古环境研究中湖相沉积物有机地球化学的应用.pdf

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1、古环境研究中湖相沉积物有机地球化学的应用朱亦丹1亢品2(1湖北省武汉市长江大学资源与环境学院，湖北武汉430100)(2华北油田勘探开发研究院，河北任丘062552)摘要：湖相沉积形成于湖泊，是具有湖泊环境下的原生沉积特征的沉积物，主要受到气候、雨量、蒸发量、温度等作用影响，另外进入湖盆的碎屑物数量和类型也随着河流流量的季节而变化。湖相沉积物的有机质在组成上大致可分为干酪根和可溶有机物两类，而在来源上可分为外源有机质和内源有机质两类。湖相沉积物有机质所包含的古环境信息包括第四纪湖相沉积物有机质信息集成岩后湖相沉积物有机质信息两种。关键词：湖相沉积物有机质；古环境；地球化学古环境研究的常用技术

2、手段包括孢粉组合特征研究、地层沉积演化研究、有孔虫出现特点研究、钙质超微化石及无机物特征研究等多种。有机化合物的种类繁多，其分子结构极为精细，包含了大量的古气候、古生态信息，因此有机化合物种类研究在地球古环境研究中具有重要意义。本次通过研究湖相沉积物的有机质组成、来源以及生物标志化合物等在研究地球古环境中的应用，为相关的研究提供参考基础。1湖相沉积物有机质概述1．1湖相沉积物有机质组成通常会将分散于湖相沉积物中的有机质分为两类，即干酪根和可溶有机质。干酪可分为无定形、藻质、草质、木质以及煤质五种。无定形及藻质主要是源自浮游生物；草质主要源自花粉、孢子及角质层等；木质主要源自生长于陆地环境的高

3、等植物；煤质则主要来源于天然炭化植物等。而可溶有机质则主要根据分子、原子以及同位素等组成判断其来源、保存条件及演化历史。1．2湖相沉积物有机质来源1．2．1外源有机质主要是陆生的植物。根据光合作用固定碳的方式既初级产物中碳原子的数量可被划分为CAM、、三种。植物的光合作用初级产物为三磷酸甘油酯，c。植物的光合作用初级产物为四碳二羟酸；CAM植物的光合初级产物则介于前两者之间⋯。碳的同位素在c，植物中的分馏模式可以用以下公式表达：C—C—a一(b-a)此式中的C是植物在光合作用下产物的碳同位素值，而则是大气二氧化碳的同位素值，a是大气中二氧化碳及其同位素下二氧化碳的扩散速率差值(约4％)，b是

4、植物碳同位素的分馏值(约30％)，是细胞间二氧化碳浓度，则是大气中二氧化碳浓度，A是二氧化碳吸收率，g是植物叶片表层及气孔的二氧化碳导通系统。1．2．2内源有机质挺水植物的根茎通常会生长在湖底淤泥当中，而部分的茎及全部的叶会在水面以上。此类植物一般直接利用大气中的二氧化碳，因此在碳同位素特征方面和陆生植物很接近。而沉水植物则基本全部在水面下，其光合作用通常利用水中的位碳源。常规水温状态下，的C值比水中溶解状态下二氧化碳的c值更重(超过10％左右)，因此沉水植物的C值比挺水植物更大。2湖相沉积物有机质所含古环境信息2．1第四纪湖相沉积物有机质所含古环境信息2．1．1长链烯酮不饱和度与古气温关系

5、该物质广泛存在于现代的海洋沉积物当中，来自金藻门超微单细胞远洋颗石藻类㈦。长链烯酮不饱和度指的是湖底沉积物中两种结构相近长链烯酮丰度的比较值，通常以表示，公式如下：=将其简化后得到如下公式：=其中，、及中的37均为碳链长度，而2、3、4则为不饱和键的烯酮类化合物。2．2．2古水温恢复指标和古海水温度指标比起来，指标则可以应用于近30。(2及以上温度的海域研究中，其与温度的关系如下公式所示：==0．015×’l。+U．28此式中的II、III、IV和VI代表了不同五元环中的GDGTs，其中T是古海水表层的年平均温度。2．2．3有机质碳同位素和古气候关系在分析古代气候的转变过程时，常用的有机化学

6、碳同位素为，以此为基础，对有机氮、有机碳以及孢粉、碳酸盐等特点，研究古代气候特征。因陆源及湖泊内源的有机质会产生不同的特点，因此应首先确定源头。2．2．4不饱和脂肪酸细胞膜的主要成分即不饱和脂肪酸，主要包括原生动物、藻类等，也包括少量的高等植物和细菌等。当环境温度较低时，不饱和脂肪酸的含量就会提升。3成岩后湖相沉积物有机质所含古环境信息沉积物有机质在经过成岩过程之后，其中的脂肪酸、酮及烯烃等不饱和成分就会被消耗，而有机地球化学的主要今夕包含于饱和的烃和芳烃中。根据对地球古环境的研究目的，以上信息可以被大致分为两种，一种可以反映出有机质主要来源，另一种则可以反映有机质保存环境131。某些专家研

7、究出干酪根会在成岩演化的过程中受到地层温度的影响，但这种影响并不明显，影响范围较小。通过实验证明，I、II、III型的干酪根在热解后，其产物中会残留一部分有机质，该残留物不容易发生碳同位素组成上的变化。因此湖相沉积物在成为岩石之后依然固定了原始特征，具有考古意义。4结语综上所述，湖相沉积物中的有机质是丰富的地球化学信息载体，对于专家学者研究古气候、水温等古环境方面具有非常重要的作用。参考文献：【l】苗忠英，郑