【文章內(nèi)容簡介】
f Quaternary Science, (5): , H., , , et al., Authigenic palygorskite in Miocene sediments in Linxia basin, Gansu, northwestern Minerals, (1): , H., , , et al., Oligocene clay mineralogy of the Linxia Basin: evidence of paleoclimatic evolution subsequent to the initialstage uplift of the Tibetan and Clay Minerals, (5): , C., , , et al., Climatic and tectonic evolution in the North Qaidam since the Cenozoic: Evidence from sedimentology and of Earth Science, (3): , S., , , et al., Chemical weathering of monsoonal eastern China: implications from major elements of of Asian Earth Sciences, : , 程日輝, and 劉昌嶺, , 2002(02): , ., , and , Boron in Holocene illites of the dovey estuary, wales, and its relationship to palaeosalinity in , (3): , Jr, Geochemical method for determining paleosalinity, in Clays and Clay , , ., , and , An interpretation of boron contents within a Palaeoproterozoic volcanosedimentary succession: Pretoria Group, Transvaal Supergroup, South Research, (4): , C., , , et al., Late Eocene clay boronderived paleosalinity in the Qaidam Basin and its implications for regional tectonics and Geology, : , ., , and , Temperature and pH controls over isotopic fractionation during adsorption of boron on marine et Cosmochimica Acta, (9): , , Isotopic positions of boron in sediments and their Science, (1): , B., , , et al., Boron isotopes geochemistry of the Changjiang basin et Cosmochimica Acta, (20): , Y., , , et al., Boron isotopic positions of brine, sediments, and source water in Da Qaidam Lake, Qinghai, et Cosmochimica Acta, (4): , , The effect of pH and temperature on the isotopic fractionation of boron between saline brine and Geology, (3): , H., , , et al., Boron isotope geochemistry of salt sediments from the Dongtai salt lake in Qaidam Basin: Boron budget and Geology, : , 肖應凱, 馬云麒, et al., , 2016(05): , ., Mineralogy and sedimentation of recent deepsea clay in the Atlantic Ocean and adjacent seas and Bulletin, (7): , 馬榮華, 張路, et al., , 2010(06): and 竇鴻身, , 北京: and 陽坤, 中國區(qū)域高時空分辨率地面氣象要素驅(qū)動數(shù)據(jù)集, 寒區(qū)旱區(qū)科學數(shù)據(jù)中心, , 沉積巖中黏土礦物和常見非黏土礦物X , 北京: , , ., , and , An improved method for the highprecision isotopic measurement of boron by thermal ionization mass Journal of Mass Spectrometry and Ion Processes, (2): .項目的研究內(nèi)容、研究目標,以及擬解決的關(guān)鍵科學問題(此部分為重點闡述內(nèi)容);l 項目的研究內(nèi)容(1)湖泊沉積物粘土礦物與湖區(qū)周邊表土粘土礦物的關(guān)系研究研究湖泊表層沉積物粘土礦物種類、相對含量與湖區(qū)周邊表土粘土礦物的異同,揭示湖泊周邊表土對湖泊表層沉積物中粘土礦物的影響。(2)分析湖泊環(huán)境條件對湖泊沉積物粘土礦物特點的影響探討湖泊的水化學條件(pH、湖水的化學組成、鹽度等)對粘土礦物分布特點、元素含量和硼同位素的影響;結(jié)合掃描電鏡和能譜分析,判斷是否有坡縷石的形成,探討不同湖泊水化學條件對坡縷石形成的影響機制。(3)分析湖區(qū)附近氣候要素對湖泊沉積物粘土礦物分布的影響統(tǒng)計分析湖泊周邊現(xiàn)代氣候要素特點(例如年平均溫度、降水和相對濕度),研究①現(xiàn)代氣候要素對湖泊粘土礦物分布特點、元素含量和硼同位素的影響;②因海拔高度和緯度的變化引起的溫度、降水和相對濕度變化對湖泊粘土礦物分布特點、元素含量和硼同位素的影響;③利用掃描電鏡和能譜分析,判斷粘土礦物在搬運/沉積過程中是經(jīng)歷物理風化或化學風化為主,進一步分析現(xiàn)代氣候要素對粘土礦物微形態(tài)的影響因素。l 研究目標在我國選擇具有一定海拔、緯度、溫度、降水和鹽度梯度的湖泊33個,測試湖泊表層粘土礦物種類、相對含量、元素、硼同位素和微形態(tài)特征,建立湖泊粘土礦物與湖區(qū)周圍土壤粘土、湖泊水化學條件、湖區(qū)周圍氣候要素間的關(guān)系,為進一步利用高原湖泊沉積巖芯重建過去氣候環(huán)境變化提供研究基礎(chǔ)。l 擬解決的關(guān)鍵科學問題(1)因為表土中粘土礦物的含量受到氣候因素強烈的影響。那么湖泊表層沉積物中粘土礦物與湖泊周圍表土中粘土礦物的關(guān)系是什么?該科學問題的解是進行湖泊中粘土礦物與氣候要素相關(guān)性研究的基礎(chǔ)。(2)因為我們選擇的湖泊鹽度變化范圍大(n100~n102g/L),那么是否有自生粘土礦物的形成?例如坡縷石,湖泊水化學條件(pH、鹽度、化學組成)對湖泊粘土礦物含量、元素、硼同位素的作用和影響有多大?(3)建立湖泊表層沉積物粘土礦物氣候代用指標與現(xiàn)代氣候要素(年降水、年溫度、年相對濕度)的關(guān)系。3.擬采取的研究方案及可行性分析(包括研究方法、技術(shù)路線、實驗手段、關(guān)鍵技術(shù)等說明);l 擬采取的研究方案:項目的總體研究方案見下圖:總體研究方案框圖具體研究方案如下:(1)典型湖泊的選擇:通過查閱資料,我們已在青藏高原和蒙新高原選擇了33個的湖泊(圖1),選擇原則:(a)這些湖泊的分布具有較高的緯度、海拔梯度;(b)湖泊具有較高的鹽度、溫度和降水梯度,湖泊的面積和水深變化較大。(2)湖區(qū)周圍表土粘土礦物含量和湖區(qū)周圍氣候要素分析:(a)Ito and Wagai(2017)6給出了分辨率為2′的全世界粘土礦物含量分布數(shù)據(jù),我們按照他們的數(shù)據(jù)計算湖泊5km范圍內(nèi)的粘土礦物相對含量。(b)我們使用的氣象數(shù)據(jù)(包括近地表大氣年均溫度、年均降水和年均相對濕度)提取自中國區(qū)域地面氣象要素驅(qū)動數(shù)據(jù)集(China Meteorological Forcing Dataset, CMFD)48。CMFD數(shù)據(jù)集時間分辨率為3h,176。我們準備通過對33個湖泊表層沉積物所在點位的近地表氣溫、當?shù)亟邓亢拖鄬穸冗M行提取,獲得1980~2010年氣象數(shù)據(jù),取得31年數(shù)據(jù)的平均值用于后期分析。這些數(shù)據(jù)同時參考中國氣象科學數(shù)據(jù)服務網(wǎng)()。(3)湖水水化學數(shù)據(jù)、表層沉積物粘土礦物含量及其元素含量、硼同位素及微形貌分析:(a)分析湖水的水化學組成、pH值、鹽度等。(b)粘土礦物樣品的分析方法參考Liu等(2003)和《沉積巖中粘土礦物和常見非粘土礦物X射線衍射分析方法》49。提取出能反映氣候/湖泊水環(huán)境變化的氣候、環(huán)境代用指標。(c)結(jié)合高分辨掃描電鏡(HRSEM)和能譜分析(EDS),利用《沉積巖中自生粘土礦物掃描電子顯微鏡及X射線能譜鑒定方法》50,確定礦物種類,分析礦物形貌特征,鑒別礦物來源,主要觀察礦物的磨蝕/溶蝕特征、自形特征來確定礦物在搬運/沉積過程中是經(jīng)歷物理風化或化學風化為主。(d)利用原子吸收光譜儀(AAS)和電感耦合等離子體光譜儀(ICPOES)進行粘土礦物中元素的分析測試。(e)硼同位素分析利用張艷靈等(2016)44的三步離子交換法提取粘土沉積物中硼,硼同位素比值在Triton熱電離同位素質(zhì)譜儀上采用基于加石墨的Cs2BO2+正熱電離質(zhì)譜法測定51。(4)湖泊粘土礦物的影響要素及同湖區(qū)表土粘土礦物、水介質(zhì)條件及氣候要素關(guān)系的建立:在對湖泊表層沉積物及湖水樣品的分析基礎(chǔ)上,結(jié)合湖區(qū)周邊表土粘土礦物統(tǒng)計和相關(guān)氣候要素的收集結(jié)果,利用統(tǒng)計學的手段:(a)進行湖水的水化學條件(水化學組成、pH值、鹽度)以及湖區(qū)周邊表土粘土礦物,對湖泊表層粘土礦物影響的研究。(b)建立粘土礦物中的不同氣候、環(huán)境代用指標(粘土礦物組合、相對含量、結(jié)晶度、粘土礦物中元素及硼同位素等)同氣溫、降水、相對濕度的函數(shù)關(guān)系。5l 可行性分析項目選擇的青藏高原和蒙新高原的湖泊,大都位于我國干旱半干旱地區(qū),對氣候環(huán)境變化具有靈敏的指示意義。而且其中粘土礦物含量較高,在研究材料上,是開展湖泊粘土礦物指標與氣候環(huán)境要素關(guān)系研究的理想載體,并且研究團隊已于2016年采集了33個湖泊的表層沉積物樣品,為本項目的實施提供了研究材料。項目申請人和主要參加人員,在湖泊沉積、粘土礦物分析、硼同位素分析、元素分析以及形貌觀察和古氣候環(huán)境重建等方面具有扎實的工作基礎(chǔ)。特別是項目申請人在負責中科院青海鹽湖所XRD礦物分析的工作當中,積累了豐富的經(jīng)驗,為本項目的完成提供了良好的基礎(chǔ)。而且與本項目合作的張艷靈副研究員在粘土礦物中硼同位素的研究方面,具有豐富的經(jīng)驗,其實驗室一直從事地質(zhì)樣品的硼同位素的測試,具備了粘土礦物中硼同位素的測試能力。4.本項目的特色與創(chuàng)新之處;(1)充分利用我國湖泊在分布上具有較大的海拔、緯度、鹽度、溫度及降水梯度等特點,通過對湖泊粘土礦物與周邊表土、湖水化學組成和湖區(qū)周邊大氣降水、氣溫、相對濕度的關(guān)系分析,進而建立湖泊表層粘土礦物代用指標同溫度、降水、相對濕度的函數(shù)關(guān)系,其研究思路具有很大的創(chuàng)新性。(2)湖泊在陸地上分布范圍廣,但相對于其它自然條件下的粘土礦物分布特征,湖泊粘土礦物分布同現(xiàn)代降水和溫度關(guān)系的研究十分薄弱和欠缺,本項目獲得的湖泊表層粘土礦物代用指標同溫度、降水的相關(guān)關(guān)系,為進一步利用高原湖泊沉積巖芯重建過去氣候環(huán)境變化提供研究基礎(chǔ)。5.研究計劃及預期研究結(jié)果(包括擬組織的重要學術(shù)交流活動、國際合作與交流計