共和盆地更尕海現(xiàn)代碳酸鹽碳氧同位素變化及其環(huán)境意義

1、共和盆地更尕?，F(xiàn)代碳酸鹽碳氧同位素變化及其環(huán)境意義長期以來,湖泊沉積碳酸鹽碳、氧同位素(6 ¹³Ccarb、6 18Ocarb)被廣泛運(yùn)用到過去氣候環(huán)境變化的重建研究中。然而，由于6¹³Ccarb和6 18Ocarb影響因素與過程的復(fù)雜性，針對碳酸鹽穩(wěn)定同位素記錄氣候變化的理解往往是經(jīng)驗(yàn)性的。研究湖泊不同類型碳酸鹽穩(wěn)定同位素的變化及其對湖泊內(nèi)和流域過程的響應(yīng) , 對于揭示其氣候環(huán)境指示意義具有重要作用。更尕海位于青藏高原東北部共和盆地 , 為一淺水草型湖泊, 沉積環(huán)境穩(wěn)定, 水文循環(huán)簡單, 流域人類活動

2、較少。該湖賦存有不同類型的現(xiàn)代碳酸鹽, 是開展碳酸鹽碳氧同位素變化及其影響因素研究的理想地點(diǎn)。2012年 5月至 2015年 9月 , 定位監(jiān)測了夏半年(5-9 月)更尕海不同地點(diǎn)湖水理化性質(zhì)(溫度、溶解氧、酸堿度)。實(shí)驗(yàn)分析了流域內(nèi)水體離子含量、溶解無機(jī)碳(DIC)含量、氫氧同位素和DIC碳同位素(6 ¹³CDIC)。同時(shí),分析了輪藻(Chara spp.)結(jié)殼(stem encrustations ) 、軟體動物殼體(mollusc shell )和水體捕獲沉積物等碳酸鹽樣品碳氧同位素組成以及不同沉水植物有機(jī)質(zhì)碳同位素(6 <sup>

3、;13</sup>Corg)組成。結(jié)合流域氣象觀測數(shù)據(jù), 探討了更尕海流域水體水化學(xué)特征及其控制因素以及湖泊內(nèi)不同類型現(xiàn)代碳酸鹽碳氧同位素及不同類型沉水植物6¹³Corg 變化與湖泊水環(huán)境和流域氣候環(huán)境的聯(lián)系, 對其可能的氣候環(huán)境指示意義進(jìn)行了討論。主要結(jié)論如下:1. 更尕海流域泉水、河水陽離子以Ca2+-Na包主，為流域風(fēng)化作用所貢獻(xiàn)；陰離子以HCO3為主，主要來源于土壤呼 吸產(chǎn)生的CO2W流域風(fēng)化作用。湖水陽離子以Na叨主，陰離子以Cl-為主，其含量變化主要受入湖泉水水化 學(xué)特征、湖泊內(nèi)蒸發(fā)作用的影響；水生植物的光合作用導(dǎo)致湖水中

4、Ca2餅口 HCO3- 含量偏低。2.更幫海湖水DIC碳同位素(6 ¹³CDIC-L)的變化主要受 入湖泉水DIC碳同位素組成(6 ¹³CDIC-I)的影響，反映了流域碳源 的動態(tài)變化。湖泊內(nèi)水生植物光合作用導(dǎo)致6 ¹³CDIC-L季節(jié)性偏正,然而， 沉水植物光合作用也可導(dǎo)致碳酸鹽快速沉積，結(jié)殼碳同位素(6 ¹³Cencrust) 季節(jié)性偏負(fù)可能與碳酸鹽沉積“動力效應(yīng)( kinetic effect )”有關(guān)，從

5、而使得6 ¹³Cencrust并不完全響應(yīng)于6 ¹³CDIC-L的變化。年際尺度上，殼體碳同位素(6 ¹³Cshell)變化主要受 6 ¹³CDIC-L 的影響。6 ¹³Cencrust 整體較 6 ¹³Cshell 偏正，可能與植 物“微環(huán)境效應(yīng)”及殼體“生命效應(yīng)”有關(guān)。3.湖水氧同位素(6 18OD組成主 要響應(yīng)于入湖

6、泉水氧同位素(6 18OI)的變化。輪藻結(jié)殼氧同位素(6 18Oencrust)季節(jié)性偏負(fù)與“動力效應(yīng)”有關(guān)。年際 尺度上，殼體氧同位素(6 180shell )的變化主要受6 18OI的影響。6 180encrust整體上較6 180shell偏負(fù)，可能與“動力效應(yīng)”及不同碳酸鹽 組成的“礦物效應(yīng)”有關(guān)。4.更幫海湖泊軟體動物殼體與湖水 DIC碳同位素、氧 同位素之間的非平衡分餾程度較小, 能夠記錄其生命期內(nèi)湖水碳氧同位素組成的總體狀況。6 ¹³Cshell反映了流域碳源的動態(tài)變化，6 180shell反映了流 域降水氧同位素組成及其相關(guān)的大氣環(huán)流形勢的變化。然而, 結(jié)殼碳氧同位素與湖水之間存在顯著的非平衡分餾效應(yīng), 反映了湖泊內(nèi)“微環(huán)境效應(yīng)”和“動力效應(yīng)”的影響 , 因此結(jié)殼碳氧同位素并不能用來指示湖水同位素組成的變化。5.輪藻光合作用效率高，導(dǎo)致其有機(jī)質(zhì)碳同位素(-18.6-14.0%)較維管束植物 (如眼子菜( Potamogeton pectinatus ) 和狐尾藻 ( Myriophyllum spicatum ) )(-14.9-