地球环境研究所通过叶蜡氢同位素耦合U-Th年代评估沉积物14C年代碳库效应
【发布时间：2022年04月07日
】【来源：中科院地球环境研究所】
湖泊、泥炭和海洋沉积物是过去全球变化研究的重要对象，这些沉积序列末次冰期以来的年代主要依赖14C测年。然而，在沉积物无法中找到陆生植物残体时，研究者只能使用总有机质作为测年材料，并普遍的将表层碳库年龄作为固定值用于整个沉积序列14C校正。由于在不同历史时期沉积物碳库存在差异，因此恒定碳库的校正方法会导致极大的年代不确定性。这种情况下，即使14C测年技术本身已具有很高的精度，但如何有效的评估沉积物的深层碳库却一直是末次冰期以来高分辨气候记录研究中棘手却无奈的问题。
近期研究认为，不同地区的古降水同位素变化具有轨道尺度上的同步性，因此通过叶蜡氢同位素和石笋氧同位素的对比，可以让长尺度的黄土和湖泊记录使用石笋的高精度U-Th年代。中国科学院地球环境研究所刘卫国团队联合国内合作者提出一种假设：如果古降水同位素在更短的时间尺度上也存在同步性变化，则同一区域中可以寻找一些具有明确年代的降水同位素同步点（In-phase points of precipitation isotopes, IPPIs），以此将沉积物的14C年代和石笋的U-Th年代对比，从而评估沉积物在历史时期这些同步点的确切碳库（图1）。 
图1 石笋氧同位素和沉积物叶蜡氢同位素古降水同位素记录分布
研究团队首先分析了已发表的亚洲石笋氧同位素记录，确认末次冰消期以来的典型事件中极值点的出现时间非常接近，可以为作为降水同位素同步点使用（图2）。研究团队又分析了16个湖泊、泥碳和海洋的叶蜡氢同位素记录，并认为沉积序列中降水同位素同步点的14C年代可以和U-Th年代相对比。对比结果显示，同步点14C年代的离散程度明显大于U-Th年代，早全新世同步点的14C年代老于U-Th年代，而在冰消期中则相近（图2）。14C年代的离散度大且偏离度不等的现象，主要代表了固定碳库校正导致的年代不确定性。
图2 石笋氧同位素同步点具有相近的U-Th年代（上图），沉积物氢同位素同步点14C年代和石笋U-Th年代的差异比较（中图和下图）
固定碳库校正所导致的年代不确定性，强烈影响着沉积序列高分辨气候解释和记录对比的可靠性。通过叶蜡氢同位素连接14C年代和U-Th年代的方法，可以有效约束碳库变化所带来的年代误差，提高沉积物14C年代序列的精准度，也为更好的使用湖泊、泥碳和海洋沉积记录开展气候环境变化集成研究提供了帮助。
该成果近日发表于Quaternary Science Reviews，王政副研究员为第一作者，刘卫国研究员和汪洪教授为共同通讯作者。研究得到中国科学院战略性先导科技专项（XDB40000000）和国家自然科学基金委的共同资助。
全文详见 Wang, Z., Zhang, F., Cao, Y., Hu, J., Wang, H., Lu, H., Dong, J., Xing, M., Liu, H., Wang, H., and Liu, W., 2022, Linking sedimentary and speleothem precipitation isotope proxy records to improve lacustrine and marine 14C chronologies: Quaternary Science Reviews, v. 282, p. 107444.
https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2022.107444
相关下载：无下载附件