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学科主题环境地球化学
青藏高原中部湖泊硼同位素地球化学研究
王晓丹
2017
导师李世杰
学位类型博士
专业环境科学
授予单位中国科学院研究生院
授予地点北京
学位博士
关键词青藏高原湖泊 硼同位素 硼含量 沉积环境 地球化学
摘要

硼(B)在自然界同位素中有着较大的相对质量差(10和11),具有活泼的化学性质,可以作为一种灵敏的示踪剂,应用于解决一些地球化学、环境化学等方面的问题。前人对硼同位素地球化学的研究主要集中在海洋和盐湖中,咸水湖和淡水湖的研究还较少。另外,针对青藏高原中部湖泊硼同位素的研究与柴达木盆地相比,其硼同位素的研究程度相对较低,西藏湖泊硼同位素数据较零散且缺乏系统性,对硼物源的认识较笼统,且硼元素进入湖泊后的迁移和富集过程认识较粗糙。因此,为了完善和丰富西藏湖泊硼物源以及湖泊沉积演化过程中硼的迁移、富集规律,我们对青藏高原中部咸水湖兹格塘错和淡水湖错那开展了研究工作,探讨了湖泊沉积物中不同相态硼同位素组成变化特征及其控制因素。通过上述研究,本论文得到了以下几点认识:1、兹格塘错和错那湖水的物理化学性质(温度、溶解氧、pH)随深度有规律的变化,而主量离子浓度随深度没有明显的变化。兹格塘错湖水中Ca2+浓度低值表明了湖泊CaCO3沉积,K+和Na+浓度从1999至2012年减少了42%,湖泊水位上升了近二十米。兹格塘错湖水稳定同位素值比错那偏正,主要是由封闭湖泊蒸发强烈,湖水滞留时间长,补给来源不同等因素造成的。2、兹格塘错和错那河水硼含量变化范围分别为(0.19~0.59)×10-6和0.37×10-6,δ11B值变化范围分别为-1.06~4.12‰和+1.66 ‰。兹格塘错和错那湖水硼含量变化范围分别为(20.90~36.89)×10-6和(0.34~0.37)×10-6,δ11B值变化范围分别为+1.75~+2.93 ‰和-0.03~+0.09 ‰。兹格塘错泉水硼含量变化范围为0.66~0.80×10-6,δ11B值变化范围分别为-1.23~-0.09 ‰,两湖的δ11B值均表明它们的非海相来源。兹格塘错和错那湖水硼含量差别大,湖水中硼同位素组成的变化是湖水水化学变化的结果,揭示了湖水中硼同位素组成与湖水演化之间的关系。3、水溶相中兹格塘错硼含量和δ11B值与深度均表现出很好的线性相关,硼含量从底部的172.3×10-6逐渐增加到表层的418.6×10-6,δ11B值从底部890cm处的-8.2 ‰逐渐增加到表层的-3.3 ‰,分馏系数(αevaporite–brackish)变化范围为0.9893~0.9942,αevaporite–brackish与Li/Mg摩尔比的线性关系表明结晶过程中存在着硼同位素分馏,并且使固相中逐渐富集11B。错那硼含量和δ11B值变化范围分别为3.02~7.09×10-6和-22.02~-15.91 ‰,它们随深度变化受两套湖相沉积的影响,表明硼同位素组成可以用来反映陆相沉积变化。4、兹格塘错和错那沉积物酸溶相硼含量变化范围分别为(54.7~110.3)×10-6和(4.0~13.75)×10-6,δ11B值变化范围分别为-14.6~-12.4 ‰和-26.7~-21.8 ‰。兹格塘错与错那湖相沉积物酸溶相具有比水溶相更低的δ11B值,且都比湖水的δ11B值低,反映了湖水与沉积之间分馏作用的存在。兹格塘错沉积物底部及表层硼含量与δ11B值随深度变化趋势一致,表明pH值控制了硼与碳酸盐的共沉淀。对于沉积中段,硼含量与δ11B值没有明显的相关性,表明硼同位素组成的变化依赖于与碳酸盐共存的母液中硼的存在形式。错那湖两套湖相沉积中酸溶相硼含量及硼同位素组成变化趋势不一致,这表明不同地质背景下硼与碳酸盐共沉淀过程对硼同位素组成有一定影响。5、兹格塘错沉积物酸溶相硼同位素组成与碳酸盐含量低值阶段相对应,均对应了青藏高原中部全新世气候变化的几个典型的气候事件。 6、 兹格塘错和错那沉积物剖面碱熔相硼含量变化范围分别为(55.9~149.7)×10-6和(123.2~340)×10-6,δ11B值变化范围分别为-13.3~-9.6 ‰和-13.1~ -11.3 ‰。兹格塘错碱熔相中硼含量与Al、Fe、Ti含量以及K2O含量和δ11B的线性相关,从不同的角度反映了硅酸盐矿物的风化程度变化。硼同位素组成与粒度参数之间的变化特征,表明了偏负的δ11B值指示着内陆硅酸岩更强烈的风化作用。

语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.gyig.ac.cn/handle/352002/7601
专题研究生_研究生_学位论文
第一作者单位中国科学院地球化学研究所
推荐引用方式
GB/T 7714
王晓丹. 青藏高原中部湖泊硼同位素地球化学研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2017.
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青藏高原中部湖泊硼同位素地球化学研究.p(3883KB)学位论文 暂不开放CC BY-NC-SA请求全文
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