南海北部东沙天然气水合物区浮游植物生物量和生产力粒级结构特征及其环境影响分析     

康建华  梁前勇  王建军  林毅力  何雪宝  夏真  郑新庆  王雨 《海洋学报(英文版)》2018,37(1):97-107

本文讨论了2013年5月南海东沙天然气水合物区浮游植物生物量和生产力粒级结构特征及其环境影响因素。结果表明，研究海域表现出典型的低营养盐、低叶绿素a、低生产力特征，浮游植物叶绿素a和初级生产力具有明显的次表层最大值现象。东沙海域生物量和初级生产力粒级结构差异性显著，从生物量和生产力贡献度来看，表现为微微型浮游植物> 微型浮游植物> 小型浮游植物。生物量的垂直分布结果表明，春季不同粒级类群浮游植物在真光层内的分布存在明显不同，比如小型浮游植物在真光层内分布较均匀；微型浮游植物则主要分布于近表层或真光层中部，而微微型浮游植物则主要分布于真光层中部和底部。微微型浮游植物在纬度较低的热带贫营养海区之所以能够占主导优势，最主要的原因是其极小的细胞体积和较大的表面积使其有利于营养竞争。相关性分析表明，南海东沙浮游植物各粒级生物量与温度、pH显著正相关，与硅酸盐、磷酸盐显著负相关；浮游植物各粒级生产力与温度显著正相关，与盐度、磷酸盐显著负相关。磷酸盐含量是影响东沙海域浮游植物粒级结构差异的重要因素之一，同时，光辐照度和水体的真光层深度对东沙天然气水合物区不同粒径浮游植物的垂直分布起着更为重要的调控作用。  相似文献   

呼伦湖流域氢氧稳定同位素特征及其对水体蒸发的指示作用     

高宏斌  李畅游  孙标  史小红  赵胜男  樊才睿 《湖泊科学》2018,30(1):211-219

以呼伦湖流域为例研究该区域氢氧稳定同位素在不同水体中的分布特征,并探讨氢氧稳定同位素对在该区域水文过程的指示作用.流域湖水、入湖河水、周边地下水水样的氢氧稳定同位素分析结果表明,夏季8月份湖水中的重氢氧稳定同位素比7月份的更加富集.而河水中氢氧稳定同位素在同一时间内的河流沿程上存在明显的差异,下游水体中的氢氧稳定同位素要比上游更加富集.研究区的河水和湖水的δ~(18)O-δD关系特征显示,河水和湖水的δ~(18)O-δD的关系点全部位于当地降水线的右下方,说明流域河水和湖水水体受到明显的蒸发作用.而井水的δ~(18)O-δD的关系点大都靠近当地大气降水线,说明这一区域的地下水主要是大气降水渗入地下形成.利用氢氧稳定同位素分馏过程中的氢氧稳定同位素的比率与剩余水体的关系,并在考虑湿度因子的动力分馏模拟下,计算出河水的剩余水体比例在0.85~0.96之间,而湖水的剩余水体比例在0.71~0.77之间.最后,利用氢氧稳定同位素质量平衡法对呼伦湖多年平均蒸发量进行了估算,估算的湖泊蒸发量结果与实测值相近,相对误差为5.4%,说明方法可靠.氢氧稳定同位素对于研究区域水文过程有着重要的作用,在今后呼伦湖流域水文研究中有着更加广泛的应用空间.  相似文献   

热扩散驱动的元素分异和同位素分馏:一种不容忽视的硅酸盐成分分异机制     

常翱飞  丁兴 《岩石学报》2020,36(1):99-112

热扩散在地质过程中是否发挥重要作用一直存有争议。本文回顾了热扩散的研究历史和现状,重点总结了热扩散驱动的元素和同位素行为规律,并探讨了温度、硅酸盐组分、压力和氧逸度等因素对热扩散行为的影响。已有的研究表明,稳定热梯度下的硅酸盐热扩散效应类似于结晶分异或AFC过程,可以造成轻、重同位素分别在高温端和低温端富集,而主、微量元素的扩散方向则取决于两端化学势的高低和熔体中的电价平衡。从基性岩浆到酸性岩浆,熔体聚合度增大,黏度增加,热扩散速率明显降低,成网元素的热扩散效应减弱,变网元素则反之;水、氟、氯和硫化氢等挥发组分能增加熔体的非桥氧比例,降低熔体聚合度,因而能显著增强硅酸盐熔体中元素和同位素的热扩散效应。在此基础上,本文提出了当前硅酸盐体系热扩散研究中存在的五个亟需解决的问题,即:1)对不同硅酸盐体系的热扩散规律的研究还不够全面;2)对微量元素的热扩散行为认识不足;3)硅酸盐体系热扩散作用的影响因素及尺度还不够明确;4)热扩散作用的地质与地球化学关键识别标志有待确立;5)硅酸盐体系热扩散作用的理论模型有待建立。尽管硅酸盐体系热扩散的研究还存在诸多不足,但越来越多的证据表明,热扩散是地质过程中不容忽视的一种成分分异机制。这种机制会造成岩浆房或岩浆通道中的元素分异和同位素分馏,可能对于一些成分分异的岩石和矿床的形成具有重要的意义。  相似文献   

榍石LA-ICP-MS U-Pb定年中元素分馏的影响及校正研究     

靳梦琪  李艳广  王鹏  汪双双  黎卫亮 《岩矿测试》2020,39(2):274-284

同位素地质年代学是探索地质体时空演化及地球动力学等问题的基础学科,应用最为广泛的当属含铀副矿物的U-Pb定年技术。榍石具有相对较低的U-Pb体系封闭温度,并广泛发育于岩浆岩、各类变质岩、热液成因岩石以及少量沉积岩中,是一种理想的中高温地质事件定年矿物。利用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定榍石U-Pb年龄时,不可避免地要解决高普通铅以及元素分馏效应对测试的影响。本文对榍石LA-ICP-MS实验过程中的元素分馏行为进行研究,采用相同基体的标准样品与未知样品对比,发现了榍石不同颗粒之间元素分馏行为不一致的现象;同时采用不同的元素分馏校正方法,分别应用于锆石、独居石和榍石进行对比研究,认为分馏行为一致的副矿物定年可以采用"指数法"和"均值法"对数据进行校正,但是对于榍石这种分馏行为不一致的副矿物,定年时只有采用"截距法"对数据进行校正才可以获得正确的年龄。进而将此结论应用于秦岭造山带老牛山地区岩浆成因榍石样品,得到的结果与锆石年龄一致,表明"截距法"可以避免分馏行为不一致导致的校正不准确的问题。本研究成果为榍石LA-ICP-MS U-Pb定年方法的完善提供了一种思路。  相似文献   

Calibration of oxygen isotope fractionation and calcite-corundum thermometry in emery at Naxos,Greece     

Rachelle B. Turnier  Yaron Katzir  Kouki Kitajima  Ian J. Orland  Michael J. Spicuzza  John W. Valley 《Journal of Metamorphic Geology》2020,38(1):53-70

Corundum (Crn), including sapphire, occurs in emery pods surrounded by marble on the island of Naxos, Greece. The emery formed from bauxite deposited in karst that was metamorphosed to 400–700°C at 20–15 Ma. Many of these rocks initially appeared well suited for refractory accessory mineral (RAM) thermometry, which uses oxygen isotope fractionation between a RAM – corundum – and a modally dominant phase with faster diffusion of oxygen – calcite (Cc) – to determine peak metamorphic temperatures. However, previous attempts at oxygen isotope thermometry were confounded by highly variable fractionations (Δ¹⁸O) measured at mm-scale and the uncertain calibration of Δ¹⁸O(Cc-Crn) versus temperature. Secondary ion mass spectrometry (SIMS) permits in situ analysis of δ¹⁸O in corundum and calcite at the 10-μm scale in adjacent grains where textures suggest peak metamorphic equilibrium was attained. SIMS analyses of adjacent mineral pairs in eight rocks yield values of Δ(Cc-Crn) that systematically decrease from 7.2 to 2.9‰ at higher metamorphic grade. Pairing these data with independent temperature estimates from mineral isograds yields an empirical calibration of 1,000 lnα(Cc-Crn) = 2.72 ± 0.3 × 10⁶/T² (T in K). The new fractionations (2.7‰ at 1,000 K) are significantly smaller than those calculated from the modified increment method (6.5‰ at 1,000 K; Zheng, Geochimica et Cosmochimica Acta, 1991, 55:2299–2307; Zheng, Mineral Mag, 1994, 58A:1000–1001), which yield unreasonably high temperatures of 630 to 1,140°C when applied to the new Naxos data. The new calibration of Δ(Cc-Crn) can be combined with published fractionations to calculate A-factors for corundum versus a range of 14 other minerals. These new fractionation factors can be used for thermometry or to constrain the genesis of corundum. A compilation of gem corundum δ¹⁸O values shows that many igneous sapphires, including important deposits of basalt-associated sapphire, are mildly elevated in δ¹⁸O relative to the calculated range in equilibrium with mantle values (4.4–5.7‰) and formed from evolved magmas.  相似文献   

汞同位素地球化学研究及其在矿床学中的应用进展     

徐春霞  孟郁苗  黄诚  唐春  郑芳文 《岩矿测试》2021,(2):173-186

汞作为一种重要的成矿元素,广泛分布于不同地质体中,并参与成岩成矿作用。随着质谱技术的飞跃发展,汞同位素地球化学研究取得引人瞩目的进展。汞同位素被广泛地应用于示踪地球表生生物地球化学过程及汞污染等。近年来,汞同位素又被应用于揭示行星的演化过程、识别地质历史时期大火成岩省及示踪矿床成矿物质来源等方面。本文在前人研究的基础上,对不同地质储库汞同位素组成进行了系统总结。陨石、岩浆岩、变质岩、沉积岩、火山气体等地质储库汞同位素组成变化较大,部分样品还显示非质量分馏信息。本文着重阐述了低温热液矿床(现代热泉、汞矿床、铅锌矿床、锑矿床、金矿床)汞的赋存状态及同位素组成特征,构筑了汞同位素体系的基本格架。结合最新的研究成果,较全面地总结了矿床成矿过程中可能会发生的汞同位素分馏机制。热液矿床中汞同位素的质量分馏可能由流体挥发或者沸腾作用、冷凝作用、氧化还原反应、硫化物沉淀等引起。岩矿石中汞同位素的非质量分馏信息可能是地质历史时期汞光化学作用的产物,或者是继承某一特定的源岩信息所致。因此,未来汞同位素在示踪低温热液矿床的成矿物质来源、刻画成矿流体演化过程方面具有较大的应用潜力。  相似文献   

锡同位素研究进展及其在矿床学中的应用展望     

李欢  吴经华  蒋维诚  任涛  刘飚 《地质学报》2021,95(12):3926-3936

锡同位素是一种新兴的非传统稳定同位素,其在考古学及天体化学中的运用显示出非常大的示踪潜力和价值,然而目前其在地质学(尤其是矿床学)中的研究和应用前景缺乏系统介绍.本文总结分析了世界上目前所发表的主要天然及人工样品的锡同位素数据,发现天然样品中锡同位素组成有较大差异,其中玻璃陨石最富重锡(其δ122/118 Sn值可达2.53‰),而黝锡矿(黄锡矿)最富轻锡(其δ120/116Sn值可达-1.71‰).其中,含锡矿物(如锡石和黝锡矿)中的锡同位素组成变化范围要远远大于全岩样品.地幔及地壳来源的不同岩性或地质体的全岩锡同位素组成有明显差别;锡同位素在一定条件下可以发生分馏,且分馏程度可能远远大于锡同位素的初始值差异.锡石锡同位素对成矿环境非常敏感,其形成时的流体成分、化学反应速率以及物化条件(如温度、盐度、氧逸度、pH值等)等因素均能影响其锡同位素的组成.深部流体(如岩浆来源)结晶的锡石富重锡,而浅部流体(如地层流体)的加入将使锡石富轻锡,因此锡石的锡同位素具有判别不同矿床成因类型的潜力.展望未来,锡同位素的研究有望在以下三方面取得突破:①各地球圈层锡同位素储库数据的精确测定;②矿物原位微区锡同位素的准确快速分析;③热液矿床锡同位素分馏机制的建立.聚焦岩浆-热液演化过程中含锡矿物的锡同位素组成变化,有望揭示含锡流体性质及物化环境,从成矿流体来源、演化、沉淀等角度探讨成矿过程中锡同位素分馏的控制因素及其示踪机制,建立复杂锡成矿系统中的锡同位素演化模型.系统的锡同位素研究可为深入认识多类型锡矿化的"源"、"运""储"过程提供新的思路,为判别有争议锡矿床的成因类型及成矿物质来源提供关键的锡同位素证据,进而为研究大规模锡多金属成矿作用提供全新的视角,具有重要的理论价值及现实意义.  相似文献   

钙同位素地球化学研究新进展及其在碳酸岩-共生硅酸盐研究中的应用     

向蜜  龚迎莉  刘涛  田世洪 《地质学报》2021,95(12):3937-3960

作为"非传统稳定同位素"家族成员,钙同位素正受到国际地学界日益广泛的关注.钙是主要的造岩元素,也是生物必需的元素.钙在地球各圈层广泛分布,研究钙同位素的地球化学行为将有助于提高我们对各种生物过程和地质过程的认识.钙同位素测定主要采用热电离质谱仪(TIMS)和多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS),分别表示为δ44/40 Ca和δ44/42Ca.目前自然界可观测到的δ44/40Ca变化范围为-2.0‰～6.75‰,约8.7‰.本文系统介绍了近年来钙同位素分析中样品溶解、化学分离、质谱测定以及高温地质过程中的钙同位素分馏及其地质应用等方面的研究成果,尤其对钙同位素在碳酸岩-共生硅酸盐岩研究中的意义、钙同位素组成以及取得的主要认识作了较为全面的介绍.阐述了放射成因40 Ca、部分熔融作用/分离结晶作用、地壳同化作用、古俯冲碳酸盐循环、热液蚀变作用、岩浆起源深度等对碳酸岩、硅酸盐岩的钙同位素组成造成的影响.最后,通过系统对比碳酸岩-共生硅酸盐岩的锂、镁、钙同位素研究成果,认为应该开展多元同位素体系的联合示踪.由于不同同位素体系存在相似性和差异性,而多元同位索体系相结合能有效地加强优势互补,将是同位素地球化学研究发展的一种必然趋势.  相似文献   

Carbon isotope fractionation of Thermoanaerobacter kivui in different growth media and at different total inorganic carbon concentration     

《Organic Geochemistry》2015

Chemolithotrophic homoacetogenic bacteria apparently express a characteristic stable carbon isotope fractionation and may contribute significantly to acetate production in anoxic environments. However, fractionation factors (ε) in bacterial cultures have rarely been determined and the effect of substrate availability has not been assessed. We therefore studied the kinetic carbon isotope effect in cultures of Thermoanaerobacter kivui grown at 55 °C. The fractionation factor in HCO₃⁻ buffered medium was ca. 15‰ more negative than that in PO₄³⁻ buffered medium. To test whether the difference was caused by the initial substrate ratio of H₂ and total inorganic carbon (TIC; 0.5 in HCO₃⁻ vs. 4.0 in PO₄³⁻ buffered medium), T. kivui was grown in either [3-(N-morpholino) propanesulfonic acid, MOPS] buffered or PO₄³⁻ buffered media with different HCO₃⁻ concentration. Indeed, the fractionation factor became more negative with increasing HCO₃⁻ concentration and decreasing H₂/TIC ratio. While pH had only a small effect, the fractionation was generally more negative in MOPS buffered than in phosphate buffered media, indicating that the buffer system also affected fractionation. Collectively, the results show that substrate availability and other environmental factors affect the magnitude of isotope fractionation during acetate production by chemolithotrophic homoacetogenesis.  相似文献   

Water Role and Its Influence on Hydrogen Isotopic Composition of Natural Gas during Gas Generation     

LI Jijun  LU Shuangfang  WU Wei  XUE Haitao  XU Qingxi  GENG Jie  YU Yinghua 《《地质学报》英文版》2011,85(5):1203-1210

In order to discuss the role and influence of water during the generation of natural gas, the participation mechanism of water during the evolution of organic matter and its influences were summarized. In addition, we carried out an anhydrous cracking experiment of oil extracted from the Feixianguan Formation source rock in a closed system, which led to the establishment of the kinetic models for describing carbon and hydrogen isotopic fractionation during gas generation from organic matter. The models were calibrated and then applied to the northeastern Sichuan Basin. By combining a series of gas generation experiments from octadecane pyrolysis without water or with distilled water in varying mass proportions, several results were proved: (1) the hydrogen isotopic composition of natural gas becomes lighter with the participation of formation water; (2) we can quantitatively study the hydrogen isotopic fractionation with the kinetic model for describing carbon isotopic fractionation; (3) more abundant and reliable geological information can be obtained through the combined application of carbon and hydrogen isotopic indices.  相似文献