共和盆地更尕海现代碳酸盐碳氧同位素变化及其环境意义

1、共和盆地更尕海现代碳酸盐碳氧同位素变化及其环境意义长期以来,湖泊沉积碳酸盐碳、氧同位素(S ¹³Ccarb、S 180carb) 被广泛运用到过去气候环境变化的重建研究中。然而，由于S¹³Ccarb和S 18Ocarb影响因素与过程的复杂性,针对碳酸盐稳定同 位素记录气候变化的理解往往是经验性的。研究湖泊不同类型碳酸盐稳定同位素的变化及其对湖泊内和流域过程的响 应, 对于揭示其气候环境指示意义具有重要作用。更尕海位于青藏高原东北部共 和盆地,为一浅水草型湖泊 ,沉积环境稳定 ,水文循环简单,流域人类活动

2、较少。该湖赋存有不同类型的现代碳酸盐 , 是开展碳酸盐碳氧同位素变化及其影响 因素研究的理想地点。 20 1 2年5月至20 1 5年9月,定位监测了夏半年( 5-9 月) 更尕海不同地点湖水理化性质(温度、溶解氧、酸碱度) 。实验分析了流域内水体离子含量、溶解无机碳(DIC)含量、氢氧同位素和DIC 碳同位素(S ¹³CDIC)。同时,分析了轮藻(Chara spp.)结壳(stem encrustations )、软体动物壳体( mollusc shell )和水体捕获沉积物等碳酸盐 样品碳氧同位素组成以及不同沉水植物有机质碳同位素 (S &l

3、t;sup>13</sup>Corg) 组成。结合流域气象观测数据 , 探讨了更尕海流域水体水化学特征及其控制因素以 及湖泊内不同类型现代碳酸盐碳氧同位素及不同类型沉水植物S ¹³Corg 变化与湖泊水环境和流域气候环境的联系 , 对其可能的气候 环境指示意义进行了讨论。主要结论如下 :1. 更尕海流域泉水、河水阳离子以 Ca2+-Na+为主,为流域风化作用所贡献；阴离子以HC03为主,主要来源于土壤呼吸产生的CO2和流域风化作用湖水阳离子以Na+为主,阴离子以Cl-为主,其含量变化主要受入湖泉水水化 学特征、湖泊内蒸发作用的影响

4、；水生植物的光合作用导致湖水中 Ca2+和HC03- 含量偏低。2.更尕海湖水DIC碳同位素(S ¹³CDIC-L)的变化主要受 入湖泉水DIC碳同位素组成(S ¹³CDIC-I)的影响,反映了流域碳源 的动态变化。湖泊内水生植物光合作用导致S ¹³CDIC-L季节性偏正,然而, 沉水植物光合作用也可导致碳酸盐快速沉积 , 结壳碳同位素 (S ¹³Cencrust) 季节性偏负可能与碳酸盐沉积“动力效应( kin

5、etic effect )”有关，从而使得S ¹³Cencrust并不完全响应于S ¹³CDIC-L的变化。年际尺度上,壳体碳同位素(S ¹³Cshell)变化主要受S ¹³CDIC-L 的影响。S ¹³Cencrust 整体较 S ¹³Cshell 偏正,可能与植 物“微环境效应”及壳体“生命效应”有关。3.湖水氧同位素

6、(S 18OL)组成主 要响应于入湖泉水氧同位素(S 1801 )的变化。轮藻结壳氧同位素(S 18Oe ncrust)季节性偏负与“动力效应”有关。年际 尺度上,壳体氧同位素(S 18Oshell )的变化主要受S 18OI的影响。S 18Oencrust整体上较S 18Oshell偏负,可能与“动力效应”及不同碳酸盐 组成的“矿物效应”有关。4.更尕海湖泊软体动物壳体与湖水 DIC碳同位素、氧 同位素之间的非平衡分馏程度较小 , 能够记录其生命期内湖水碳氧同位素组成的 总体状况。S ¹³Cshell 反映了流域碳源的动态变化 , S 18Oshell 反映了流 域降水氧同位素组成及其相关的大气环流形势的变化。然而 , 结壳碳氧同位素与 湖水之间存在显著的非平衡分馏效应 , 反映了湖泊内“微环境效应”和“动力效 应”的影响 , 因此结壳碳氧同位素并不能用来指示湖水同位素组成的变化。5.轮藻光合作用效率高,导致其有机质碳同位素(-18.6-14.0 %。)较维管束 植物(如眼子菜(Potamogeton pectinatus )和狐尾藻(Myriophyllum spicatum )(-14.9-