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古环境研究的重要手段之一-岩芯

发布时间:2020-12-10浏览:1144

       地球,我们四十多亿岁的母亲,自出生来岁月更迭,历经沧海桑田。在此过程中,地球是处于一个什么样的环境下呢?恐龙时代的地球和现在的地球有什么不同吗?地球环境演变的过程是什么样子的呢?其实大自然早已经将这些情况通过记录员--岩芯一一记录在册。

       通过研究岩芯,可以使我们掌握以往的环境变化,同时也可对我们现在的环境提供指导意义。元素地球化学是目前古环境研究的重要手段之一。

1. 日本海沉积物组分变化与D-O事件的对应

D-O旋回是目前科学界研究的一个热点。格陵兰地区在末次冰期内的存在千年级的大幅度的冷暖变化,每一个暖期后面紧跟着一个冰期。

科研学者通过研究日本海沉积物的组分变化与D-O循环的对应情况来分析这一现象。

该岩芯中部呈深色层与浅色层交替的纹理发育现象,经测试发现,深色层是陆源碎屑沉积,浅色层是海洋钙质沉积。经对比发现深色层与暖期对应,浅色层与冰期对应。在暖期由于中国东部河流输入的供给,经中国东海沿岸流的作用,陆源沉积物的增加。而冰期正好相反。进而推测D-O旋回可能也与东亚季风有密切关系。而我国处于东亚季风的控制之下,对研究我国其他地区的古环境也有指导意义。

2. 布雷曼湖岩芯----阿尔卑斯山脉过去4000年的环境变化与人类活动记录

从布雷曼湖岩芯获取的信息,反映了过去4000年的气候变化,其中的一些突变还反映了人类活动的迹象。

一些元素的比值可作为评估环境的一种代理指标,对岩芯BRA03-1 Ca/Rb和Fe/Rb的扫描结果来看,深色层对应的高比值意味着该段岩芯沉积物粒径较大,是在较平静的湖泊沉积环境下形成的,而浅色的岩芯段代理指标比值低,沉积物粒径较小,解读为夏季的冰雪融水注入。

在元素浓度图中,Pb与Fe存在着两个突变点,对应沉积年代,正好发生在距今3770年-距今3870年的早青铜时代和公元115至330年的罗马文明时代。这也与一些学者分析的这两个时代该地区存在着的采矿活动相吻合。

 

在岩芯BRA03-3中发现了137Cs和241Am的异常峰值,分别发生在1963年与1986年,关联近代的核,推断出分别对应的是1963年的北半球大气核试验与1986年的切尔诺贝利核反应堆事故。

注:1963年美苏英三国签订《部分禁止核试验条约》禁止在大气、外太空及水体中开展核试验。在此前的频繁核试验中,在大气及水体中监测的放射性物质在1963年。

3.岩芯扫描利器---Cox Itrax Corescanner

岩芯记录的信息被我们的科研学者“翻译”成各种有意义,让我们了解我们地球母亲所经历的的变迁历程,但翻译需要岩芯提供的原始数据信息,这就需要借助岩芯数据的提取工具---Cox Itrax Corescanner。

Itax特点

·  X射线荧光分析(μ- XRF analysis),提供铝以上的多种元素的浓度分布数据(Al-U)

·  X射线照像分析(μ- radiography),用于分层序列结构成像,提供密度数据

·  数码光学相机,提供样高分辨率光学表面扫描,可实现磁化率、颜色光谱测试

·  X射线源大-3KW

·  样品长可达1.8米,样品有圆柱状,平面状,U形样品

·  进样速度从1cm到20μm可调

·  扫描光斑大小为0.2×4mm,打描速度为2s/spot

·  XRF灵敏度达ppm级

·  X射线成像分辨率小于20×20μm,扫描速度为1s/spot

·  自动运行,无人值守

·  非接触式分析,不破环样

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