中国黄土高原沉积物稳定碳同位素指标在古植被环境研究中的进展

摘要

重建古植被、古气候演化历史一直是地质学领域的研究热点,恢复晚新生代以来古植被环境变化不仅可以加深气候驱动机制的理解,而且可以更准确地预测未来气候变化趋势.黄土沉积中不同载体(如土壤总有机碳、次生碳酸盐、正构烷烃和黑碳等)的稳定碳同位素组成响应植被和气候变化,被广泛应用于古植被环境研究.然而,黄土沉积中不同碳同位素组成的影响因素复杂等又在一定程度上限制了指标的准确性及不同指标间的相互印证.分析中国黄土高原22个典型沉积剖面约2500个样品的总有机碳稳定碳同位素(δ13CTOC)与磁化率数据表明,二者具有复杂的时间、空间特征.约100 ka以来,绝大部分剖面δ13CTOC与磁化率的相关性较好,指示夏季风强盛时C4植物增多.但在更长时间尺度上,要充分考虑δ13CTOC分馏和区域气候差异的影响.空间演化上,现代季风-非季风区分界线附近的剖面δ13CTOC与磁化率的相关性极高(R2＞0.7,p＜0.001),可能指示该区域植被对季风强弱变化十分敏感.综合对比灵台、蓝田、白水等6个剖面的次生碳酸盐碳同位素记录(δ13CPC),将该指标用于黄土高原地区古植被比例重建时,首先要修正大气CO2的影响,也可利用黄土序列δ13CPC记录来进行重建古大气pCO2等新的研究.目前,正构烷烃单体碳同位素(δ13Cn-alkanes)相关记录较少,研究发现该指标可较好地指示植被演化,渭南剖面的δ13Cn-alkanes记录呈现出与古温度、古降水等气候指标较好的一致性,但样品提取困难也阻碍了δ13Cn-alkanes的深入研究.黑碳稳定碳同位素(δ13CBC)更多反映的是燃烧植被信息,在以草本和灌木植被类型为主的区域与δ13CTOC记录更为一致,可以较为准确地指示生长植被类型的变化.