華北地區(qū)石炭紀煤的δ13C特征及其古地理意義δ13CCharacteristicsofCarboniferousCoalinNorthChinaandItsPalaeogeographicImplications地質學系98級唐國軍摘要本文通過對太原西山煤田石炭系太原組剖面29個煤樣的碳同位素（δ13C）分析，該地區(qū)煤的δ13C在－22.3‰～－24.7‰之間變化，從總體上看，δ13C逐漸變正，表明氣候的變化逐漸更加不利于C3植物的生長。且這一變化趨勢與全球氣溫變化趨勢不一致，推測華北板塊當時的古地理位值逐漸向赤道靠近。太原西山煤田石炭系太原組δ13C分布非常穩(wěn)定，與華北其它地區(qū)煤的δ13C進行對比，數(shù)值均在－23.5‰左右變化，表明當時高等植物光合作用形式中C3循環(huán)占絕對優(yōu)勢。AbstractTwentynineδ13CanalysesofCarboniferouscoalsamplesinXishancoalfield,Taiyuan,arerangedfrom－22.3‰to－24.7‰.Accordingtothechangetrendofthesedata,theclimatewasgettingharderforthegrowthofC3Plants.Andthistrenddifferedfromtheglobleclimatechangethenwidely,whichcantellusthatthepalaeographicpositionofNorthChinawasbecomingnearertotheequator.ComparedwithdatafromotherregionsofNorthChina,thesedatacanalsoshowgoodcoherencesandalldataareround－23.5‰,whichcanshowthattheC3-cyclephotosythesisstyledominatesthoseoriginalplants.本一、稼導言倉全球卷變化話研究撲日益如受到查重視只，科眠學家超們采伏用各喂種地替質記引錄來溝試圖斷恢復襖古環(huán)睜境變和化。移對于算這些遲地質鴿記錄愧，按另照其壟來源柜我們紋可以鹿分為淡兩類闖：一威類為胸有機廢來源獲，如虎古哺拒乳動壤物牙澡齒（棚Wa腎ng精a惕nd絡C倡er半li醬ng浩,1炸99匹4;沙Wa攏ng蛇e丙t榜al存.,閘19秘94學）月,擦黃土剩-古鄉(xiāng)土壤非（苦Ce葡rl謹in悄g嶄et堡a揪l.曾,1開98且9,逼19裙93經;地林本蕩海等信，1享99拐2；老安芷逮生，匆19急94連；活K認o牢ch企e避t就al寸.,樓19劃92蔥;張州平中控等，右19喚98沒；王餐永吉澇等，棕20采00尊），聰沉積賊有機餐質（孤吳敬振祿等緊，1時99勾6；登沈吉蔬等，蛙19濟96衛(wèi)；張魂平中胞等，趟19教95戰(zhàn)；張盈振克址等，摸19區(qū)98飾；林堡清等蓄，2夢00烏0；淋陳踐挖發(fā)等企，1厲99怒2；逢王萬剃春等白，1幣99寸9）籃，樹病輪（覺劉文仇深等搞，1觸99濁5）柴；另今一類金為無擴機來轟源，庸如石劣筍（盒張美刺良等己，2呢00片0；煩覃嘉籃銘等炒，2形00軌0）判，冰纏芯（斷Da哈rs底qa真ar凈d,默19搬93捷）。痛通過諷對這滿些地勞質記扯錄的世碳同仆位素晴比值伴的研濱究，安可以太反演昆形成墻過程嬌中環(huán)醋境因址素的貌影響功，進煤而推掠測當鋪時古道環(huán)境持的變免化。票按光看合作些用過中程中壺C的嚷循環(huán)哪方式鍛，可爪以將學植物棋分為翻C云3挑、C距4究和C敗AM哨三種虛類群任。C奔3叔植物坐和C決4羅植物競光合備作用偶內在縮機理秩的差簡異，車導致繳其C疑同位潛素分殖餾有棍很明街顯的龍差異帆。這疑種分質餾作棍用，扮不僅粗與植本物自挖身的上性質載有關老，而角且直淚接或梁間接難地受珍到植袍物生療長期灰所處鼓環(huán)境澇狀況吊的影學響。際因此童，通留過對聞地質示記錄削的C巷同位畝素研學究，癥可以勺推斷薦出該憤時期葵植物也長生誤狀況抹，在抓一定啟程度惱上恢而復當男時的赴古環(huán)瘡境特險征。緣二、慶碳同悅位素音分餾做與光萄合作劍用喊C壽4電循環(huán)懶的發(fā)建現(xiàn)僅在僅是鳴上個鞋世紀洽下半瞎葉的陳事情鑄（續(xù)Ha臟tc朝h憑&令Sl牙ac權h爪，1拴96躁6）境，罵80關年代咱人們尊又發(fā)犁現(xiàn)C叨3澤植物救和C童4宋植物牲由于嫌光合雖作用乘機理盯差異踢而導筍致的車δ蝕13塔C值殲有明界顯的物差異懂（情Ha墨tt謙er親sl亞ey靠,1小98五2瞇）?？刂参锲忌L聲的光質合作惜用，狐實際砌是將改CO那2棒轉變旨為碳猛氫化往合物著的過拋程。筆按照伍軟硬付酸堿丹理論臨，輛C眠—名H沿鍵強幕度弱莫于它C屋—梨O腿鍵，特植物面生長抖過程汪中易拋于富尊集攤12發(fā)C，懸導致申植物繳的背δ愧13酒C惹<0善，為擇較大未的負京值，更又由馬于C載3省和C困4臂植物辟在富差集叮12適C的南強度是上的按差異喜導致瓦了它駝們橫δ結13距C值黑的差秩異。倍C杜3據(jù)植物錢的嚴δ黑13姿C在逃-2強0渡‰段到-拳32憑‰蜂之間款變化脂，平勁均約俯為-島28銅‰濟;借C藏4晌植物籍的抬δ碧13奸C則啦在-放9媽‰予到-副17旺‰列之間路變化獸，平養(yǎng)均約貼為-獵14凍‰襲(O兩'L吊ea舞ry鈔,1霜99本8;博Ba拌ll耀en關ti鈔ne歌e呆t蛋al議.,參19西98笨)活。蒼大氣鉗中的丙CO瘡2躬相對淚富集泥13犯C，盈而植訂物通腹過光該合作僅用后值有機蒙質中殺相對嘉富集帖12扛C。哲為了昏描述羅這一輪過程踏中C雨同位劫素的陪分餾朵現(xiàn)象乓，已做建立做了好盡幾種個模式唯。這脊些模登式都適注重羞這樣壤一個密事實摔：狐δ包13穴C是繼源C如O娃2購中珠δ鳳13磨C值估和葉出子生奴理過赤程的感函數(shù)標，這耗里我自們只俱介紹價Fa勢rq鉤uh漲ar傷等（載19倡89桌）建壁立的陜分餾投模式腰。舉對C模3汁植物逃:恩δ希p=緒δ隊a-任a-窄(b陳-a配)P被i/馬Pa穗；抱癢△皺＝戀δ述a-干δ竟p敢=得a蒜+(坡b-蘿a)飼Pi新/P傭a且式中幅，修δ靠p為唇C接3積植物染全木碑（或愧纖維璃素）布的碳通同位觸素組襲成耀δ民13鮮C，熊δ睛a為績大氣餅CO界2鐘的碳像同位孕素組處成梳δ輔13齊C，礦△纖為大磨氣C搶O判2苗與C總3翼植物追之間渴的碳掛同位墾素分騾餾值破，蹤△爪＝籮δ托a-死δ牛p，積a指種13著C僵O畫2羅和頁12廳C槽O瓜2姿的不勻同擴央散系稍數(shù)（艱a碰約為母4.蚊4尸‰憤）；日b指盒溶解屈CO留2灣發(fā)生主羧化遣反應秤時的饒分餾割素數(shù)進（約俱為2婆7棚‰糠）。摟P丙i句和P懲a分即別表企示在絕光合籠作用籮過程輕中，刪葉子燭細胞番內部紅和外嘗部的矮面部頁壓力剪或者愁濃度禽。瓶在自安然界歸，C耽以不據(jù)同形創(chuàng)態(tài)賦熟存于目大氣飛、大量洋和兇大陸深上。玻在C盒元素垮的流遭動過樓程和零演化何進程寬中，桑幾乎落每一柳步都傻伴隨疾著C春同位娛素的贏分餾貌（養(yǎng)Ko澤ch由，1后99驢2）很,啟下圖群簡略穿的表忽征了貍這一澆系列罪分餾埋過程腥產生素的硬δ駕13邊C值覽的變喬化情程況專(K撓oc板h紹，1回99峽2繳)考。算研究鍋表明復，C濫3怎植物蠅包括呢了所掉有不彼顧氣赤候的獸樹木鏟，幾斗乎所兆有的奉灌木極及草吊本、變高緯繳度及附高海才拔等腿由冷閱季節(jié)槍支持服的禾村本科豈植物膀及苔容草；克C煉4泄植物俗包括剪許多浩灌木鮮，溫筒暖季刮節(jié)生城長的暑禾本踐科及濫苔草拌，它崇們在勞強日盞光下陰的高侮溫環(huán)膽境中階長的輪健壯泉，而驢且在遇冷潮低濕（蓮如森族林的綱覆蓋鄰區(qū)）敲、高做緯及延高海桂拔的懸冬季貌降水薄帶能這被C財3誰植物艇代替細（張段平中意等，訴19立98近）。是這爸兩益種植悟物的自δ零13仗C值曠區(qū)間精并不查重合欣，因朝此，瓣對植拍物C慣同位呀素值賴的研析究，儀可以濾反演向當時景植物令的生跪存環(huán)卻境。羅如果物沒有慮直接括的確灶定植墨物蘿δ恐13私C值溪的樣缸品，怒也可而以用谷與植智物相辦關的滲并在盾很大無程度緞上受劍植物債δ水13視C決照定的辜其它鼓地質螺記錄繼作為施分析例對象睛，如歡古土輝壤－織黃土驗系列帆，古警哺乳項動物咽的牙芹齒，汽煤和敵沉積易有機傘質等考。獲圖1坊連分接海剩洋、種大氣塑和大駝陸碳扒同位觸素分劉餾示熟意圖斬(挨據(jù)濟Ko式ch顛,辟19訴92疤)渣設定赴海水安碳酸聚鹽與驗大氣拴CO奴2的碌平衡惠分餾撒值在帆常溫編下為活9丘‰御，大鹿氣C副O(jiān)2區(qū)與C建3植舊物之千間的哈分餾熟值為憤-1遍9.鉤5剪‰芬，植撈物與辨土壤緣碳酸紋鹽的朗現(xiàn)代廚分餾控值為炭15債％.徑但是爸，C供4虹植物磁的起遺源至謝今仍概是一襲個懸彩而未貞決的頸問題頸。研渡究成保果中燭關于差C料4鼻植物鵝的起詞源的發(fā)最早盛記錄訪可推謹至晚份中新篩世（帳Th緊om朗as錫so鋸n訪，1航98減6）罰。至怕于更皆早的勞時期風是否黃已出聲現(xiàn)了寺C個4架植物妥，還宵沒有呈確定勉。葛三、納樣品牙及分峽析技焦術：望太原箱西山見煤田罷，是卸我國漁北方到型石收炭圍—報二疊怒紀含挖煤地腸層的鞭典型覺剖面熄所在私地，怖該地隔含煤皇地層篩的沉舌積環(huán)懷境和鳳主要橡煤層咬的沉店積條鐵件，活具有板廣泛桑的代僵表性漆。根夢據(jù)對宜該煤蔥田的府含煤伶地層油、煤呈層所怪進行液的多槍學科塑、多垃手段螞的綜康合研攏究，艇確定限它是呈形成尸于濱注岸癢—僻三角竹洲斷—駐濱海礙平原塑環(huán)境蹈，而琴且是凳的三檔角洲托為主罩體的籮一套萬沉積納體系巖（潘幟隨賢侮等，姑19秀87更）。刷露天承采樣還，根欄據(jù)煤大層出顫露特享征（摘潘隨豪賢等闖，1鉗98角7）首，選吧取不蜻同層批位，觸間隔福取樣槍，共掙采樣晶29岔個。區(qū)所用溫儀器地為英趕國產炎IS昆OP摧AC寶H－涉B型釀有機警質制進樣儀股，燃越燒溫應度8兵00衣℃私，還猶原爐暴溫4賀00篩℃簽，充毛氧燃妨燒，強用H奉e氣船體作恐載氣晃，用科液氫叔冷阱幫收集徹純化幻后的傾氣忘CO磁2馬氣體世，由坡美國爪Fi些ml東i鬧ga眼n-語MA宗T2坡52尸氣體轟同位蹲素質煙譜儀體檢測析其們δ茶13油C看值。著儀器綿分析遇精度供為：鋼δ濃13安C=帖±盲0戚.1蘭‰??；型δ液18俘O=層±番0.術2‰份有機增碳的逝δ昌13芬C遣值用社下式杰計算扎：包δ尊13涼C=壘（(惱13僚C/孕12夠C)腦sa智mp基le朗/能(懲13紹C/敢12顛C在)罰PD惠B鳳—摘1）鹿×赴10蝶00稅‰轎四、諷結果湊和討竿論：校煤系果中的旬碳主疾要以萍有機捏碳（能T叉O牽C）煙和無疲機碳占（碳蓬酸巖毛中的踏碳）何的形掌式存鍬在。吃由于就生物億合成教過程營優(yōu)先堡利用喜12冰C，裹因此夾有機柏碳一仆般富熟集冤12排C，聞而無眼機碳欲（包偵括C叢O喘3聽2-嚷，H愁CO葵3構-怪和C休O躁2肅）則懶一般喪富集肅13清C。墓沉積悠巖中往的有完機碳葉和無祝機碳減的碳復同位艇素組陷成記譽錄了郵大氣穗圈、火生物更圈和塘水圈樹中碳漏循環(huán)黨的結抄果，祥它們巾與地祖質時股期生贈物的握繁盛凱與衰侵落，劇氣候宿的寒稅冷干岸燥與沒溫暖霉潮濕盤交替歌及海爬平面似升降讀密切顛相關納。沉點積巖秀中的竊有機猶碳主屠要為奶干酪葡根，家干酪調根是多生物暑有機輛質經唱成巖梯作用框形成席的縮隆聚的柄酸不漁溶物瘋。沉化積有德機質帥在埋抓藏和壯成巖大過程包中，湖碳同糧位素叛組成漿變化廊不明尿顯。鍛但在嶺熱降翅解生妄烴過曲程中駛，干瘋酪根矮隨溫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