CG:系统评估塔吉克斯坦西风区表土brGDGTs指标

发布日期:2020-10-29 字体:[ ]
  支链型甘油二烷基甘油四醚(brGDGTs)代用指标体系近年来被广泛用于古温度、古高度和干湿古气候重建。然而,该指标体系在中亚干旱区现代表土中的研究仍然较少,限制了相关指标在该地区的应用。中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心、中国科学院青藏高原研究所新生代环境团队,在塔吉克斯坦境内沿帕米尔高原西坡采集了不同海拔的表土(图1),分析了其中的brGDGTs组分分布情况并系统评估了brGDGTs指标尤其是温度指标在西风区干旱环境下的适用性。主要结果如下:
  (1)常用的brGDGTs温度指标MBT’5ME在塔吉克斯坦低海拔区域(<3.3 km)可以有效重建温度和高度,不受pH值影响(图2)。然而,该指标在高海拔区域(>3.4 km)或较低温度下出现温度高估。值得注意的是,高海拔地区一些局域的高含水率土壤中,MBT’5ME重建温度与海拔仍表现较好的相关性,尽管其重建的气温直减率偏高。总体而言,MBT’5ME有潜力被用于重建塔吉克斯坦乃至中亚干旱区的古温度和古高度,但需谨慎判断古环境条件是否适宜。
  (2)另一常用的brGDGTs温度指标MATmr先前被认为在计算中排除了6-甲基异构体组分,不受pH值的影响。然而,本研究发现塔吉克斯坦碱性土壤中MATmr重建的气温直减率明显偏低(图3),与碱性土壤中MBT的表现类似。通过对青藏高原南部表土和全球土壤数据再分析,发现MATmr在酸碱性土壤中普遍存在差异表现(图3)。进一步分析发现,MATmr计算使用的各组分丰度是相对brGDGTs总含量而言,而后者包含了受pH控制的6-甲基异构体组分,并未真正将其排除。因此可以推断,在碱性环境下应用MATmr指标可能低估古温度波动幅度;而当古pH值波动较大时,可能导致MATmr指标重建温度异常大幅波动。
  (3)BrGDGTs指标CBT5ME、IR6ME、CBT’和IBT在较为干旱的塔吉克斯坦地区仍可用于重建古pH值。
  该项研究成果以“Evaluating the potential of soil bacterial tetraether proxies in westerlies dominating western Pamirs, Tajikistan and implications for paleoenvironmental reconstructions”为题发表于国际地学期刊《Chemical Geology》,我所在读博士生陈炽皓为第一作者,白艳副研究员为通讯作者。研究得到了第二次青藏高原综合科学考察研究(2019QZKK0707)、中国科学院A类战略性先导科技专项“泛第三极环境变化与绿色丝绸之路建设”(XDA20070201)、国家自然科学基金“青藏高原地球系统”基础科学中心项目(41988101-01)和面上项目(41571014和41871023)的联合资助。
  
  图1  研究区位置和采样环境
  
  图2  塔吉克斯坦表土中MBT’5ME重建温度与高度的关系(a)及与实际年均温的关系(b)。
   
  图3  BrGDGTs温度指标MATmr在酸碱性土壤中的不同表现。(a)塔吉克斯坦;(b)青藏高原南部;(c)全球土壤。