黄河流域古老有机质的搬运沉积历史及其控制因素

论文摘要

世界范围内主要河流间的静态对比研究揭示来自岩石剥蚀的古老有机质输送量与河流的输沙量成正比,且由于在搬运过程中古老有机质被氧化,形成一个潜在的碳源。黄河作为世界上输沙量最大的河流之一,其中古老有机质占黄河输送颗粒有机碳的近三分之一。近半个世纪以来,受气候、人类活动等因素影响,年输沙量大幅下降。在此背景下,研究黄河输送古老有机质通量的动态过程是否仍遵循上述规律、估算古老有机质在河口的埋藏效率不仅是最终评价其对区域碳循环影响的关键,而且对流域的治理和类似河流碳循环的认识都有重要借鉴意义。为此,本文在黄河河道和海口莱州湾沉积物中古老有机质来源分析基础上,计算了其在河口的埋藏效率,并通过黄河中上游乌梁素海长时间序列连续沉积记录,重建150年来黄河流域古老有机质的输送历史并揭示主要控制因素。取得主要认识如下:1.通过黄河入海口莱州湾45个表层沉积有机质分子及其碳同位素地球化学分析,表征了沉积有机质三源特征（陆生土壤有机质、海洋藻类有机质和岩石古老有机质）,提出短链正构烷烃偶碳优势分布可能系古老有机质被微生物降解改造过程的指示。2.通过有机质源示踪生物标志化合物相对含量变化特征,计算出黄河口古老有机质的埋藏效率为36%到76%,总有机碳（TOC）加权平均后为42%,揭示有58%左右的古老有机质在埋藏过程中被氧化,可能是影响区域碳循环的一个重要碳源。3.黄河中下游8个研究站位河道沉积有机质中地质构型生物标志化合物的分布模式具有相似性,并且与黄河入海口莱州湾表层沉积有机质具有可对比性,指示黄河流域沉积物中古老有机质存在一个相对稳定的物源。进一步的生物标志化合物对比揭示其为黄河中上游奥陶系海相富有机质沉积源岩。4.利用黄河中上游乌梁素海长时间序列连续沉积记录,揭示了过去150年以来黄河流域古老有机质的来源相对稳定,与黄河河道沉积物、黄河口莱州湾沉积物均具有可对比性,系黄河中上游奥陶系海相富有机质沉积源岩风化剥蚀、搬运、沉积所致。5.乌梁素海长时间序列连续沉积有机质中地质构型藿烷的通量变化与梯度热裂解-氧化放射性碳同位素结果揭示近现代黄河在输沙量下降的背景下,中上游岩石古老有机质的输入在1954年以后开始上升,并在1976年之后显示快速增加趋势,指示河流输沙量可能不是古老有机质输送的唯一主控因素。6.综合分析提出区域城市化进程中土地覆盖和土地利用变化诱发的黄河中上游岩石暴露是导致古老有机质输入增加的首要因素。研究结果对于遍布大江大河的发展中国家碳循环研究具有重要启示意义。城市化加速过程对自然的改造可能抵消输沙量下降引起的古老有机质输送通量减少,甚至表现为上升趋势,从而产生一个不可忽视的碳源。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
•   1.1 选题的背景和意义
•   1.2 沉积有机质源解析研究现状
•   1.3 黄河流域有机质输送研究现状
•   1.4 论文工作概况
• 2 研究区域与样品信息
•   2.1 黄河流域
•   2.2 黄河入海口-莱州湾
•   2.3 黄河中上游-乌梁素海
• 3 研究方法
•   3.1 总体地球化学指标分析
•   3.2 梯度热裂解-氧化放射性碳同位素分析
•   3.3 类脂生物标志物的提取和分离
•   3.4 类脂生物标志物的鉴定和定量
•   3.5 正构化合物的单体碳同位素分析
•   3.6 统计分析
• 4 莱州湾表层沉积物中有机质的来源、分布和埋藏效率
•   4.1 引言
•   4.2 沉积物的总体地球化学特征及有机质的分布
•   4.3 沉积物中生物标志物的分布及来源
•   4.4 正构烷烃的代表性
•   4.5 沉积物中黄河搬运有机质的贡献比例
•   4.6 黄河搬运古老有机质的埋藏效率
•   4.7 小结
• 5 黄河流域古老有机质的来源及其搬运过程
•   5.1 引言
•   5.2 河道沉积物总有机质特征
•   5.3 河道沉积物中指示古老有机质来源生物标志化合物组成特征
•   5.4 地质构型藿烷比值特征及其与莱州湾对比
•   5.5 小结
• 6 黄河中上游古老有机质的搬运历史及其控制因素
•   6.1 引言
•   6.2 湖泊沉积有机质的源解析及其组成变化
•   6.3 藿烷类化合物的分布及其剖面含量变化
•   6.4 梯度热裂解-氧化放射性碳同位素结果及古老有机质的定量计算
•   6.5 古老有机质的搬运历史及其控制因素
•   6.6 启示意义
•   6.7 小结
• 7 结语
•   7.1 主要结论
•   7.2 主要创新点
•   7.3 不足与展望
• 参考文献
• 作者简历

文章来源

类型: 博士论文

作者: 孙大洋

导师: 孙永革

关键词: 古老有机质,地质构型藿烷,放射性碳同位素,莱州湾,乌梁素海,黄河流域

来源: 浙江大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地质学,地球物理学

单位: 浙江大学

分类号: P343.1;P592

DOI: 10.27461/d.cnki.gzjdx.2019.000600

总页数: 156

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