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1.
植物化石和土壤中的有机质碳同位素指标常用来反映古气候的变化,然而碳同位素这个指标在特定地区反映气候的定量关系缺乏检验。研究剖面选择自中国的秦岭(34°14'24″N,106°55'30″E)到蒙古人民共和国北部,接近贝加尔湖地区(51°35'08″N, 100°45'49″E)的研究剖面线,选择了3种C3植物(Artemisia scoparia, Ajania achilleides 和 Artemisia frigida),在剖面线上沿南北方向上每隔4'到5'采取一个样点,共选取161个C3植物茎叶样品进行了δ13 C值测定。同时收集了剖面线附近气象站的降水、气温等资料,用插值方法得到每个采样点的气温、降水数据。分析表明:C3植物的δ13 C值分布范围为-30 ‰ ~-22 ‰ ,其平均值为-26.81 ‰ ,该平均值较全球C3植物δ13 C平均值偏正。通过对比C3植物δ13 C与年均温、年均降水量、生长季节的干燥度等随纬度的变化规律,发现C3植物δ13 C、年均降水量、生长季节的干燥度有非常一致的变化趋势,而C3植物δ13 C和年均温不具有一致性。通过一元回归分析也同样发现C3植物δ13 C与年均降水量呈线性负相关关系(y=-0.0077x-24.838,n=161,R2=0.4418,p=0.01),与生长季节的干燥度呈线性正相关关系(y=0.7328x-28.806,n=161,R2=0.3685,p=0.01),而与年均温度没有明显的相关关系(y=-0.0461x-26.756,n=161,R2=0.0232,p=0.01)。在本研究区C3植物δ13 C对年均降水量和生长季节的干燥度响应十分显著,而对温度的响应不明显。研究区具有明显的降水和温度的梯度分布特征,是验证植物碳同位素与气候关系的理想场所,而土壤中的有机质碳同位素与其地面上的植物碳同位素息息相关。研究也说明,在本研究区或其他气候植物组合相似的地区可以利用古土壤中的有机质碳同位素来定量或半定量地反映古气候的变化。 相似文献
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为了揭示蜗牛化石壳体碳酸盐（文石）稳定同位素组成的古气候和古生态环境指示意义,对采集于河南荥阳邙山末次冰期黄土剖面上部中的粉华蜗牛（Cathaica pulveratrix）化石壳体碳酸盐进行了碳、氧稳定同位素分析,同时还对全岩有机物质（SOM）碳同位素组成以及全岩磁化率和粒度等气候替代指标进行分析,结果显示：剖面中反映蜗牛食物碳同位素组成的壳体δ13CSSA的变化,与反映古植被碳同位素组成的全岩有机物质碳同位素组成（δ13CSOM）无显著的相关关系,但是壳体13C相对于SOM的富集程度（Δδ13CSSA-SOM）的变化与石笋氧同位素记录的末次冰期东亚夏季风强度演化同步一致; 壳体δ18OSSA的变化不但与黄土磁化率、粒度等气候替代指标变化具有显著相关性,同样也与末次冰期东亚夏季风强度演化同步一致。这些特征,一方面说明受季风环流控制的气候温湿程度变化左右蜗牛夏季活动的几率和食物的类型,干冷气候条件下,相对温湿夏季成为蜗牛活动主要时期,相对富集13C苔藓、菌类和植物可能是蜗牛的主要食物; 另一方面暗示蜗牛化石壳体碳酸盐稳定同位素组成能够指示气候温湿程度和生态环境的变化。 相似文献
3.
云南程海富营养化过程的碳氧稳定同位素示踪 总被引：9，自引：2，他引：9
近500年来程海生物成因碳酸盐δ18O和δ13C及其有机质δ13C同位素记录了程海湖泊环境由贫营养到中富营养的演化过程.碳酸盐δ18O记录显示,大约1690年程海成为封闭湖泊后,当时湖泊贫营养环境并没有发生变化,但造成了湖泊水体交换周期加长,碳酸盐δ13C、有机质δ13C及其色素含量、碳酸盐含量变化指示湖泊生产力开始增高.1911～1942年碳酸盐δ18O和δ13C及有机质δ13C突然显著偏负,表明湖泊生物种群结构发生转变,湖泊初级生产力迅速增加,湖泊由贫营养向中营养转化.湖泊沉积物色素含量及碳酸盐含量变化也记录了这一湖泊环境的转换过程.约1986年以来,随着藻类养殖业及其农业耕作方式的转变,程海水环境渐渐转变成目前的中富营养化状态. 相似文献
4.
测定了新疆罗布泊地区湖相沉积物CK-2钻孔样品的总有机碳含量（TOC）及其同位素组成、碳酸盐含量和C/N比值等环境代用指标,以及石膏矿物的质谱-铀系年龄。测试结果表明,20～9kaB.P.期间沉积物δ13Corg.在-23.4‰～-16.1‰之间波动且阶段性明显,与TOC呈现良好的相关关系,整体变化趋势同南极Dome C冰芯中记录的全球大气CO2浓度一致;C/N比值表明有机碳来源主要是陆生高等植物。因此大气CO2浓度变化是影响20～9kaB.P.期间罗布泊湖相沉积物δ13Corg.值变化的主导因素,周围山体上C3/C4植物相对生物量的变化则是另一重要因素。依据δ13Corg.的变化序列将此时间段湖区古环境的演化分成6个阶段:20.0～14.1kaB.P.期间受到末次盛冰期的影响,气温偏低,湖水丰沛;14.1～13.3kaB.P.是一个气候不稳定期,冷暖波动较频繁,但以暖为趋势;13.3～12.8kaB.P.期间经历了一段冷期,于12.8kaB.P.结束了末次冰期,随后气候开始转暖至11.8kaB.P.;其后气温再次变冷并维持到10kaB.P.;最后从10kaB.P.进入全新世暖期。δ13Corg.序列明显向偏负方向变化,表明该地区变暖的趋势相当明显。罗布泊地区日益干旱化是全球气候变化的结果,尤其是受到全球CO2浓度的不断升高所制约。 相似文献
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贵州山区土壤微生物生物量的碳同位素组成与有机碳同位素效应 总被引：5，自引：5，他引：5
选择贵州岩溶区3个不同海拔高度上的旱地作为实验点,进行了绿肥(紫花光叶苕,C3豆科植物)的输入实验,目的是了解通过输入绿肥之后土壤微生物生物量碳(SMBC)的响应,以及微生物生物量中碳同位素比值的变化,来判断植物分解作用期间有机碳的同位素效应,即微生物分解对13C的分馏作用和微生物对有机质的选择性利用.实验结果表明,在实验地里加入绿肥之后,年平均气温较高的实验地的SMBC响应较快,并且其值高于其余两个年平均气温较低的实验地,说明SMBC主要来源于植物残留物,其值的大小受控于气温.在加入绿肥之后,并未在各自的实验地和对照地之间出现δ13C值的差异,而是在植物残留物的分解达到一定程度后实验地的δ13C值才高于对照地,但在年平均气温较低的实验点上始终未出现这种差异,说明植物残留物的分解程度和质量将影响SMBC的δ13C值,这种现象也进一步说明土壤有机碳的同位素效应是微生物对13C的分馏和对有机质的选择性利用并存的过程.3个实验点上的土壤有机碳的δ13C值大小的顺序与SMBC的δ13C值大小的顺序相一致,表明SMBC的δ13C值能够反映相应样品中的土壤有机质δ13C值的总的变化趋势,并可能是控制土壤有机质的δ13C值大小的主要的影响因素. 相似文献
6.
对采自浙江西天目山地区的3株柳杉树盘,交叉定年后,测定了3株树轮δ13C的年序列,分析了3株树轮δ13C序列中所含的共同环境变化信息。用二项式拟合法去除气候因素引起的3个δ13C序列的高频变化,得到3个低频变化序列。分析了theLowDome冰芯记录的大气CO2浓度与树轮δ13C序列低频变化趋势的关系,建立了相应的转移函数,重建了天目山地区1685年以来大气CO2浓度变化。结果表明:用3株树轮δ13C序列重建的结果有较好的一致性,并与南极冰芯的记录及前人研究结果有很好的吻合。这一结果表明用同一地区不同树木个体的树轮δ13C序列的低频变化序列可以重建出基本一致的大气CO2浓度变化历史。 相似文献
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中国西北干旱区湖泊沉积物中有机质碳同位素组成的环境意义--以民勤盆地三角城古湖泊为例 总被引：25，自引：14，他引：11
通过对中国西北干旱区石羊河流域民勤盆地三角城古湖泊沉积物有机质碳同位素组成(δ13Corg)分析,表明末次冰期与全新世时气候和植被有明显的差异,末次冰期δ13Corg总体偏轻(-30‰～-25‰),而全新世碳同位素组成则有较大的变化,在早全新世碳同位素组成有多次短期快速变重(-10‰左右)的变化,中全新世碳同位素组成总体偏重(-20‰～-10‰),晚全新世碳同位素组成偏轻(-25‰左右)。分析表明湖泊沉积物有机质碳同位素组成反映了陆生C3植物和湖泊内源水生植物变化的关系,末次冰期以来西北干旱区C4植物不发育,偏重的有机质碳同位素值与C4植物无关。从沉积物中有机质组分、元素等分析表明,末次冰期时主要以河流相沉积为主,湖泊中有机质主要来源于上游祁连山的陆生C3植物,有机碳含量较低,表明当时的上游的陆生植被不繁盛,区域气候较干冷;从全新世开始,三角城古湖泊开始形成,沉积物中碳同位素组成偏重的有机质主要来源于湖泊中的沉水植物,此时湖泊水体较大,湖泊生产力较高。而沉积物中有机质碳同位素组成偏轻时期的有机质主要来源于挺水植物、陆生C3植物,较低的有机碳含量说明该时期陆生植被不发育,气候较干冷,湖泊水体较小 相似文献
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为了深入了解黄土地层中丰富的陆生蜗牛壳体碳酸盐化石氧同位素组成的气候环境指示意义,文章对黄土高原典型气候带的现生蜗牛壳体文石氧同位素进行了测量。结果显示:高原半干旱地区蜗牛壳体氧同位素组成相对于半湿润地区显著富集δ18 O;壳体δ18 O值与夏季降水量具有密切负相关关系。对照黄土高原气候特征以及夏季风降水氧同位素组成和降水量的关系,认为:1)夏季风降水δ18 O丰度是影响蜗牛壳体氧同位素组成变化的主要因素;2) 进一步研究黄土沉积物中蜗牛壳体化石氧同位素组成对重建黄土高原夏季风强度变化的历史具有重要的意义。 相似文献
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《Applied Geochemistry》2005,20(3):519-527
Pleistocene vegetation history on the Chinese Loess Plateau has been traditionally investigated using palynological methods, and questions remain regarding whether an extensive broadleaf deciduous forest ever developed on the loess table under favorable climatic conditions. The authors have employed a C isotope approach to address this question by comparing δ13C values in soil organic matter from different loess ecological domains with known source vegetation to the C isotope values obtained from a paleosol section that can be dated back to 130 ka. The C isotopic compositions of modern soils from the loess table and the loess–desert transition gave δ13C values of −24.5‰ to −18.2‰ and −25.7‰ to −20.7‰, respectively. These C isotopic ratios are consistent with the standing modern vegetation that is dominated by a mixture of C3 and C4 plants and can be distinguished from that in the patchy forest areas where exclusive C3 trees yield a narrow δ13C value range from −26.9‰ to −25‰ (average −26.1‰). Obtained δ13C compositions from paleosols and loess sediments in the Lantian and the Luochuan profiles vary from −24‰ to −16.9‰, indicating a grass-dominated steppe with shifting C3 and C4 contributions controlled mainly by paleoclimatic changes during the late Pleistocene. The present results suggest no extensive forest coverage on the loess table during the past 130 ka even under the most suitable conditions for forest development. This conclusion supports the explanation of natural causes for the development of only patchy forests on the modern loess table and provides critical historical information toward the vegetation restoration project that is currently underway on the Chinese Loess Plateau. 相似文献
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文章利用黄土高原西缘代表性的塬堡剖面有机碳同位素数据,估算了末次冰期以来地表植被中C3/C4植 物的相对丰度,指示出研究区域末次冰期几乎为纯粹的C3植物,而全新世为C3植物占优势的C3和C4混合植被类 型。温度是控制中国黄土高原C4植物是否发生的关键性气候因素,末次冰期向全新世转化过程中存在的某“阈值 温度”控制了两种植被类型的存在。全新世土壤有机碳同位素偏正于末次冰期,符合前人研究得到的认识。末次 冰期间冰段(MIS3)至盛冰期,土壤有机碳同位素为偏正变化趋势,符合现代C3植物本身随气候条件改变的碳同位 素组成变化。研究表明,利用黄土-古土壤有机碳同位素进行古气候变化研究,不能只将有机碳同位素简单的解 释为C3/C4植物相对丰度的变化,在单一植被类型下,还需要考虑植物本身碳同位素组成随气候条件的变化;另外, 研究还说明,我国黄土高原不同地区同时段土壤有机碳同位素值可以不同,其变化可以不具有相同的趋势,因此, 简单将有机碳同位素偏正归因于夏季风增强是值得商榷的。 相似文献
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Claire E. Gallant Ian Candy Paul van den Bogaard Barbara N. Silva Elaine Turner 《Boreas: An International Journal of Quaternary Research》2014,43(4):818-833
Loess‐paleosol sequences are important terrestrial archives of palaeoenvironmental change. Such sequences are rich in pedogenic carbonate, the oxygen and carbon isotopic values of which can provide important palaeoenvironmental information. Although some studies have pioneered the use of O and C isotopes in loess‐paleosol sequences, they are not routinely used as palaeoclimate proxies. In this study we analysed the sedimentology, micromorphology, geochronology and isotopic geochemistry of a Middle Pleistocene loess‐paleosol section, located at Kärlich, Germany. The section studied correlates with the Elsterian glacial (MIS 12) and Holsteinian interglacial (MIS 11). Embedded tephra layers yielded 40Ar/39Ar ages of 466±3 ka, 447±1 ka and 361±3 ka. The sedimentology and micromorphology of the sequence record a shift from accretionary loess accumulation (MIS 12) to prolonged pedogenesis at a stable land surface (MIS 11). Soil carbonate δ18O values record an enrichment of ～3‰ during the accumulation of the loess, reaching peak values comparable with those found in the MIS 11 soil. The δ18O signal is interpreted as reflecting temperature, highlighting the potential of δ18O analysis of European loess soil carbonates as a means of reconstructing palaeotemperature history. 相似文献
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黄土沉积物中碳酸盐同位素组成的研究方法 总被引：3，自引：0，他引：3
利用逐段加热法获得的黄土沉积物中碳酸盐的碳、氧同位素组成表明，黄土沉积物中的碳酸盐是不同来源和成因的碳酸盐的混合物。不同来源和成因的碳酸盐具有不同的碳、氧同位素组成，其示踪意义也不同，７００～８００℃的δ１３Ｃ比用磷酸法获得的δ１３Ｃ更灵敏于古气候的变化。因此，采用磷酸法研究黄土沉积物碳酸盐的同位素组成是不适宜的。 相似文献
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Qian Xue Zhiguo Rao Suping Wang Pingyu Zhang Fahu Chen 《Environmental Earth Sciences》2011,64(1):237-246
Studies of carbonate carbon isotope of loess/paleosol (δ13Ccarb) in the Chinese Loess Plateau (CLP) have shown δ13Ccarb less negative in loess and more negative in paleosol, which is opposite to that of bulk organic matter. Although some mechanisms
have been proposed to explain this inconsistency, few studies have been conducted to investigate how carbonate migration could
affect the reliability of utilizing δ13Ccarb as an effective indicator. Here, a loess/paleosol profile with a nodule horizon intercalated in the loess layer, located
on the southeastern edge of the CLP, was investigated to understand the influence of carbonate eluviation and reprecipitation
on δ13Ccarb along the section. The mean grain size and magnetic susceptibility generally conform to the field observed loess/paleosol
stratigraphy. However, carbonate content shows distinct differences in the two sides of the nodule horizon, clearly indicating
eluviation along the section. The variation of carbon and oxygen isotopic compositions of soil carbonate (δ13CSC and δ18OSC) and nodule carbonate (δ13CNC and δ18ONC) along the profile does not present a clearly meaningful picture. Generally, δ13CSC and δ18OSC have a similar change trend along the profile and are positively correlated, but there is no apparent relationship between
δ13CNC and δ18ONC. More importantly, δ18ONC values fall in the range of δ18OSC, whereas δ13CNC values are much more positive than δ13CSC. Detailed analyses of the data indicate migration of carbonate along the profile, which is an important factor that determines
that loess/paleosol δ13Ccarb could not be employed as a high-resolution paleovegetational and paleoenvironmental indicator in the CLP, at least on or
below the glacial/interglacial scales. 相似文献
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Laboratory experiments on reagent-grade calcium carbonate and carbonate rich glacial sediments demonstrate previously unreported kinetic fractionation of carbon isotopes during the initial hydrolysis and early stages of carbonate dissolution driven by atmospheric CO2. There is preferential dissolution of Ca12CO3 during hydrolysis, resulting in δ13C-DIC values that are significantly lighter isotopically than the bulk carbonate. The fractionation factor for this kinetic isotopic effect is defined as εcarb. εcarb is greater on average for glacial sediments (−17.4‰) than for calcium carbonate (−7.8‰) for the < 63 μm size fraction, a sediment concentration of 5 g L−1 and closed system conditions at 5°C. This difference is most likely due to the preferential dissolution of highly reactive ultra-fine particles with damaged surfaces that are common in subglacial sediments. The kinetic isotopic fractionation has a greater impact on δ13C-DIC at higher CaCO3:water ratios and is significant during at least the first 6 h of carbonate dissolution driven by atmospheric CO2 at sediment concentrations of 5 g L−1. Atmospheric CO2 dissolving into solution following carbonate hydrolysis does not exhibit any significant equilibrium isotopic fractionation for at least ∼ 6 h after the start of the experiment at 5°C. This is considerably longer than previously reported in the literature. Thus, kinetic fractionation processes will likely dominate the δ13C-DIC signal in natural environments where rock:water contact times are short <6-24 h (e.g., glacial systems, headwaters in fluvial catchments) and there is an excess of carbonate in the sediments. It will be difficult apply conventional isotope mass balance techniques in these types of environment to identify microbial CO2 signatures in DIC from δ13C-DIC data. 相似文献
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Alison Olcott Marshall Frank A. Corsetti Alex L. Sessions Craig P. Marshall 《Organic Geochemistry》2009,40(11):1115-1123
Extractable biomarkers can help elucidate the environment and biota of ancient glaciations, although the method must be applied with care, as glacial sediments have a potential for incorporation of older detrital carbon. In Phanerozoic glacial sediments, the distinct elemental, molecular and isotopic compositions of the terrestrial and marine biomass allow discrimination between primary marine and redeposited terrestrial organic matter. However, as the Proterozoic biosphere was largely microbial and marine, biomarker and isotopic analyses are insufficient for distinguishing primary organic matter from secondary reworked organic matter. Here, we report the combined application of Raman spectroscopy and biomarker analysis to Precambrian glacial sediments, which, together, allows discrimination between mixed pools of organic carbon and provides a promising new approach for rapidly screening Precambrian sediments for immature organic matter amenable to biomarker analysis. 相似文献
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黄土/古土壤的物源研究对于揭示第四纪气候变化和青藏高原隆升历史具有重要意义。本研究以位于黄土高原西部1.4 Ma以来的兰州黄土/古土壤沉积序列为研究对象,基于X射线衍射技术分析了黄土/古土壤中的主要矿物组成,侧重于碳酸盐矿物含量,追溯了兰州黄土/古土壤的直接物源。结果显示: (1)1.4 Ma以来兰州地区黄土/古土壤沉积物的主要直接源区为柴达木盆地沙漠区和阿拉善干旱区。(2)基于二元混合模型计算的潜在原始源区对兰州黄土白云石和总碳酸盐矿物的相对贡献率以及长石与石英比值结果一致支持1.4 Ma以来兰州黄土原始物源发生了多次变化。1.4~1.1 Ma和0.9~0.3 Ma青藏高原东北缘造山带(昆仑山、祁连山)和中亚造山带对兰州黄土的贡献相当,而1.1~0.9 Ma和0.3 Ma以来,中亚造山带对兰州黄土的物源贡献增加,这可能分别是对中更新世气候转型和0.3 Ma以来青藏高原及邻近地区干冷气候增强的响应。1.15 Ma和0.8 Ma兰州黄土/古土壤中高的白云石含量、碳酸盐矿物总含量以及0.8 Ma长石与石英比值的快速升高可能是对“昆黄运动”的响应,进而造成了昆仑山、祁连山对黄土高原物源贡献的增加。 相似文献
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黄土/古土壤的物源研究对于揭示第四纪气候变化和青藏高原隆升历史具有重要意义。本研究以位于黄土高原西部1.4 Ma以来的兰州黄土/古土壤沉积序列为研究对象,基于X射线衍射技术分析了黄土/古土壤中的主要矿物组成,侧重于碳酸盐矿物含量,追溯了兰州黄土/古土壤的直接物源。结果显示: (1)1.4 Ma以来兰州地区黄土/古土壤沉积物的主要直接源区为柴达木盆地沙漠区和阿拉善干旱区。(2)基于二元混合模型计算的潜在原始源区对兰州黄土白云石和总碳酸盐矿物的相对贡献率以及长石与石英比值结果一致支持1.4 Ma以来兰州黄土原始物源发生了多次变化。1.4~1.1 Ma和0.9~0.3 Ma青藏高原东北缘造山带(昆仑山、祁连山)和中亚造山带对兰州黄土的贡献相当,而1.1~0.9 Ma和0.3 Ma以来,中亚造山带对兰州黄土的物源贡献增加,这可能分别是对中更新世气候转型和0.3 Ma以来青藏高原及邻近地区干冷气候增强的响应。1.15 Ma和0.8 Ma兰州黄土/古土壤中高的白云石含量、碳酸盐矿物总含量以及0.8 Ma长石与石英比值的快速升高可能是对“昆黄运动”的响应,进而造成了昆仑山、祁连山对黄土高原物源贡献的增加。 相似文献