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刘冬袁鹏田倩刘红昌 《矿物岩石地球化学通报》2019,(5):I0003-I0003
铝(AI)是地壳中含量最丰富的金属元素,其地球化学循环与多种成岩成矿作用密切相关,是地球物质循环的重要环节。硅藻广泛分布于地球水体环境,其光合作用的生物固碳量逾地球生态系统的五分之一。作为能够摄取硅(Si)元素建造自身细胞壁(矿物成分为A型蛋白石)的代表性水生生物,硅藻的生命活动和其硅质遗骸的归趋构成了全球硅-碳共循环的主要环节。海水中的溶解铝对硅藻生长的影响及其与海洋硅藻生物硅间的界面反应已吸引了广泛研究;但关于湖泊生物硅在相对高铝浓度条件下的结构-成分“响应”及其所致地球化学效应,一直未得到应有的研究关注。 相似文献
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在河口与边缘海区域,大量陆源风化产物的输入和强烈的有机物再矿化作用加速了自生硅酸盐矿物和碳酸盐矿物的生成,这一过程与陆地风化作用相反,被称为反风化作用(Reverse weathering)。反风化作用所导致的自生矿物形成通常在短时间内完成,被认为是平衡大气二氧化碳含量,控制海洋中元素平衡的重要过程。反风化作用的研究方法主要分为直接观察法和化学检测法,前者主要用于自生矿物的结构和元素组成的分析,后者则用于自生铝硅酸盐矿物等定量的研究。反风化作用对海洋环境中碳、硅、常量离子(F~-,Li~+,Na~+,K~+,Ca~(2+)和Mg~(2+)等)和金属元素(Fe,Mn和Al等)等的循环具有重要影响,并促使它们在海洋沉积物中长久埋藏。富含金属氧化物的风化产物的输入,大量易降解有机物和生物硅的沉降,强烈的再矿化作用和次氧/厌氧的成岩条件使得河口与边缘海区域成为反风化作用发生的主要场所。 相似文献
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海洋正在经历变暖和酸化等人类活动引发的全球变化的影响,而深海沉积储存着地球演变历史时期由自然因素驱动过去全球变化的详细档案,通过探究其现今和过去全球变化过程,能够揭示全球变化的特征和规律,为预测未来变化提供依据。近年来在该领域的突出研究进展,是针对社会选择的未来排放轨迹,在深海记录中都能够找到相应的类似情形,用于评估未来地球系统各种变化的过程和后果。其中,以Dansgaard-Oeschger变化为代表的千年尺度事件、以厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)和北大西洋涛动(NAO)为代表的十年尺度气候变化事件,是最接近现今地球变暖的快速气候变化场景。地球系统的发展轨迹目前正处于人类排放温室气体的“热室地球”路径的起点上,如果地球超过了这个“临界点”,它将沿着一条不可逆的道路进入“热室地球”状态,另一种路径则是通向“稳定地球”状态。深海沉积档案中的类似情形能够为社会选择未来排放的轨迹提供重要参考。全球变化研究面临的重大挑战是重新认识其关键过程的理论机制。以海洋变暖和酸化影响硅藻和颗石藻的海洋生物泵过程为例,传统知识认为酸化有利于硅藻建造,但最新的围隔实验研究却发现酸化大幅减少全球硅藻输出;传统知识认为酸化导致海洋生物钙化危机,但近期针对中生代大洋缺氧事件的黑色页岩研究,发现颗石藻的碳酸钙输出在海洋酸化期间大幅增加。这些颠覆性的认识严重挑战了传统全球变化某些关键过程的理论体系。 相似文献
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生物硅早期成岩作用研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
硅质浮游生物是海洋初级生产力的主要提供者,其死亡后所产生的硅质残骸(生物硅)向海底的传输,是保持海洋硅循环动态平衡的重要环节。由于海洋沉积物中的硅质微体生物化石记录了古海洋初级生产力的变化及其时空分布,因而生物硅也成为古环境重建的重要替代指标。本文对生物硅在水柱沉降和表层沉积物埋藏过程中所发生的早期成岩转变及其主要影响因素进行了综述,为全面了解最近几十年来该领域的研究进展提供参考。 相似文献
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近10年来,我国海洋地质工作在海岸带、近海与管辖海域、大陆架边缘海和深海大洋开展了地质构造、矿产资源、环境灾害和探查技术及仪器设备等方面的调查研究和研发,取得一系列重要成果。如历时8年的“我国近海海洋综合调查与评价”专项(908专项),完成了1∶100万管辖海域的16个图幅、1∶25万13个图幅的综合调查和9个区块海砂资源评价; 在南海北部琼东南盆地发现了3个大气田; 开展了海岸带环境地质调查评价与图集(1∶400万)编制; “南海深海过程演变”专项研究与南黄海陆架区科学钻探均有新发现; 海底石油勘探与开发技术(“海洋石油981”钻井平台)、南海北部海域天然气水合物探测技术及发现(Ⅱ型天然气水合物、可燃冰冷泉)、南海天然气水合物试采成功,以及海底探测技术与采样设备的研发等等取得了实质性进展或突破。这些重要成果极大地提高了我国海洋地质调查的程度、研究水平和综合实力。 相似文献
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高等植物产生的植硅体是古气候和古环境研究的重要手段,也是陆地硅循环中重要的硅的储库;植硅体通过河流的跨区域输送在全球硅的生物地球化学循环中起着重要作用,是区域硅循环研究的重要载体,然而这方面的关注却很少。河流输送的生物硅大致分为自源和异源两种类别。"自源"生物硅主要包括河流水体本身自生浮游植物(主要是淡水硅藻)产生的硅质颗粒;"异源"生物硅主要由流域土壤的侵蚀输出到河流的植硅体所构成。流域地表过程是使得部分土壤中的植硅体进入河流的主要途径,并成为河流生物硅输送中重要的形式,这对河流-河口水循环体系的硅生物地球化学循环过程产生了重要的影响,但人们对河流输送的植硅体在硅循环中的作用的研究还不够。文章着眼于陆海相互作用研究,以河流中水体携带的植硅体为中心,总结了河流植硅体输送在地表水体硅循环系统中贡献的研究进展,分析了长江与黄河植硅体入海通量与河口行为及对近海海洋环境的影响。最后,对未来河流输送的植硅体参与硅循环研究可能需要加强的科学问题提出了建议。 相似文献
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硅的生物地球化学循环研究进展 总被引：2，自引：0，他引：2
生命元素硅在陆地生态系统和水生生态系统中都扮演着重要的角色。它的生物地球化学循环与全球碳循环和全球气候交化密切相关。因此,近年来逐渐成为研究的热点。本文概述了近年来国内外有关硅的生物地球化学循环的研究进展,包括陆地和海洋中硅的生物地球化学循环过程及人类活动对硅循环的影响等方面,指出日前研究中存在的问题,展望了研究的重点。 相似文献
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大洋钻探与全球变化(二)——从海洋角度研究第四纪古全球变化 总被引：1，自引：0，他引：1
海洋在第四纪全球气候和环境的变化中起着至关重要的作用，一方面，海洋沉积记录了大量第四纪古全球变化的信息，特别是可提供古球变化中高分辨率的短期气候事件的记录，另一方面，无论是全球性大洋环流，生物和化学的变化，还是区域性西太平洋边缘海浅水陆架的出没，这些海洋事件都可能是许多第四纪古全球变化现象的原因之所在。因此，从海洋角度研究第四纪古全球变化，已成为当前古全球变化和国际古海洋学研究的重点。在这方面，深 相似文献
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大陆边缘海是不同来源、不同性质有机碳沉积和埋藏的主要场所,在全球碳的生物地球化学循环过程中具有重要地位。东海内陆架接收大量陆源有机碳,并且具有较高的海洋生产力,是研究沉积有机碳来源、输运和埋藏的理想场所,已取得大量研究成果。在对相关文献进行系统整理的基础上,以沉积学的视角对前人研究成果进行了梳理,旨在为后续相关研究提供参考。全样分析（如TOC/TN、δ13C等）和生物标志化合物（如正构烷烃、甾醇类、木质素等）方法揭示东海内陆架有机碳的来源受沉积环境影响,由海向陆方向陆源组分整体显著增加,并具有季节性特征。东海内陆架沉积物在沿岸方向具有“夏储冬输”的宏观输运格局,该动力过程影响着陆源有机碳沿岸的输运路径和最终归宿;在东海29° N附近存在一个“舌形”的跨陆架输运通道,可能会存在陆源有机碳的跨陆架输运,影响深海有机碳的源—汇过程;另外,人类活动和极端气候事件也显著影响东海内陆架沉积物和有机碳的沉积过程和沉积记录,需要进一步研究。东海内陆架泥质区是陆源有机碳的重要埋藏区域,其埋藏效率受区域沉积有机碳含量和沉积速率控制,并与早期成岩过程中有机质矿化路径有关。沉积物中埋藏有机碳的地球化学特征可以用来重建长时间尺度的海平面变化、初级生产力、古海洋和古气候演化等,相关研究为理清东海内陆架地质历史时期的环境演化提供了依据。 相似文献
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Nan Ma Zhaoliang Song Baoli Wang Fushun Wang Xiaomin Yang Xiaodong Zhang Qian Hao Yuntao Wu 《中国地球化学学报》2017,36(4):626-637
Rivers link terrestrial ecosystems and marine ecosystems, and they transport large amounts of substances into oceans each year, including several forms of silicon (Si), carbon (C), and other nutrients. However, river damming affects the water flow and biogeochemical cycles of Si, C, and other nutrients through biogeochemical interacting processes. In this review, we first summarize the current understanding of the effects of river damming on the processes of biogeochemical Si cycle, especially the source, composition, and recycling process of biogenic silica (BSi). Then, we introduce dam impacts on the cycles of C and some other nutrients. Dissolved silicon in rivers is mainly released from phytolith dissolution and silicate weathering. BSi in suspended matter or sediments in most rivers mainly consists of phytoliths and mainly originates from soil erosion. However, diatom growth and deposition in many reservoirs formed by river interception may significantly increase the contribution of diatom Si to total BSi, and thus significantly influence the biogeochemical Si, C, and nutrient cycles. Yet the turnover of phytoliths and diatoms in different rivers formed by river damming is still poorly quantified. Thus, they should be further investigated to enhance our understanding about the effects of river damming on global biogeochemical Si, C and nutrient cycles. 相似文献
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We present a model of the global biogeochemical cycle of silicon (Si) that emphasizes its linkages to the carbon cycle and temperature. The Si cycle is a crucial part of global nutrient biogeochemistry regulating long-term atmospheric CO2 concentrations due to silicate mineral weathering reactions involving the uptake of atmospheric CO2 and production of riverine dissolved silica, cations and bicarbonate. In addition and importantly, the Si cycle is strongly coupled to the other nutrient cycles of N, P, and Fe; hence siliceous organisms represent a significant fraction of global primary productivity and biomass. Human perturbations involving land-use changes, burning of fossil fuel, and inorganic N and P fertilization have greatly altered the terrestrial Si cycle, changing the river discharge of Si and consequently impacting marine primary productivity primarily in coastal ocean waters. 相似文献
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陆地硅的生物地球化学循环研究进展 总被引：2，自引：0，他引：2
地球表层硅(Si)的生物地球化学循环与大气CO2浓度变化、大洋生物泵作用以及海岸带富营养化等过程密切相关,因此成为全球环境变化研究的核心问题之一。在地质时间尺度上,硅酸盐矿物的化学风化是地球表层所有次生Si的来源。陆地生态系统各次生Si库具有不同的形成机制和驱动因子,这导致各Si库的贮存量和循环周期存在明显差异。土壤Si库中的黏土矿物Si、溶解硅(DSi)和淀积在其他矿物表面的无定形Si都源自硅酸盐矿物的化学风化过程;植物生长过程中吸收土壤中的DSi形成生物Si,然后经微生物分解过程返还给土壤;地表径流将流域陆源Si以悬移质Si和DSi的形式输入河流、海洋。迄今,陆地不同形态Si库的大小及其对全球Si循环的贡献仍不确定。因此,在研究陆地Si的生物地球化学循环过程中,综合考虑各种地表过程及其耦合作用是非常必要的。 相似文献
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V. Desplanques L. Cary J.-C. Mouret F. Trolard G. Bourri O. Grauby J.-D. Meunier 《Journal of Geochemical Exploration》2006,88(1-3):190
We conducted a study of the biogeochemical cycle of silicon in a rice field in Camargue (France) in order to evaluate the role of biogenic silicon particles (BSi) in the cycle. Opal-A biogenic particles (phytoliths, diatoms…), which dissolve more rapidly than other forms of silicate usually present in soils, are postulated to represent the easiest bioavailable Si for rice. We found 0.03–0.06 wt.% of BSi in soils (mainly phytoliths). This value is lower than other values from the literature. Each year, the exportation of BSi from rice cultivation is 270 ± 80 kg Si ha− 1. We show that BSi input by irrigation is mostly composed of diatoms and we estimate it at 100 kg Si ha− 1 year− 1. This value is more than a third of the annual Si need for rice. The budget of the dissolved silicon (DSi) fluxes gives the following results: the atmospheric and irrigation inputs represents 1% and roughly 10%, respectively, of the annual need for rice; the drainage and infiltration outputs represent 17 ± 14 and 12 ± 9 kg Si ha− 1 year− 1, respectively; the balance of our budget shows that at least 170 kg Si ha− 1 year− 1 are exported from the soil. If we consider the soil BSi as the only source of dissolved silicon, this stock could be exhausted in 5 years. 相似文献
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湖光岩玛珥湖沉积物硅藻硅同位素环境示踪 总被引：2，自引：0，他引：2
硅是硅藻生长所必需的养分,硅藻在生长过程中从水体吸收主要以硅酸(H_4SiO_4)形式存在的溶解硅.硅藻δ~(30)Si_(distom)可反映硅藻吸收硅酸比例的变化,进一步可以反映湖区气候与环境变化.为探索湖泊沉积物硅藻δ~(30)Si_(distom)在指示湖泊古环境方面的潜力,我们测定了湖光岩玛珥湖沉积物硅藻硅同位素变化.研究结果表明,沉积物δ~(30)Si_(distom)变化与生物硅和有机碳含量变化呈显著相似性,可作为一种有效的古环境代用指标.同时,与已有温度记录的对比分析表明,两者具有很好一致性.较高的如δ~(30)Si_(distom)指示了温度较高的气候条件下硅藻对硅酸的利用率较高;当δ~(30)Si_(distom)较低时,对应着在温度较低的气候条件下硅藻对硅酸的利用率较低.目前,热带陆地区域古气候重建的方法中可用的温度代用指标很少,此项研究证明了δ~(30)Si_(distom)是一种很有潜力的古环境代用指标,有望在低纬度地区古温度重建中发挥重要作用,值得进一步深入研究. 相似文献
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硅（Si）是硅藻等海洋生物必需的营养元素,在海洋生态系统和碳循环方面扮演着重要角色。在全球变暖背景下,冰川加速消融,融水径流量快速增加,流域硅酸盐风化作用逐渐增强,导致大量Si元素随着融水释放出来并进入下游,很可能影响陆地与海洋生态系统生产力、碳循环并反馈气候变化。当前与冰川消融有关的Si释放及其影响研究已成为国际热点科学问题之一。通过回顾冰川径流中Si浓度及其δ30Si的最新研究成果,分析了Si浓度的空间变化特征,发现冰川径流的Si浓度受采样方法、径流量、基岩特征等因子的共同影响。在总结该领域现存问题的基础上,认为未来急需加强冰川径流Si的野外监测,综合利用多种同位素手段来厘清冰川径流Si的迁移转化过程和输移规律,评估因冰川消融而进入下游生态系统的Si通量,进而为冰川Si的生态及气候影响评估提供科学指导。 相似文献
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Fernando P. Siringan Erwin Don R. Racasa Carlos Primo C. David Rhodelyn C. Saban 《Estuaries and Coasts》2018,41(8):2277-2288
Mount Bulusan, the Philippines’ fourth most active volcano, erupted in February 21, 2011, sending volcanic ash and pyroclastic materials to its surrounding rivers. The waters drained into the estuary of harmful algal blooms plagued Sorsogon Bay. We aim to determine the impact of the 2011 volcanic eruption and the preceding volcanic ash emissions to the dissolved silica concentration of rivers draining the flanks of Mt. Bulusan and its possible implications to the phytoplankton assemblage of the bay. Six river water sampling periods from August 2010 to October 2012 overlapped with Mt. Bulusan’s active phase of volcanism. Our data shows that mean river silica from pre-eruption levels of ~?500 μM increased by more than 200% during and post-eruption. Highest Si concentration of 2270 μM was measured from Cadacan River in August 2011. Here, we argue that the sustained general increase of dissolved silica is due to the silica-containing materials from Mt. Bulusan’s eruption and that their concentration in river waters is also a function of watershed lithology and precipitation. Increase in dissolved silica and other nutrients caused a shift to diatom domination and, possibly, termination of Pyrodinium bahamense var. compressum blooms. Silica load increase in embayments is a natural process that controls the dominance of algae. Our study also highlights the importance of Philippine rivers to the global ocean silica budget as a function of high precipitation, tectonics in general, and volcanism in particular. 相似文献
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Reverse Weathering in River-dominated Marginal Seas 总被引：1，自引：1，他引：0
In estuarine regions and marginal seas, reverse weathering refers to the formation of authigenic aluminosilicate and carbonate minerals promoted by large inputs of terrestrial weathering products and intense remineralization of Sedimentary Organic Carbon (SOC), which is opposite to land weathering process. Compared with the process in open ocean, the formation of authigenic aluminosilicate and carbonate minerals caused by reverse weathering in estuarine regions and marginal seas is rather rapid, playing an important role in the maintenance of ocean acidity and elements cycles. At present, there are two research methods regarding the reverse weathering process, i.e., direct observation and chemical detection. The first method is used to study the structure and chemical composition of authigenic minerals and the second is mainly used to do quantified studies of authigenic minerals. The reverse weathering is very important to the cycles of Si, C, major ions (F-, Li+, Na+, K+, Ca2+ and Mg2+), and alkali metal cations (Fe, Mn and Al) in marine environments, which promotes the burial of these elements in marine sediments. Due to large inputs of weathering products rich in Fe, Mn and Al oxides, precipitation of labile OC and biogenic silica, intense remineralization process and suboxic/anoxic conditions, estuarine and marginal seas are suitable sites for reverse weathering studies. The reverse weathering studies in sub-tropical and temperate estuaries should be emphasized in the future. 相似文献