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环境地化第7讲

发布时间:2014-04-22 08:02:04  

第五节:碳酸盐研究与全球变化
一、海相碳酸盐研究与全球变化 (-)氧同位素

古海洋学研究中,一般都用碳酸盐中的氧
同位素成分来研究古温度、古气候、古盐度

等环境要素。

环境地球化学

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第五节:碳酸盐研究与全球变化
1.海水温度对δ18O的影响
碳酸钙从水溶液中沉淀出来进入生物壳体时,相互间发 生同位素交换反应,反应方程为: 1/3CaCO316+H2O18=1/3CaC0318+H2O16 当反应达到平衡时,其平衡常数与温度间有确定的关系, 即碳酸钙的氧同位素组成是温度的函数。温度升高时,相对 较轻的16O由于有较高的活性,易于迁移,在同位素交换反 应中将优先被吸收进生物壳体内,致使18O含量相对减少, δ180值随温度的上升而下降。 最适用于有孔虫同位素分析的关系式: t=16.9-4.4(δs-δw)+0.10(δs-δw)2 式中,δs:壳体中氧同位素值,δw:水体的氧同位素值
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第五节:碳酸盐研究与全球变化
2.海水同位素组分对δ18O的影响—冰期效应与盐度效应
? 壳体同位素组分不仅受到海水温度的制约,而且还受到海水本身 同位素组分背景值的影响。但从总体上来说,在开放性的大洋环 境中,由于大洋环境的搅混与调节作用,盐度的变动极微,引起 同位素组分的变动甚小(仅1‰的幅度),因而不是主要的影响因 素。 ? 冰期效应,在地质历史时期中可以造成大洋水体同位素成分的明 显变动。当δ18O值向正值偏移时,意味着冰期的到来,向负值偏 移代表着向间冰期的转化。这种冰期效应可以通过生物壳体在大 洋地层中留下明显的记录。 ? 目前一般认为,当以 PDB为标准时,底水温度变化1oC时,相对于 δ180值0.26‰的变化;而δ180值0.1‰的变化相对于盐度0.2‰的 变化或间冰期海平面10m的变化。同位素测温的误差约在±0.1‰ 的范围内,对应于±0.5oC的温度变化。
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第五节:碳酸盐研究与全球变化
3.生命效应对壳体δ
180值的影响

生物在造壳过程中所吸取的氧同位素组分还受到生 物自身的生长速率、新陈代谢、光合作用等多种生命效

应的影响与干扰,即所谓“生物个体的分馏作用”。
只有当生物体内δ180值与海水的氧同位素达到平衡, 才可有效指示古海洋环境。有孔虫与软体动物壳体的 δ180值与海水基本保持平衡,因此常用来指示古海洋 环境。
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第五节:碳酸盐研究与全球变化
4氧同位素应用
(l)查明地质时期海水古温度的变化趋势 通过生物氧同位素研究法确定了自晚白垩纪 (约 7000万年前)以来全球气候有逐渐变冷的趋势。 Emiliani(1954)根据底栖有孔虫δ180值逐渐递增 的趋势,

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