湖泊沉积物记录的湖水古盐度定量研究进展_曾承
过去2ka湖泊沉积记录及所揭示的气候环境变化研究进展
过去2ka湖泊沉积记录及所揭示的气候环境变化研究进展李文静;常凤琴【期刊名称】《气候变化研究快报》【年(卷),期】2014(003)003【摘要】过去2000年的气候变化是全球变化研究关注的核心内容之一,是连接过去百年器测数据、鉴别人类活动对气候变化影响、探讨气候自然变化过程的关键。
整体而言,我国学者在2000年以来高分辨率气候重建方面取得如下三个方面的进展,即历史文献资料气候信号的数字化、湖泊沉积地球化学温标的探讨和气候模拟,特别是对自然过程和人类影响下降水变化机理的模拟研究,使得我国在探讨过去降水重建与模拟研究方面出现了突破性的进展。
在对过去2000年气候环境变化的研究中,湖泊沉积物分布范围广泛、记录连续、信息丰富等自身的优势使其在研究过去气候变化上具有不可替代的地位。
本文在择要综述对过去2000气候环境研究进展的基础上,对我国湖泊沉积古气候重建研究进展及存在问题、可能突破途径进行综述。
整体而言,我国湖泊沉积记录的近2ka以来的气候变化研究数量有限,能够确切代表过去气候、特别是温度和/或降水历史的成果并不多,在两千年以来湖泊沉积记录的高分辨率、高精度定年,气候因子与湖泊沉积记录指标之间定量转换函数的建立以及古气候、古环境重建中有效指标的选择上还存在一些难度。
在今后的湖泊沉积研究上需要做到几个方面:1) 注重湖泊沉积的高精度定年;2) 加强多环境指标的综合研究与气候因子与环境指标之间的定量转换函数研究;3) 加强高分辨率环境演化的时空对比研究;4) 加强多学科交叉研究、特别是新技术、新方法、新概念和新指标的引入和探索。
【总页数】12页(P95-106)【作者】李文静;常凤琴【作者单位】[1]云南师范大学旅游与地理科学学院高原湖泊生态与全球变化重点实验室,高原地理过程与环境云南省重点实验室,昆明;;[1]云南师范大学旅游与地理科学学院高原湖泊生态与全球变化重点实验室,高原地理过程与环境云南省重点实验室,昆明【正文语种】中文【中图分类】P5【相关文献】1.青海湖近千年来气候环境变化的湖泊沉积记录 [J], 沈吉;张恩楼;夏威岚2.2.5ka来新疆吉力湖湖泊沉积记录的气候环境变化 [J], 蒋庆丰;沈吉;刘兴起;季峻峰3.湖泊沉积记录的近500年来浑善达克沙地气候环境变化 [J], 武健伟;鲁瑞洁;赵廷宁4.沉积记录揭示的湖泊长期生态系统服务权衡/协同机制:进展、案例剖析与展望[J], 董旭辉;徐敏;林媚珍;李燕;羊向东5.近130a来毛乌素沙漠北部泊江海子湖泊沉积记录的气候环境变化 [J], 鲁瑞洁;夏虹;强明瑞;张登山因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
(古)盐度研究的一种重要工具——锶同位素
(古)盐度研究的一种重要工具——锶同位素
刘秀明;王世杰;孙承兴;贾玉鹤;黎廷宇
【期刊名称】《矿物学报》
【年(卷),期】2000(20)1
【摘要】本文详细地阐述了海水陆表水双元体系中锶同位素的混合原理、混合水体中87Sr/ 86Sr值与盐度的定量关系。
利用Sr同位素不随生物、化学作用过程发生分馏作用及Sr与Ca化学性质相似等特征 ,地层、沉积物中生物壳体和碳酸盐岩87Sr/ 86Sr值可作为沉积水体 (古 )盐度确定的一种有用工具。
文中详细地综述了国内外在这方面的研究进展 ,并讨论了成岩后生作用对生物壳体和碳酸盐岩87Sr/ 86Sr原始值的影响作用。
【总页数】6页(P91-96)
【关键词】锶同位素;古盐度;古环境;生物壳体;碳酸盐岩
【作者】刘秀明;王世杰;孙承兴;贾玉鹤;黎廷宇
【作者单位】中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】P531
【相关文献】
1.锶同位素研究在古季风演化研究中的应用研究 [J], 陶莉;王建力;吴文戬;余艳秀
2.锶同位素在古岩溶研究中的应用——以塔河油田奥陶系为例 [J], 刘存革;李国蓉;张一伟;韩拥强;吕海涛;杨新勇;崔泽宏
3.西南极长城湾NG93-1沉积柱样碳、氧、锶、铅同位素地球化学研究及其古环境意义 [J], 陈毓蔚;桂训唐;韦刚健
4.运用碳稳定同位素进行底栖生物组合环境古盐度的比较研究 [J], 阴家润
5.锶同位素比值方法对古陶瓷标本的产地特征研究 [J], 李合;侯佳钰;丁银忠
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湖泊沉积研究的历史进展与展望
J. Lake Sci.(湖泊科学), 2009, 21(3): 307-313. E-mail: jlakes@©2009 by Journal of Lake Sciences湖泊沉积研究的历史进展与展望∗沈吉(中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室, 南京 210008)摘要: 回顾了国际和国内湖泊沉积研究历史, 论述了国际古湖泊学研究的两大方向以及主要研究内容, 对中国20世纪50年代以来的湖泊沉积研究进行了综述. 针对目前湖泊沉积研究领域的薄弱环节, 提出加强湖泊沉积环境指标的基础理论研究, 提高时间分辨率, 关注人类活动对湖泊环境的影响, 开展湖泊沉积界面过程与机理研究, 以及进一步加强区域和全球对比等建议与展望.关键词: 湖泊沉积; 历史进展; 展望Progress and prospect of palaeolimnology research in ChinaSHEN Ji(State Key Laboratory of Lake Science and Environment, Nanjing Institute of Geography and Limnology, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, P.R.China)Abstract:Historical developments of palaeolimnology study abroad as well as in China are reviewed. Two aspects in international palaeolimnology studies were expatiated. The author summarizes the progress of palaeolimnology study since 1950s. To make further progress in palaeolimnology studies, it was also suggested to make efforts in the basic study of lacustrine indexes, improve time-scale resolution, consider human impact on lake environment, carry out the study of water-sediment interface and establish regional archives for environment change and correlate them with global records.Keywords: Palaeolimnology research; historical progress; prospect湖泊是陆地水圈的重要组成部分, 与大气圈、生物圈和岩石圈有着不可分割的密切关系, 是各圈层相互作用的连接点. 作为一个相对独立的体系, 湖泊经历了较长的地质历史, 其连续的沉积和沉积物中保存的丰富信息, 加上较高的沉积速率, 使湖相地层可提供区域环境、气候和事件的高分辨率连续记录, 从而成为全球气候环境变化研究的重要载体[1]. 其次, 湖泊沉积研究还具有重要的经济价值, 湖泊沉积中赋存有多种矿产资源, 例如石油、天然气、煤、泥炭、蒸发盐类矿产和沉积铀矿等[2].现代湖泊沉积研究表明, 在陆相沉积体系中, 湖泊尽管在形态、大小、成因和发育阶段上有着很大差异, 但是它们的沉积作用都是在天然封闭或半封闭的贮水盆地中发生的, 故有别于其他陆相环境的沉积特点. 陆源碎屑沉积是湖泊沉积的主要类型, 其物质输移主要通过河流搬运作用, 入湖后的沉积过程受湖泊环境系统控制, 包括水下地形、水动力条件、水生植被、湖水性质和湖泊分层状况等. 湖盆中物理沉积和化学沉淀是湖泊沉积的主要形式, 在暖湿地区的浅水湖泊中, 生物也积极参与了沉积作用, 甚至成为加速湖泊充填和消亡的重要因素. 湖泊沉积是湖泊物理、化学、生物作用的综合产物, 它是通过大气、水、沉积界面的物质和能量交换进行的, 在这个过程中, 可能某些环境因素起着主导作用, 但是很多情况下, 它们往往是相互作用和共同影响的[3].1 国际湖泊沉积研究历史湖泊沉积研究始于19世纪末叶, 最初的研究主要在美国西部两个更新世洪积湖盆, 以1885年Russel∗国家杰出青年科学基金(40625007)资助. 2008-09-09收稿; 2008-12-16收修改稿. 沈吉, 男, 1963年生, 博士, 研究员;E-mail: jishen@.J. Lake Sci.(湖泊科学), 2009, 21(3) 308对内华达州西部更新世Lahontan湖, 和1890年Gilbert对犹他州大盐湖前身更新世Bonneville湖的成果发表作为标志. 到20世纪20年代, 湖泊沉积研究又有了新的发展, 1920年Nipkow用简单的玻璃管采样器在苏黎世湖采集了第一筒岩芯, 并分析了沉积物的内部特征; 1932年Heim详细地记录和描述了瑞士主要湖泊(苏黎世湖、卢塞恩湖、侏格湖等)在历史时期一些灾变事件中所引起的再沉积作用. 50年代湖泊沉积研究得到了较大发展, Kullenberg 1952年第一次从苏黎世湖取得了长8.5m的岩芯, 并进行了较系统的化学和孢粉分析, 揭示了冰后期以来湖泊演化历史和营养条件的改变, 这一工作预示湖泊沉积研究在采样技术和研究内容上孕育着一次大的变革. 接着Hutchinson发表了他的名著«论湖泊学», 对湖泊学的内容进行了较全面的论述, 其中对湖泊的成因分类相当详尽, 并有精细的描述, 该书至今仍有重要的参考价值[4]. 美国绿河页岩的古湖泊研究在陆相生油和古环境重建两方面都具有特殊意义, 这套始新世中、晚期地层号称是全球最大非海相碳酸盐沉积[5]. 尽管形成绿河组地层的湖泊究竟是季节性干涸的浅湖[6], 还是水体分层的深湖[7]一直存在争议, 但它确实为非海相含油盆地的古湖泊研究奠定了基础. 70年代后期以来, 古湖泊学在国际地学界备受重视. 国际古湖泊学研究有两大方向: 其一是以古气候演变及其趋势预测和环境保护为目标, 基本在湖泊沉积的晚第四纪地层中进行; 其二是以盆地构造、油气形成和地质演化为重点, 主要在构造湖泊的中新生代地层中展开[8].晚第四纪古湖泊学研究最多的是欧美末次冰期形成的大小湖泊, 探讨的问题从集水盆地的气候变迁到湖水本身的演化、富营养化, 它们在当今世界古湖泊学文献中占多数, 早年的教材和近年的一些文集往往都是讨论晚第四纪古湖泊学的[9-11]. 1967年开始举办的国际古湖泊学术讨论会一直在欧洲举行; 1988年创刊每年两卷六期的Journal of Paleolimnology在北美主编西欧出版, 重点都在晚第四纪. 一些重要的古湖泊学研究计划也在欧美实施, 如1980年许靖华教授主持的瑞士苏黎世湖泊钻探计划“Zübo 80”, 随后开展的“近代湖泊酸化古生态研究(PLEADS)”计划等; 其它地区规模较大的研究工作有“澳洲干旱区盐湖(SLEADS)”等. 这些以晚第四纪、甚至全新世湖泊沉积为对象的研究在学术思想和研究方法上对于后期的全球变化研究有重要贡献.与含油气盆地直接相关的是构造湖泊的沉积学研究, 其中首先是非洲的裂谷湖泊. 法、德、英、美等国的地质工作者对非洲裂谷湖泊的构造、沉积、环境变迁与生物群演化等方面开展了深入研究, 80年代初期, 拟定了“古老湖泊的气候、演化与地球动力学研究计划”(CEGAL), 准备对非洲裂谷湖泊像深海钻探那样开展湖泊钻探. 作为先期工作, 用NYANJA号船在东非湖泊完成了大量地震测线, 同时进行浅钻和分析, 其目的一方面在于了解裂谷盆地的构造特征和东非人类出现的环境背景, 另一方面也了解构造湖盆形成油气的可能与特征. 随后进行的国际贝加尔湖研究计划, 也包含有类似的目的. 这些工作在后期的含油盆地研究中, 如美洲东部中生代早期的一系列Nework湖盆得以运用[12].欧洲从20世纪80年代后期开展了玛珥湖的研究, 包括GEOMAARS(1986-1989年)和EUROMAARS (1990-1993年)等研究计划, 旨在获取以年甚至于季节为时间尺度的高分辨率古气候记录. 长而连续的湖泊沉积物年纹层序列为理解末次冰消期以来的气候变化特征和动力学机制提供了难得的条件[13], 根据欧洲、北美和日本等地区年纹层发育的湖泊沉积物的研究结果, 相继建立了多个长时间序列的纹层年代学时间标尺, 其中德国Holzmaar玛珥湖拥有欧洲大陆上目前最长的纹层年代, 可完整地恢复23220年以来的历史[14]; 而根据日本Suigetsu湖建立的过去45000年的纹层年代学时间标尺是目前为止获得的世界上最长的湖泊年纹层记录[15]. 高精度的纹层年代为气候突变事件研究提供了重要依据, 例如Brauer等[16]根据德国Meerfelder玛珥湖的纹层年代, 获得Younger Dryas开始时间为12680aBP, 结束时间为11590aBP, 持续的时间长度为1025-1090年; Zolitschka等[17]根据Holzmaar玛珥湖的沉积学证据和纹层年代, 确定了作为区域标志层的德国Ulmener Maar Tephra(UMT)的喷发年龄为10895±170纹层年. 湖泊沉积物年纹层还可用于重建大气14C浓度变化历史, 并为区域古地磁场长期变化主曲线(Master curve)的重建提供依据. 如Hajdas等[18]研究了瑞士Soppensee湖和德国Holzmaar玛珥湖记录的14C浓度变化, 获得了约13000年以来的14C校正曲线; Ojala和Saarinen根据芬兰中部Nautajarvi湖沉积物年纹层建立了过去大约10000年来的古地磁场长期变化曲线, 大大增加了其作为区域古地磁场参考曲线的可靠性[19].沈吉: 湖泊沉积研究的历史进展与展望309 2 中国湖泊沉积研究进展我国湖泊沉积研究始于20世纪20年代, 20-40年代我国科学家开展了太湖、洞庭湖、鄱阳湖、滇池及兴凯湖的水文测验, 进行了部分湖泊(如洪泽湖、太湖)的形态测量[20]. 在湖泊地质地貌方面, 考察了青海湖的自然地理与地质, 也调查过罗布泊[21-22]. 中国科学院于1957年11月召开湖泊科学工作座谈会, 决定开展湖泊研究工作, 随后中国科学院地理研究所于1958年6月在南京成立湖泊研究室.20世纪50年代后期以来, 对青海湖、察尔汗、茶卡、大柴旦等高原咸水湖[23-24], 太湖、鄱阳湖、巢湖、洞庭湖[25-28]等长江中下游淡水湖, 和云南抚仙湖、滇池、洱海[29-30]等断陷湖泊进行了综合调查, 其中包括湖泊沉积和湖泊演化的内容. 由此, 从湖盆成因到集水域气候记录, 从湖盆三角洲到湖泊浊流等做出了一批研究成果. 80年代开始, 随着全球变化研究热潮的兴起, 湖泊沉积研究日渐广泛. 如: 柴达木盆地察尔汗盐湖沉积特征与古气候演化[31]、青海湖冰后期以来古气候波动模式[32]、内蒙岱海末次冰期以来的环境变迁[33]、新疆巴里坤湖全新世环境演变[34]等晚第四纪湖泊研究, 为湖泊沉积与环境演化提供了十分宝贵的资料. 该领域研究还采用了新的技术和方法, 如: 稳定同位素[32]、环境磁学[35]等. 同时, 针对油气勘探的国家需求, 对陆相含油盆地、中新生代湖相地层和湖泊沉积的岩相古地理等开展研究, 探索了含油区湖相油源岩的形成[36-37]、断陷盆地的演变过程等[30].80年代末至90年代以来, 湖泊沉积研究得到了蓬勃发展. 在全球变化和国际大陆钻探计划的影响和倡导下, 我国先后在不同地貌阶梯上实施了湖泊钻探: 如青藏高原东北缘若尔盖古湖[38](1995年, 310m)、高原中部错鄂[39](1999年, 197m)、西南季风区云南鹤庆古湖[40](2002年, 737m)、内陆干旱区罗布泊(2003年, 800m)、青海湖国际钻探(2005年, 1000m)等, 由此获得了百万年以来长时间尺度湖泊环境演化和古气候变化的信息, 揭示了青藏高原隆升的环境效应, 以及不同地貌阶梯响应的差异. 同时, 以古季风理论为指导, 开展了以晚第四纪为主的环境演变研究: 最初集中在季风过渡带, 如: 内蒙岱海、青海湖、黄旗海等[41-44]; 然后向季风盛行区和西北干旱区扩展, 包括: 西南季风区位于云贵高原的云南洱海、滇池、星云湖[45-48], 贵州草海、红枫湖[49-50]; 东南季风区位于长江中下游的太湖、巢湖、鄱阳湖、固城湖、龙感湖、南四湖等[51-57]. 西北干旱区的湖泊包括新疆艾比湖、博斯腾湖、巴里坤湖等[58-60]. 该方面的研究指示了季风区、过渡区、西风区的环境演化过程存在明显的差异. 值得注意的是, 距今8-6ka在三个地区都呈现水热条件的最佳组合, 6ka的古气候模拟也表明受季风影响的范围扩大；相反距今4ka以后, 由于夏季风的急剧退缩, 季风区和过渡区表现出明显趋干, 而西风区却呈现有效湿度增加趋势. 在末次盛冰期时, 三个地区都表现出湖泊干涸, 被河流沉积取代的特点. 该时期青藏高原湖泊沉积的研究也得到了进一步加强, 包括兹格塘错、沉错、普莫雍错 [61-63]等. 在国际合作带动下, 我国玛珥湖的研究也在东北和华南展开, 如: 四海龙湾、湖光岩[64-65]等. 就全国范围的晚第四纪湖泊环境研究而言, 氧同位素三阶段(MIS3)的环境是引人关注的, 国际上也将其作为专题加以研究. 继腾格里大湖提出之后[66], 最近又报导了河套大湖[67], 青藏高原该期的湖泊扩张也多有论述[68], 甚至认为是一个泛湖期. 最近青海湖的深入研究, 没有发现该时期存在高湖面的直接证据, 黄土高原的黄土记录也未反映出湿润环境的特点, 因此, 三阶段的气候环境格局有其复杂性, 有待深入探讨. 在上述研究工作基础上, 建立了晚第四纪中国古湖泊数据库, 并运用古气候模拟方法, 探讨大气环流格局与水汽输送途径, 揭示不同地质历史时期古气候变化的动力学机制[69].在开展湖泊环境自然演化及其古气候记录研究的同时, 人们日益认识到人类活动对湖泊环境的影响及其在湖泊沉积中的记录. 对北京昆明湖沉积岩芯的高分辨率研究发现, 八国列强火烧圆明园的事件在湖泊沉积记录中表现为相应时段岩芯中出现大量碳屑[70]; 山东南四湖沉积岩芯记录了黄河泛滥和河道变迁的历史[71]; 云南滇池现代湖泊沉积反映了该湖富营养化和重金属污染的过程[72]. 由此, 近年来湖泊沉积作为流域污染历史和水体富营养化记录载体的研究蓬勃展开, 该领域研究将湖泊沉积记录与现代湖泊过程相结合, 通过湖泊(尤其是大型浅水湖泊)沉积-再悬浮-再沉积过程中营养盐和污染物的迁移转化[73]、界面理化特征及其对沉积环境的控制[74]、生物和微生物的影响[75]等, 揭示湖泊水体的自然富营养化和人为富营养化过程[76], 以及流域-湖泊污染的历史[77], 探讨人类活动驱动下的湖泊环境响应.J. Lake Sci.(湖泊科学), 2009, 21(3) 3103 湖泊沉积研究展望尽管湖泊沉积研究在油气资源开发、全球环境演变以及流域污染历史等领域发挥了重大作用, 但随着研究工作的深入, 湖泊沉积研究也呈现出若干不足与问题, 这些问题包括: 环境指标的多解性、时间分辨率、人类活动的影响、沉积界面效应、区域响应差异等. 为此, 本文对湖泊沉积研究展望提出如下刍议:3.1 加强湖泊沉积环境指标的基础理论研究, 探索环境指标与气候要素之间的定量关系现有湖泊沉积多种环境指标研究发现, 不同指标指示的环境意义十分复杂, 单项指标或多或少都带有混合信息. 如湖泊沉积物中粗颗粒成分既反映气候干旱期湖泊萎缩, 又可反映气候湿润期增强的地表径流携带大量粗颗粒物质入湖[78]. 为此, 现阶段应在加强湖泊现代过程研究的基础上, 深入理解指标的物理意义, 努力构建指标与环境要素的定量关系, 力求在气候要素的定量重建方面取得突破. 如在流域范围内建立地表花粉-功能性植被-气候要素相关模型, 定量解译湖泊沉积岩芯中孢粉指标反映的湖区气候特征; 对湖泊中微体生物进行实验培养, 建立其壳体微量元素与湖水盐度之间的定量关系, 通过湖泊沉积岩芯中微体生物壳体的微量元素(如介形类壳体Sr/Ca、Mg/Ca等比值)定量重建湖水古盐度; 利用生物标记化合物U37k定量重建湖泊古温度等. 在古环境定量重建方法研究中引入数理统计方法, 如采用典型对应分析(CCA)获取环境变量的重要性及其方差排序等.3.2 提高时间分辨率解决沉积岩芯的“碳库效应”目前对长时间尺度湖泊沉积岩芯的定年通常采用古地磁方法, 短时间尺度的湖泊沉积岩芯采用14C 定年, 对于更短时间内的湖泊近代沉积则采用210Pb和137Cs沉积速率计算方法. 湖泊沉积岩芯定年中使用频率最高的14C方法, 由于岩芯的“碳库效应”常存在测不准现象[79]. 现有研究发现, 湖泊沉积岩芯的“碳库效应”主要来自两方面[80]: 其一是硬水效应, 即湖水中溶解无机碳(DIC)和大气CO2之间的14C交换不能达到平衡状态, 湖泊自生有机质和自生碳酸盐(其碳的来源主要是湖水DIC)的初始14C比度较同时期大气14C放射性比度偏低, 导致其年龄偏老; 其二是流域碳库效应, 即湖泊沉积物中外源碎屑碳酸盐受湖区基岩和流域搬运碳酸盐老碳的影响. 为此, 对湖泊沉积岩芯采用14C定年时, 应尽量采用陆源有机残体样品, 在研究中将14C年龄转换为日历年龄时选用海洋纹泥校正曲线而不是树轮校正曲线, 因为大气CO2浓度的波动对海洋碳库的影响较小. 对于采用210Pb和137Cs方法计算沉积速率, 建议使用冷冻取芯方法, 提高样品的分辨率, 同时采用沉积通量计算方法, 剔除沉积速率变化对定年的影响. 多种测年方法(U系测年、释光测年、火山灰定年等)的校核也是解决碳库效应的途径之一.3.3 关注人类活动对湖泊环境的影响, 提取湖泊沉积记录的流域事件信息历史时期湖泊沉积记录了人与自然相互作用的演变过程, 基于湖泊沉积记录的连续性, 可弥补历史记载的不足. 然而, 湖泊沉积记录的是自然演变和人类活动的混合信息, 如何从环境指标中识别人类活动的信息, 区分自然演变和人类活动影响的分量, 是湖泊沉积研究的重要方向之一. 较长期以来主要关注人类活动与湖泊环境变化的关系, 充其量只能定性判识人类影响的强弱, 难以定量区分人类影响的分量. 最近的研究表明, 要分辩出人与自然各自的影响量, 首先要分别建立定量表述人类活动的指标序列(人口、耕地等)、自然变化序列(温度、降水等)和湖泊环境定量变化序列, 将三者进行统计分析, 由此区分自然演变和人类活动的分量.当前我国湖泊的环境问题突出表现为湖泊富营养化和底泥复合污染. 富营养化治理需要了解湖泊的营养本底, 利用湖泊沉积重建湖泊的准自然营养本底, 以及营养水平不断升高的过程可为富营养湖泊提供不同阶段治理的目标. 其次, 对湖泊底泥中污染物类型和蓄积历史的研究, 有助于发现和正确评价湖泊污染源的变化, 从而为湖泊污染治理提供科学依据. 上述研究是针对国家需求湖泊沉积亟待发展的领域.3.4 开展动力条件下湖泊沉积的界面研究, 探索环境指标的埋藏特征湖泊水-沉积物界面过程研究较长期以来主要在深水湖泊的静态释放条件下展开, 大型浅水湖泊由于界面的不稳定性, 研究难度很大. 现有研究发现, 在风浪搅动条件下, 沉积物-水界面发生着许多重要的物理、化学和生物过程, 是控制和调节湖泊水体和沉积物之间物质输送和能量交换的主要场所. 从沉沈吉: 湖泊沉积研究的历史进展与展望311积物表层向下15cm是环境梯度(pH、Eh、溶解氧等)变化最大的部位, 该深度不同层位的环境特征控制着沉积物中矿物成分、元素价态和生物种群(包括微生物)的组成. 研究发现, 沉积物-水界面的Fe-Mn循环受界面季节性缺氧环境的影响, 并伴随微量金属元素的再迁移, Fe-Mn循环的中断记载了湖泊环境经历剧烈变化的信息[81]; 界面营养物质的平衡主要由沉积物和孔隙水中溶解组分参与, 界面内发生的物理和生物作用可影响沉积物在水平和垂向上的分布, 如进入沉积物中的磷, 一部分可能矿化形成稳定矿物而被永久埋藏, 另一部分可能被活化并通过间隙水再次迁移到水体中, 被生物吸收利用而进入湖泊生态系统的物质循环[82]. 湖水-沉积物体系的碳循环研究认为, 湖泊中植物光合-吸收作用与有机质降解是控制含碳物质碳同位素组成的决定因素[83]. 其次, 环境指标在经历界面过程后保存于一定深度的沉积物中, 界面过程对环境指标产生多大影响是定量重建古环境必须考虑的问题. 如沉积物中的硅藻, 由于其保存度受多种因素影响, 不是所有的硅藻种类都可以在湖泊沉积中有保留, 如果忽略一些没有保存在沉积物中的优势硅藻种属, 必然影响古环境的重建. 据目前对硅藻埋藏学的研究发现, 不同种类的硅藻死亡后沉入水底并经历界面过程后, 损失率差异较大, 揭示不同种类硅藻的损失率并校正环境重建模型, 是提高古环境重建准确度的必要前提. 湖泊水-沉积物界面过程的研究不仅关系到对现代环境机理的认识, 对古环境的认识也具有重要意义.3.5 进一步加强中国第四纪湖泊数据库建设, 推动古气候动力学研究通过湖岸地貌、湖泊沉积和生物地层等地学证据恢复的湖泊水位记录, 区域湖泊水位的变化可以客观反映大气降水和有效湿度. 国际湖泊数据库研究始于20世纪70年代后期, 依据不同区域多个湖泊水位的同步变化, 建立区域乃至全球性古湖泊数据库, 有可能提供全球变化的信息. 全球古湖泊数据库已成功应用于恢复晚第四纪以来的气候和大气环流系统的时空变化, 并为检验评价和改进大气环流模型提供了科学依据[84]. 中国湖泊水位数据库(CLLDB)的研究处于起步阶段, 中国湖泊众多, 分布广泛, 有关湖泊的第四纪研究为建立湖泊水位数据库提供了基础. 中国第四纪湖泊水位数据库的研究可为重建东亚季风环流和季风时空变迁提供地质证据, 湖泊沉积记录的古植被信息可为古大气环流模拟提供大陆下垫面边界条件, 为评价和改进古气候模型提供科学依据. 其次, 选择晚第四纪典型时段, 进行古气候模拟, 并运用区域湖泊水位资料, 对模拟结果进行比较与验证, 可揭示大气环流格局与水汽输送途径, 对不同区域气候特点进行动力学阐述.3.6 继续开展不同气候区高分辨率环境演化记录的对比研究, 揭示全球变化的区域响应差异虽然20世纪80年代后期以来, 在广大地学工作者的努力下, 建立了我国不同气候区多个湖泊环境演化的时间序列, 但由于分辨率不一致, 且当时采用的环境指标也不尽相同, 给环境演化序列的比较和空间分异规律的研究带来较大困难. 此外, 就单个湖泊而言, 其流域的空间范围一般较有限, 湖泊沉积记录的环境变化信息在一定程度上带有地域性. 为此, 在继续开展不同气候区高分辨率环境演化研究的同时, 应结合全球与区域气候模型, 并与其它地质记录(如: 黄土、冰芯、树轮、历史记载等)进行比较研究, 通过综合对比分析, 区分全球性、区域性和地方性的环境变化信息, 结合模拟结果, 揭示全球环境变化的时空特征, 给予气候动力学的机理阐释.致 谢: 王苏民研究员审阅全文, 并提出了宝贵的意见, 在此深表感谢！4 参考文献[1] 王苏民, 张振克. 中国湖泊沉积与环境演变研究的新进展. 科学通报, 1999, 44(6): 579-587.[2] Pu P, Tu QY, Wang SM. Progress of limnology in China. Chin J Oceanol Limnol, 1991, 9(3): 193-206.[3] 霍坎松L, 杨松M著. 郑光膺译. 湖泊沉积学原理. 北京: 科学出版社, 1992.[4] Hutchinson GE. A treatise on limnology.Ⅰ.geography, physics and chemistry. New York: John Wiley & Sons, 1957.[5] Bradley WH. Paleolimnology. In: Fred DG ed. Limnology in North America. New York: John Wiley & Sons, 1963: 371-392.[6] Surdam RC, Wolfbauer CA. Green River Formation, Wyoming: a playa-lake complex. Bull Geol Soc Amer, 1975, 86: 335-345.[7] Desbourough GA. A biogenic-chemical stratified lake model for the origin of oil shale of the Green River Formation: analternative to the playa-lake model. Bull Geol Soc Amer, 1978, 89: 961-971.[8] 汪品先, 陈嘉树, 刘传联等. 古湖泊学译文集. 北京: 海洋出版社, 1991.[9] Reeves CC Jr. Introduction to paleolimnology. Elsevier, 1968: 210.。
湖泊沉积有机质的地球化学记录与古气候古环境重建
湖泊沉积有机质的地球化学记录与古气候古环境重建卢粤晗;孙永革;翁焕新【期刊名称】《地球化学》【年(卷),期】2004(033)001【摘要】与深海沉积与冰芯记录相比,湖泊沉积主要反映区域气候变迁史,可以揭示百年、甚至十年尺度的古气候事件,是高分辨率古环境、古气候重建的理想场所.传统的地质地球化学方法主要侧重于宏观物理 /化学特性描述和孢粉学的研究,近 10年来,沉积有机质分子碳、氢同位素地球化学技术的渗入,使研究工作从传统的宏观、微观层次向分子级水平发展,对诸如古生产率估算、C3/C4植被演替史、古二氧化碳分压及古温度计算等深层次问题解决提供了强有力支持.本文评述了湖泊沉积有机质分子与碳、氢同位素地球化学记录及其在区域古环境、古气候研究中的应用前景.【总页数】9页(P20-28)【作者】卢粤晗;孙永革;翁焕新【作者单位】中国科学院,广州地球化学研究所,有机地球化学国家重点实验室,广东,广州,510640;浙江大学,地球科学系,浙江,杭州,310027;中国科学院,广州地球化学研究所,有机地球化学国家重点实验室,广东,广州,510640;浙江大学,地球科学系,浙江,杭州,310027【正文语种】中文【中图分类】P593;P531【相关文献】1.地球化学记录揭示的柴达木盆地北缘地区r中—晚侏罗世古环境与古气候 [J], 胡俊杰;马寅生;王宗秀;柳永清;高万里;钱涛2.中国湖泊沉积物中的粒度变化及其古气候和古环境指示意义 [J], 李华勇;明庆忠;张虎才;段立曾;张自强;3.西南极湖泊沉积类脂记录的有机质来源及生态环境变化 [J], 郭晓泽;赵军;韩正兵;李栋;张海峰;孙维萍;扈传昱;潘建明4.沉积有机质分子地球化学应用于古气候古环境研究 [J], 莫晓勇;孙永革5.古温度定量重建的良好代用指标——湖泊沉积摇蚊化石记录研究进展 [J], 陈建徽;陈发虎;赵艳;黄小忠因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
湖泊沉积物孔隙水磷酸盐含量原位监测技术研究进展
２．１ 基 本 原 理 ＤＥＴ 技术与透析装置技术的采集原理相似，都
是利用采样介质与水体之间的物质交换以达到扩散 平衡来实现采样的目的。与透析装置技术的主要区 别是采样介质不同，透 析 装 置 法 采 用 去 离 子 水 或 电 解质溶液为采样 介 质，而 ＤＥＴ 技 术 采 用 水 凝 胶 （含 水量９５％）作 为 采 样 介 质［１５，２１，２２］。ＤＥＴ 技 术 中，采 样位置的被监测物质可溶性形态的浓度可以通过分 析水凝胶介质中被监测物质的浓度来得到。 ２．２ 应 用 实 例
收 稿 日 期 ：２０１３－１１－２９；改 回 日 期 ：２０１４－０３－２４ 基 金 项 目 ：国 家 科 技 支 撑 计 划 项 目 （２０１１ＢＡＣ０２Ｂ０２）和 国 家 自 然 科 学 青 年 基 金 项 目 （４１４０３１１３）联 合 资助 。 第 一 作 者 简 介 ：罗 婧 （１９９０－ ），女 ，硕 士 研 究 生 ，主 要 研 究 方 向 为 湖 泊 环 境 科 学 。Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｕｏｊｉｎｇ＠ｖｉｐ．ｇｙｉｇ．ａｃ．ｃｎ．
水 溶 解 态 反 应 性 磷 （Ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ， ＤＲＰ）可 直 接 被 动 植 物 利 用 ，是 反 映 沉 积 物 磷 地 球 化 学特征的 敏 感 指 标 。 ［１２］ 湖 泊 沉 积 物 孔 隙 水 磷 酸 盐 含量水 平 是 影 响 湖 泊 上 覆 水 体 磷 含 量 的 重 要 因 素［１３，１４］，沉积物磷酸盐 的 释 放 通 量 是 评 估 内 源 磷 对 湖泊生态系统影响的重要指标。科学估算沉积物磷 酸盐释放通量 需 以 准 确 了 解 沉 积 物－水 界 面 磷 酸 盐 的空间分布为前 提。 传 统 上，沉 积 物 孔 隙 水 磷 酸 盐 含量通常是采用离心法获取沉积物柱芯孔隙水再进 行磷酸盐含量测定而获得。这种监测方法不仅破坏 了沉积物的原本物 理 化 学 结 构，而 且 分 样 间 距 多 为 厘米级，对于沉积物－水界面磷酸盐的微尺度分布 研 究而言，分辨精度 不 够。 为 克 服 传 统 监 测 技 术 的 弊 端，沉积物孔隙水磷 酸 盐 原 位 监 测 技 术 近 年 来 得 到 了迅猛发展。原位监测技术是一种新型的环境污染
湖泊沉积物对古气候变化的记录研究
湖泊沉积物对古气候变化的记录研究湖泊是地球上重要的气候变化记录载体之一。
其底部沉积物是一个自然的存档，记录了过去几百万年来地球气候系统的变化。
这些沉积物通过分析其中的沉积物质量、岩石类型、生物遗骸和化学成分等，帮助科学家还原出古老的气候状态，了解过去气候变化的原因和模式。
首先，湖泊沉积物的分析可以提供关于降水变化和气候效应的重要线索。
通过分析湖泊沉积物中的岩石类型和沉积物质量，科学家可以推测过去降水量的变化。
例如，降水量的增加会导致湖泊水位的上升，同时湖泊沉积物中的沉积速率也会增加。
此外，湖泊沉积物中不同岩石和沉积物类型的比例变化，也可以反映气候效应。
比如，一些特定的岩石类型出现增加可能表明气候变暖或干旱。
其次，湖泊沉积物还可以提供重要的生物遗骸记录。
科学家可以通过分析湖泊沉积物中的植物、昆虫、鱼类和微生物等生物化石，了解古代生态系统的变化和气候变化之间的关系。
例如，某些水生植物和动物在特定的环境下生存，他们的存在或灭绝可以给出过去气候条件的线索。
此外，通过研究不同生物化石之间的相对比例变化，可以判断出气候变化对生态系统的影响以及生物之间的相互依存关系。
化学成分分析是研究湖泊沉积物的另一个重要方法。
通过分析沉积物中的化学元素、同位素比例和有机质成分等，可以推断出过去气候和环境变化的模式。
例如，稳定同位素比例的变化可以指示降水量、温度等气候因素的变化。
此外，湖泊沉积物中有机质的含量和成分也可以提供关于古代生态系统和碳循环变化的信息。
通过对湖泊沉积物的研究，科学家可以还原出过去数万年的气候变化历史。
这些记录揭示了地球气候系统的复杂性和多样性，也帮助科学家预测未来的气候变化趋势。
湖泊沉积物的研究成果对于气候变化的控制和应对具有重要的科学意义和实践价值。
湖泊古盐度重建研究进展
Geographical Science Research 地理科学研究, 2016, 5(2), 92-104Published Online May 2016 in Hans. /journal/gser/10.12677/gser.2016.52011Research Progress on Reconstructionof Lake Palaeo-SalinityJiangyan Zhang1, Yuping Zheng1,2, Ruiqing Song11College of Geographical Sciences, Fujian Normal University, Fuzhou Fujian2State Key Laboratory of Subtropical Mountain Ecology (Funded by Ministry of Science and Technology and Fujian Province), Fujian Normal University, Fuzhou FujianReceived: May 4th, 2016; accepted: May 23rd, 2016; published: May 26th, 2016Copyright © 2016 by authors and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/AbstractLake is the node of terrestrial ecosystems, and its salinity is an important parameter to reflect the change of lake ecosystem, so it is very important to reconstruct the palaeo-salinity and reveal the evolution of the lake. Currently, the method which is widely used to reconstruct lake paleo-salinity is geochemical characteristics of chemical elements from ostracode shells, boron element method and sedimentary phosphate method; some studies have shown that some biological indicators can also be used to quantitatively analyze paleo-salinity. Although we believe that the palaeo sedimen- tary environment is a closed system, it is still inevitable that it interacted with various environ-mental factors around, which make it hard to obtain information of paleo environment. In order to reconstruct the palaeo-salinity more correctly, we use multi-index method to get a closer to the value of the real environment.KeywordsPalaeo-Salinity, Reconstruction, Ostracode Shells, Boron Element Method, Sedimentary Phosphate Method湖泊古盐度重建研究进展张江燕1，郑玉萍1,2，宋瑞卿11福建师范大学地理研究所，福建福州2福建省湿润亚热带山地生态重点实验室省部共建国家重点实验室培育基地，福建福州张江燕等收稿日期：2016年5月4日；录用日期：2016年5月23日；发布日期：2016年5月26日摘要湖泊是陆地生态系统的节点，湖泊盐度是反应湖泊生态系统变化的重要参数，因此重建湖泊古盐度对于研究古生态、反演湖泊演化历史非常重要。
中国湖泊沉积记录的环境演变_研究进展与展望_张振克
第14卷第4期1999年8月地球科学进展ADVANCE IN EART H SCIENCESVo l.14 No.4Aug.,1999中国湖泊沉积记录的环境演变:研究进展与展望X张振克¹º,王苏民º(¹南京大学大地海洋科学系,江苏 南京 210093)(º中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊沉积与环境开放实验室,江苏 南京 210008)摘 要:综合分析了80年代后期以来中国湖泊沉积与环境演变研究的新进展,着重对湖泊沉积记录与亚洲古季风变迁、青藏高原湖泊沉积与环境演变、人与自然相互作用的湖泊响应等方面进行了扼要综述,指出今后研究的方向是:湖泊沉积环境指标与气候要素关系的定量研究、高分辨率环境演化时间序列与空间分异规律、现代湖泊沉积动态过程与环境、中国第四纪湖泊数据库与全球变化研究、学科交叉及与其它地质记录的比较研究。
关 键 词:湖泊沉积;环境演变;古季风变迁;人与自然相互作用;中国中图分类号:X21;P931.7 文献标识码:A 文章编号:1001-8166(1999)04-0417-06 湖泊沉积记录的环境演变是过去全球变化(PAGES)研究的重要研究领域之一,利用湖泊沉积进行环境演变研究已成为十分活跃的领域,湖泊沉积具有沉积连续、沉积速率大、分辨率高、信息量丰富的特点,而且湖泊的地理覆盖面很广,远远超过冰心、黄土〔1〕。
所以,利用湖泊沉积记录重建不同时间尺度的古气候与古环境演变的研究,受到广泛重视。
中国地域广阔、自然环境区域分异明显,湖泊沉积记录的环境演变研究,对推动中国过去全球变化研究具有积极的作用。
1 研究现状1.1 不同时间尺度的高分辨率、多环境指标综合研究研究不同时间尺度的湖泊沉积记录的环境演变对恢复区域古气候变化具有重要意义。
近10年来湖泊沉积与环境演变研究范围扩大,研究涉及青藏高原盆地(古湖泊)及湖泊和盐湖〔2～25〕、新疆干旱区湖泊和盐湖〔26～33〕、内蒙古高原湖泊和盐湖〔34～42〕、中国东部平原湖泊〔43～56〕、云贵高原湖泊〔57～63〕和台湾高山湖泊〔63〕。
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湖泊沉积物记录的湖水古盐度定量研究进展曾 承1,2,3,4,安芷生1,刘卫国1,余俊清(1.中国科学院地球环境研究所 黄土与第四纪地质国家重点实验室 陕西西安 710075;2.襄樊学院地理系 湖北襄樊 441053;3.中国科学院盐湖研究所 青海西宁 810008;4.中国科学院研究生院 北京 100039)摘 要:湖水古盐度的定量反演,可以促进过去全球变化研究由定性走向定量。
内陆干旱半干旱地区湖泊尤其是封闭湖泊的盐度取决于流域降水,径流和蒸发的平衡关系,并直接表现为湖泊水位的变化。
关于湖水的古盐度反演,长期以来已经根据多湖泊沉积环境指标加以揭示,包括湖泊沉积物中介形虫壳体的元素地球化学特性、硅藻-古盐度转换函数、介形虫壳体的形态学特征及其与生长环境的关系以及实验模拟等。
各种方法有不同的适用条件和适用范围及一定的局限性,对此做了归纳和评述。
关键词:湖泊沉积物,古盐度,定量研究中图分类号:P597.2 文献标识码:A 文章编号:1008-858X (2007)04-0013-07 研究过去全球变化的目的是获得和解释各类古气候环境记录信息,认识地球系统环境的变化过程与机理,从而为预测未来气候环境变迁物理模型的建立提供基础资料,并有效地减少预测中的不确定性。
这里,一个关键点和难点是古气候要素的定量化复原,准确的预测需要古气候要素研究从定性走向定量,这是过去全球变化研究中的一个发展方向。
湖水古盐度的定量反演,可以促进过去全球变化研究由定性走向定量。
内陆干旱半干旱地区,湖泊尤其是封闭湖泊的盐度取决于流域降水,径流和蒸发平衡关系,并直接表现为湖泊水位的变化[1-4],关于过去湖水的古盐度反演,长期以来已经根据多湖泊沉积环境指标加以揭示。
湖泊沉积物中介形虫壳体的元素地球化学特性已成功地用于古盐度的定量恢复[5-13]。
近年来国际上通过利用硅藻组合-湖水化学数据库,建立硅藻-古盐度转换函数,在定量恢复湖水古盐度方面取得很大进展[1,14-18],硅藻已被成功应用于古盐度的定量恢复,并被证实为推算过去湖水盐度最有效的生物指标[2-3]。
最近,介形虫壳体的形态学特征及其与生长环境的关系也已引起了有关学者的关注,并利用这一关系进行了古盐度定量重建的初步研究[19-20]。
鉴于湖水古盐度定量重建的重要性,本文对前人的主要研究成果做了归纳及相应评述。
1 利用介壳元素地球化学特征定量模拟湖水古盐度1.1 原 理湖泊沉积物碳酸盐中的微量元素如镁、锶等的研究对于确定古湖泊的物理化学条件有效而且简单易行,是确定湖泊水体古盐度的上好收稿日期:2007-04-09基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(2004CB720200);国家自然科学基金项目(40599420,40673012,40571173);中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室基金项目(SKLLQG0713);湖北省教育厅科学技术研究项目(B200625003);湖北省高等学校省级教学研究项目(20050291)作者简介:曾承(1975-),男,博士研究生,讲师,主要从事地球化学和环境变化研究。
第15卷 第4期2007年12月 盐湖研究JOURNAL OF SALT LAKE RE SE ARCH Vol .15 No .4Dec . 2007指标,可通过检测[Sr2+]/[Ca2+]来推测古盐度。
对湖泊沉积物分析常采用此法,这是因为湖泊表层沉积物中生长数量众多的介形类,属节肢动物门甲壳纲。
介形类在生长过程中有8次左右的脱壳过程,在沉积物中留下大量的壳体化石。
介形类壳体的矿物组成主要是低镁方解石。
在它们生长过程中需不断吸收水介质中的Ca2+以维持壳体生长需要,同时也吸收了少量Mg2+和Sr2+进入壳体,壳体中的Mg2+和Sr2+的含量随水介质中这些离子浓度的变化而变化[21]。
早在20世纪60年代,国外古生物学家就已发现,海洋和内陆湖泊中含钙质介壳的生物,如双壳类、腹足类、珊瑚等壳体中Mg2+和Sr2+的含量与水体的盐度有关,并利用地层中化石的[Mg2+]/[Ca2+]和[Sr2+]/[Ca2+]判别海、陆相[22]。
20世纪80年代后期,随着元素测试技术和精度的提高,可精确地测定微体化石壳体的Mg2+、Sr2+含量。
Chivas等人[5-7]率先通过野外采样及实验培养,对多个属种介形类壳体及其宿生水体的微量元素进行研究,获得了介形类壳体Mg2+、Sr2+含量与其宿生水体中Mg2+、Sr2+含量的分配系数,并探讨了介形类壳体中微量元素与湖水盐度、温度的关系。
研究表明,介壳中的[Sr2+]/[Ca2+]取决于宿生水体的[Sr2+]/[Ca2+];而[Mg2+]/[Ca2+]则取决于宿生水体[Mg2+]/[Ca2+]和水体温度[23-24]。
其中,某一特定属种介形类壳体的Mg2+、Sr2+含量与其宿生水体中Mg2+、Sr2+含量的分配系数K D的表达式为K D[M2+](t)=([M2+]/[Ca2+])介壳/([M2+]/[Ca2+])宿生水,(1) M2+指所涉及的微量元素,一般为Mg2+和Sr2+;t指温度(℃);[M2+]/[Ca2+]为物质的量浓度比。
通常湖水的[Sr2+]/[Ca2+]与盐度呈正相关关系[25],其关系式为([Sr2+]/[Ca2+])宿生水=A×S+B(2) (2)式中S为湖水盐度;A,B为常数,可根据现代湖水Sr2+、Ca2+含量与盐度的测定获得。
将(1)和(2)式合并即可获得定量计算古盐度公式:S=[([Sr2+]/[Ca2+])介壳/K D(Sr2+)-B]/A(3)因而通过分析湖泊沉积钻孔岩心中介形类壳体的[Sr2+]/[Ca2+],可以定量恢复湖泊的古盐度。
各国学者[9,26-30]对澳大利亚Keilambete 湖、阿尔及利亚Hassi el Mejna地区全新世湖泊沉积物、撒哈拉北部全新世湖泊沉积、中国青海湖12ka B P以来岩芯、美国Devils湖、克什米尔地区晚第四纪地层、西班牙Baza盆地早更新世湖泊沉积中所含介形类的微量元素研究表明,利用[Sr2+]/[Ca2+]来定量恢复古盐度是行之有效的。
1.2 应 用张彭熹等人[9,27,31]在我国较早运用湖泊沉积物中介壳微量元素对湖水盐度进行定性和定量重建。
但其对青海湖古盐度的重建思路与后人不完全相同,对其工作简介如下:结合湖水以及现生介形虫(胖真星介Eucypris inflata)壳体的[Sr2+]/[Ca2+]比值,得到湖水盐度与水介质离子比函数方程为[Sr2+]/[Ca2+]=0.000219×S-0.00072 (R2=0.98),(4)在得到此方程后,他们并未求取介壳的Mg2+、Sr2+含量与其宿生水体中Mg2+、Sr2+含量的分配系数K D,进而利用公式(3)计算盐度,而是采集了青海湖现生胖真星介壳,经真空灼烧除去几丁质后获得其[Sr2+]/[Ca2+]平均比值为0.001044,将此值代入上述方程,求得现代湖水的含盐量为1.4795g/L,再根据对全湖不同深度湖水取样(159个),测定的平均含盐量为14.134g/L得到一个校正系数S=9.55×[(M2+/Ca2+)介壳-0.00072]/0.000219(5)据此公式,定量重建了青海湖冰后期以来的湖水古盐度。
张恩楼等人[13]则利用胖真星介(Eucypris infiata)壳体的[Sr2+]/[Ca2+]比值,结合湖水以及现生介形虫壳体的[Sr2+]/[Ca2+]比值,定量恢复了青海湖近900a来的古盐度序列。
其计算所得胖真星介的Sr2+分配系数K D(Sr2+)为14 盐湖研究 第15卷0.622;湖水盐度与水介质离子比函数方程为([Sr2+]/[Ca2+])湖水=0.000557×S-0.005645(R2=0.94),(6)但介形虫壳体微量元素与盐度的关系较为散乱,难以用简单的线形关系表述,从而使利用介形虫壳体微量元素特征恢复的盐度变化较为散乱,且其利用壳体的地球化学特征重建的盐度方程与前人[9]所用的方程具有较大的差别。
沈吉等人[10]则通过分析湖泊表层沉积物中活体介形类壳体(意外湖花介Limnoc ythere c f.inopinata)的[Sr2+]/[Ca2+]比值以及活体介形类采样点湖水的[Sr2+]/[Ca2+]比值的相互关系,获取岱海K D(Sr2+)值;在岱海9个采样点,按水面以下50cm,沉积物以上50c m以及水深中间部位采集湖水样,分别进行[Sr2+]/ [Ca2+]和盐度测定,建立了岱海湖水盐度与水介质离子比函数方程,确定常数A、B值;结合岱海沉积钻孔中同种介形类壳体的[Sr2+]/ [Ca2+]值,定量恢复了过去5000年以来岱海湖水的古盐度变化。
其计算获得的K d(Sr)值为0.963～1.121,平均值1.064;湖水盐度与水介质离子比函数方程为[Sr2+]/[Ca2+]=0.005879×S-0.008399(R2=0.96)。
(7)以同样的原理,曹建廷等人[12]获取了岱海近800年来的湖水盐度变化历史,并据盐度变化情况解析了气候环境变化意义。
其计算获得的K D(Sr2+)值为0.962～1.119,平均值1.064;湖水盐度与水介质离子比函数方程为S=0.370151×([Sr2+]/[Ca2+])×1000+1.44171(R2=0.996)。
(8) 1.3 问 题1.3.1 文石对锶的强烈吸附问题研究表明,当湖泊中有文石结晶析出时,会吸收水体中的Mg2+和Sr2+等元素,造成生活在其中的介形虫壳体中相应元素与水体盐度不成线性关系,原因是微量元素在结晶文石和介形虫壳体中的分配并不成比例关系[28]。
青海湖介形虫壳体微量元素与盐度的散乱关系,以及不同学者利用壳体的地球化学特征重建的盐度方程[9,13]具有较大的差别,其原因可能与青海湖沉积物中文石含量较高有关。
在封闭湖泊体系中,如果随着碳酸盐矿物沉淀,Ca2+在湖水中的含量总保持一定的水平,则在一般情况下,介壳的[Mg2+]/[Ca2+]和[Sr2+]/[Ca2+]都和盐度为正相关关系。
可是在多数情况,碳酸盐矿物的沉淀总是伴随着文石的出现;由于Sr2+在文石的分配系数较大(Sr2+在文石的分配系数大于1,而在方解石的分配系数仅为0.13),所以当文石开始沉淀时, Sr2+的浓度下降,导致介壳中Sr2+的含量降低。
即Sr2+与盐度之间存在复杂的变化关系,使[Mg2+]/[Ca2+]与盐度表现为明显的正相关关系,而[Sr2+]/[Ca2+]与盐度的正相关性较弱甚至变为负相关。