泊中的碳酸盐岩(或泥灰岩)δ13C含量变化主要与气候,蒸发,湖泊生产力有关。
对于封闭性较好的湖泊,湖泊生物生产力以及蒸发作用(通过大气中CO2与湖泊水体间的交换)影响着沉积碳酸盐δ13C值。
在开放性湖泊中沉积碳酸盐的δ13C的影响因素较多且较复杂,主要与气候,蒸发,湖泊生产力有关。
例如青海湖,由于湖中水量远大于入湖水量,而且湖中DIC含量远大于入湖淡水中的DIC含量,故青海湖可以看做封闭性湖泊;水生植物的光合作用和呼吸作用影响着δ13CDIC;蒸发作用下,湖泊水体急剧减小,湖泊深层水与表层水将会加速混合而影响δ13CDIC;由于水体中CO2和大气CO2交换导致湖水δ13CDIC的变化,反映着当时蒸发作用强弱(尤其当湖水CO2分压低于大气CO2分压时)。
(3)对于氧同位素组成的受控因素相关讨论比较少。
在湖泊泥灰岩中,δ18O 值的影响因素应该是蒸发,气候,气温,湿度等因素综合作用。
a. 降水蒸发:湖泊降雨量和蒸发量与δ18OPDB的值密切联系,当降水充足时,湖水会增加大量贫δ18O的水体,因此湖水δ18OPDB值就较低;相反,如果蒸发量大于降雨量,此时湖水的氧同位素会发生分馏,导致湖水δ18OPDB值增加。
例如北京石花洞石笋相关研究表明,在分辨率<10a的时间尺度上,石笋中δ18O的记录主要反映了降雨量的变化,降雨量增加,则δ18O值相应偏低。
b. 气温的影响:在较
高的湖水温度和较为温暖的气候阶段,δ18Ocar较低,而湖水温度较低的,天气比较寒冷的阶段,有高的δ18Ocar。
所以在封闭湖泊体系中湖泊中的沉积碳酸盐δ18O值的大小主要受降水/蒸发控制。
而在开放性湖泊中主要是蒸发,气候,气温,湿度等因素综合影响。
2 石笋的碳氧同位素记录和古气候重建
(1)由于石灰岩其中的碳酸钙与溶有二氧化碳的水反应,会生成较容易溶解的碳酸氢钙,而生成的碳酸氢钙的水在温度升高或当压强突然变小条件下,它就会分解,重新沉淀出碳酸钙,同时放出二氧化碳。
日积月累就会自下向上生长的是石笋,从上往下生长的是石钟乳。
所以石笋中的碳酸盐岩碳氧同位素含量主要与温度,水量以及石灰岩中CO2有關联。
(2)对于氧同位素,由于大气降水的同位素组成同时受气温和降水量影响,而气温又与降水量有关,故石笋碳酸盐氧同位素的主要影响因素可以认为是受到降水量的影响。
而对于碳同位素,由于石灰岩CO2的主要来源是植物根系的呼吸和植物有机质的分解,不同植物(C3植物和C4植物)有不同固碳方式,而不同气候下又有不同植物繁盛为主。
所以可以间接认为碳酸盐岩中碳同位素反映着古气候。
(3)张美良将水南洞石笋碳氧同位素记录与海洋海水表面温度、深海海底生物的氧同位素记录、格陵兰冰芯的记录以及我国邻海、湖泊、黄土剖面以及北京周口店猿人洞堆积物等记录进行了对比,发现反映地古气候变化趋势基本一致。
表现为冷湿或凉湿的气候阶段向表现为暖温湿润的气候环境转化,然后达到一个亚时段东亚夏季风极为强盛,气温明显升高的阶段。
3 黄土沉积物中碳酸盐的碳氧同位素组成特征与古气候
(1)黄土成因多种,比如风成说——反气旋风将荒漠或冰川区颗粒吹送到草原地带形成黄土;水成说——水搬运土物质堆积形成黄土;风化残积说——当地各种岩石在干燥气候条件下经过风化成土作用。
其中风成说贡献最大,大量研究证实,黄土是风积而成。
(2)黄土中的碳酸盐有原生和次生之分。
来源于源区的含有碳酸盐的碎屑颗粒,这些黄土中的碳酸盐即为原生碳酸盐;而在黄土堆积过程中,由于后期生物作用以及降水的淋滤作用形成的碳酸盐,叫做次生碳酸盐岩。
能用于碳酸盐岩碳氧同位素指示古气候古环境的主要是次生碳酸盐岩。
次生碳酸盐的特征中包含了黄土形成时的气候环境信息。
由于黄土中碳酸盐的氧同位素组分与大气降水的氧同位素组分有关。
而大气降水δ18O值又与年平均温度正相关。
所以,古土壤中碳酸盐δ18O值反映着气候温度。
较高的δ18O值反映碳酸盐形成时期的气候处于较温和阶段,较低δ18O 值表明气候处于较寒冷阶段。
而古土壤中次生碳酸盐δ13C值主要受其形成时土
壤溶液中δ13C的含量和温度影响。
而植物根系的呼吸和植物有机质的分解又影响着土壤中CO2含量,同时不同植物(C3植物和C4植物)有不同固碳方式,而不同气候下又有不同植物繁盛为主。
所以可以间接认为碳酸盐岩中碳同位素反映着古气候。
4 结束语
综上所述,碳氧同位素在环境地球化学的应用,尤其是在古环境古气候中的应用处于发展上升阶段,所以值得进一步推敲发展以及创新应用,尤其是与其他同位素结合来用。
相信将来碳氧同位素将不仅会应用在海洋地球化学、环境地球化学中,还会在古地层学、古人类学等相关的研究中发挥越来越重要的作用。
参考文献
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作者简介:杨旅涵(1993-),男,四川大竹人,硕士研究生在读,研究方向:环境地球化学。