吳霜

摘要：在全球氣候變化研究中，有機(jī)碳同位素具有巨大的潛力。湖泊沉積物有機(jī)碳同位素因受有機(jī)質(zhì)來(lái)源、流域自然環(huán)境等多種因素影響，導(dǎo)致其在古氣候的解釋上存在著多解性。本文整理了國(guó)內(nèi)外一些研究成果，對(duì)湖泊沉積物有機(jī)碳同位素在古氣候方面的應(yīng)用進(jìn)行了歸納論述，為利用有機(jī)碳同位素恢復(fù)古氣候提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：湖泊沉積；有機(jī)碳同位素；古氣候

1引言

近幾十年來(lái)，很多學(xué)者在利用湖泊沉積物有機(jī)碳同位素重建古氣候方面取得重要研究成果。但其與古氣候之間的關(guān)系并未形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。本文通過(guò)整理國(guó)內(nèi)外一些學(xué)者的研究成果，對(duì)湖泊沉積物中有機(jī)碳同位素在古氣候方面的應(yīng)用進(jìn)行歸納論述，旨在為利用湖泊沉積物有機(jī)碳同位素重建古氣候提供一定的參考。

2有機(jī)碳同位素的特征

湖泊沉積物有機(jī)質(zhì)來(lái)源于湖泊水生植物（包括浮游植物、挺水植物、沉水植物）和陸生植物。陸生植物可分為C3、C4和CAM類(lèi)型。C3植物δ13C的分布范圍為-24～-37‰，C4植物的δ13C分布在-9～-19‰之間，CAM植物的分布范圍在-10～-30‰之間。水生植物則相對(duì)復(fù)雜，挺水植物一般利用大氣中的CO2合成有機(jī)質(zhì)，δ13C一般在-24～-30‰之間；漂浮植物如果利用水中的溶解CO2合成有機(jī)質(zhì)，則具有和C3類(lèi)植物接近的δ13C值，如利用水中HCO3-合成有機(jī)質(zhì)，將導(dǎo)致δ13C偏高；沉水植物合成有機(jī)質(zhì)所需CO2主要來(lái)源于大氣中CO2及無(wú)機(jī)碳酸鹽的水解，這與湖水的化學(xué)性質(zhì)有關(guān)。

3有機(jī)碳同位素的古氣候指示意義

湖泊沉積物中有機(jī)碳同位素作為良好的的環(huán)境代用指標(biāo)，可以判定有機(jī)質(zhì)來(lái)源、古植被古氣候的變化。由于湖泊沉積物中有機(jī)質(zhì)來(lái)源復(fù)雜，影響有機(jī)碳同位素組成的因素眾多，針對(duì)不同的研究區(qū)，不同的學(xué)者得到的結(jié)果往往是不一致的[1，6，7]。Nakiai（1972）研究認(rèn)為有機(jī)質(zhì)的絕對(duì)含量與δ13C存在較好的正相關(guān)性，在較冷時(shí)期，δ13C值偏負(fù)；在較溫暖時(shí)期，δ13C 值偏正[7]。Stuiver（1975）對(duì)分布在不同緯度的12個(gè)湖泊沉積物有機(jī)質(zhì)13C進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)有機(jī)質(zhì)13C值具有隨緯度的升高而降低的特點(diǎn)。吳敬祿等（1996）對(duì)分布在不同緯度的江蘇固城湖、江西鄱陽(yáng)湖、內(nèi)蒙呼倫湖、貴州草海研究表明，有機(jī)質(zhì)13C值具有隨緯度增加而降低的特征，同時(shí)也認(rèn)為δ13C低值對(duì)應(yīng)冷期，δ13C高值對(duì)應(yīng)暖期。一些學(xué)者對(duì)國(guó)內(nèi)其他一些湖泊的研究也表明，δ13C低值對(duì)應(yīng)冷期，δ13C高值對(duì)應(yīng)暖期。

隨著緯度和海拔的升高，由于C4植物的生長(zhǎng)受到限制，相對(duì)來(lái)說(shuō)，C3植物的貢獻(xiàn)較大，加上冷期時(shí)湖水硬度大，水生生物主要利用水中HCO3-作碳源，暖期時(shí)湖水硬度低，水生生物主要利用水中溶解的大氣CO2作碳源，從而導(dǎo)致δ13C值偏正對(duì)應(yīng)冷期，δ13C值偏負(fù)對(duì)應(yīng)暖期[3，11]，這與Person 的研究結(jié)果一致。吳敬祿等（1996）對(duì)若爾蓋盆地有機(jī)質(zhì)δ13C研究表明，暖期時(shí)δ13C偏負(fù)；冷期時(shí)δ13C值偏正。吳健及謝遠(yuǎn)云分別對(duì)興凱湖、江漢平原江陵剖面研究也表明δ13C低值指示氣候暖濕，δ13C偏負(fù)指示氣候冷干。

也有學(xué)者研究表明，在干旱半干旱地區(qū)，湖泊中的水生植物是有機(jī)質(zhì)的主要來(lái)源，有機(jī)碳δ13C值的大小并不能反映C3和C4植物的更迭變化，而是湖泊中各種水生植物（沉水植物、挺水植物和浮游植物）所占比例的大小，進(jìn)而可以指示流域氣候的變化，即δ13C偏正表明沉水植物所占比例較大，指示湖泊水體較大，湖泊處于高水位，氣候條件較好；δ13C偏負(fù)表明挺水植物和浮游植物所占比例較大，指示湖泊水體較小，湖泊處于低水位，氣候較干。田慶春等（2016）對(duì)可可西里湖泊沉積物有機(jī)碳δ13C變化特征研究也表明這一點(diǎn)。

結(jié)論：湖泊沉積物有機(jī)碳同位素與氣候的關(guān)系存在著多解性。在利用有機(jī)碳同位素進(jìn)行古氣候研究時(shí)，首先要查明有機(jī)質(zhì)的來(lái)源，在此基礎(chǔ)上綜合考慮其他控制因素，采用多種環(huán)境代用指標(biāo)（孢粉、硅藻、植硅石等）相互對(duì)比、驗(yàn)證，并結(jié)合其他記錄，才能獲得較清晰明確的解釋?zhuān)〉昧己玫男Ч?/p>

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