研究湖泊古菌、细菌四醚膜脂(GDGT)的空间分布和现代沉积过程,是确定其指标古气候意义的首要内容,在研究相对薄弱的青藏高原地区显得尤其重要。本项目拟以自然条件和研究基础较好的高原大型湖泊- - 纳木错为研究对象,查明不同水层悬浮颗粒物和不同深度表层沉积中古菌、细菌GDGT分子的水深分布规律;分析沉积物中GDGT的来源变化,揭示其环境主导因子与影响机制;并利用精确定年的短岩芯建立指标变化曲线,与近四十年来的气象资料及其它代用指标进行对比,进一步探讨GDGT指标在高原湖泊环境中的气候指示意义。
GDGT;spatial distribution;environment factors;sedimentation process;NamCo
环境代用指标的合理解释是利用湖泊沉积进行古环境变化重建的科学基础,而现代过程研究则是确认代用指标古环境意义的关键。纳木错是青藏高原上的第二大湖泊,作为一个封闭的深水湖,其独特的自然地理条件及不受人类活动干扰的特点,为开展地质微生物四醚膜脂(GDGT)的现代过程研究提供了理想的条件。本项目针对青藏高原地区湖泊GDGT现代过程研究薄弱的现状,对纳木错古菌、细菌GDGT的现代过程进行研究,研究内容包括沉积物的GDGT组成和空间分布规律;不同湖区的原位水质参数的监测;不同水层的古菌群落结构和沉积物捕集器研究;GDGT分布模式与环境变量因子间的相关关系;水下岩芯短时间尺度的横向对比等。按照项目设计,本项目系统采集了表层沉积物、土壤、河流、悬浮物和微生物滤膜样品,完成了大部分测试分析工作。结果显示,纳木错表层沉积中GDGT具有明显的水深分布模式,其总量随深度增加而增加;其组分随深度增加也明显变化,在滨岸与河口的支链类bran-GDGT较多,在水深超过40m的区域则有比较稳定的组成。原位水质参数的监测包括温度、pH值、电导率、环境光、溶解氧等,特别是温度垂向变化表明纳木错是一个双季节对流循环湖泊,在夏季具有典型的分层结构,温跃层深20-40m。水质参数、沉积物环境指标与GDGT组成的多元统计分析表明,纳木错GDGT组分的空间分布主要与水深相关,支链类bran-GDGT还与总有机碳含量相关;同时存在季节差异,夏季还与温度变化相关,说明GDGT组分变化主要影响因素是来源变化和湖泊自生iso-GDGT的沉淀。沉积物捕集器数据显示,湖水底层的沉积速率明显高于上层,中央湖盆明显低于陆源输入较多的东部小湖盆。短岩芯的210Pb测年约71yr,沉积速率约0.85mm/a。悬浮物和短岩芯的GDGT与环境指标对比将为确定GDGT指标的环境意义提供依据,有待于进一步开展研究。通过本项目的实施,对纳木错GDGT的空间分布、来源和环境影响因子有了深刻认识,这对利用GDGT相关指标开展青藏高原湖泊古环境重建奠定了重要基础。