【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所湖泊環(huán)境變化研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合德國(guó)、瑞士、英國(guó)等國(guó)科學(xué)家，在西藏納木錯(cuò)水深93米處成功獲取了鉆探深度超過(guò)400米的湖泊巖芯。這一成果創(chuàng)造了中國(guó)湖泊水上鉆探深度的新紀(jì)錄，提升了我國(guó)開(kāi)展湖泊水上鉆探的技術(shù)水平，彰顯了我國(guó)在青藏高原湖泊國(guó)際合作中的重要地位。
 

　　納木錯(cuò)位于亞歐大陸的腹地，是一個(gè)封閉的湖泊，湖面面積超過(guò)2000平方公里，海拔高度超過(guò)4700米，湖泊沉積物匯聚了流域內(nèi)巖石、土壤、植被、河流和人類活動(dòng)的相關(guān)信息。納木錯(cuò)位于西風(fēng)急流和印度季風(fēng)的交互影響區(qū)，通過(guò)獲取該區(qū)域長(zhǎng)時(shí)間、連續(xù)性好的湖泊沉積物，分析其中指示氣候與環(huán)境變化的指標(biāo)，認(rèn)識(shí)其在多個(gè)冰期和間冰期旋回中的氣候和環(huán)境條件，對(duì)于重建過(guò)去環(huán)境變化的歷史，認(rèn)識(shí)其變化規(guī)律，為未來(lái)氣候環(huán)境變化提供科學(xué)依據(jù)具有重要意義。
 

　　這次科學(xué)鉆探活動(dòng)由國(guó)際大陸科學(xué)鉆探計(jì)劃(ICDP)和中國(guó)第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究項(xiàng)目聯(lián)合支持，項(xiàng)目旨在：(1)重建青藏高原多個(gè)冰期-間冰期的長(zhǎng)期氣候變化歷史，揭示區(qū)域氣候變化規(guī)律，認(rèn)識(shí)其與全球和北半球大氣環(huán)流模式的關(guān)系；(2)闡明高海拔陸地和湖泊生態(tài)系統(tǒng)在冰期和間冰期氣候條件下的演化和彈性；(3)認(rèn)識(shí)湖泊沉積物微生物群落在多個(gè)冰期-間冰期環(huán)境中的代謝影響因素；(4)提供古地磁變化的基本觀測(cè)資料，以模擬全新世以前的古地磁磁場(chǎng)；(5)揭示青藏高原中部地區(qū)構(gòu)造位移速率的穿時(shí)變化；(6)獲得連續(xù)的冰川活動(dòng)歷史，并對(duì)冰川作用的時(shí)間尺度進(jìn)行準(zhǔn)確的年齡估計(jì)。
 

　　納木錯(cuò)的鉆探籌劃工作始于2008年對(duì)過(guò)去2萬(wàn)年的氣候變化重建研究，經(jīng)過(guò)2014年和2016年的兩次地震剖面調(diào)查，初步確認(rèn)湖泊沉積物厚達(dá)700米以上，具有深海氧同位素13階段(MIS 13)以來(lái)的連續(xù)沉積序列，并可能蘊(yùn)含冰川活動(dòng)的擾動(dòng)。該計(jì)劃于2020年得到ICDP批準(zhǔn)后，在包括中國(guó)科學(xué)家在內(nèi)的國(guó)際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)的指導(dǎo)下，通過(guò)在國(guó)內(nèi)制造穩(wěn)定抗風(fēng)的水上鉆井平臺(tái)、培訓(xùn)技術(shù)可靠的鉆探隊(duì)伍，利用ICDP長(zhǎng)期使用的鉆探設(shè)備，制訂了此次的鉆探工作計(jì)劃。此次鉆探工作于6月初開(kāi)始，至7月12日，已經(jīng)取得總長(zhǎng)度近1000米的湖泊巖芯，湖芯最深深度超過(guò)400米，已經(jīng)到達(dá)預(yù)計(jì)的MIS 11階段(距今40萬(wàn)年左右)，平均分辨率高達(dá)10年/厘米，獲得了長(zhǎng)時(shí)間、連續(xù)性、高分辨率的良好材料。
 

　　納木錯(cuò)湖泊鉆探科學(xué)家團(tuán)隊(duì)一致確定，獲得的湖芯樣品將在現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)過(guò)初步的密度和磁化率掃描后，永久保存在中國(guó)科學(xué)院青藏高原所?？蒲腥藛T將對(duì)這些樣品進(jìn)一步開(kāi)展年代確定和環(huán)境指標(biāo)的測(cè)試分析。
 

　　在年代分析方面，將采用多個(gè)測(cè)年方法實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。在最近的5萬(wàn)年，主要使用放射性14C和石英光釋光(OSL)的組合；對(duì)于超過(guò)5萬(wàn)年的沉積物，將使用長(zhǎng)石紅外激發(fā)后高溫紅外激發(fā)釋光(post-IR IRSL)方法追溯到約20萬(wàn)年；超出14C和OSL技術(shù)限制的沉積物，將結(jié)合氨基酸消旋化(AAR)、放射性元素鈾/釷比值(U/Th)和宇宙射線鈹同位素(10Be/9Be)技術(shù)，以及地磁極性、溫度年代學(xué)和旋回地層學(xué)等分析，從而獲取整個(gè)巖芯的可靠年代序列。
 

　　在氣候和環(huán)境變化指標(biāo)方面，將利用指示氣候與環(huán)境變化的代用指標(biāo)(常規(guī)地球化學(xué)指標(biāo)、花粉、生物標(biāo)志化合物、sedaDNA、環(huán)境磁學(xué)指標(biāo))重建湖泊流域的古溫度、古降水、古水位、古植被、古水生生物多樣性等變化，以及這些變化與湖盆形成和演化的構(gòu)造活動(dòng)、冰川活動(dòng)及大氣環(huán)流變動(dòng)的聯(lián)系。使用相關(guān)指標(biāo)反映湖泊的水文-氣候變化過(guò)程，特別是獲取與全新世(最近1萬(wàn)年)相似的MIS 11階段(約42-37萬(wàn)年)的間冰期記錄，將為與當(dāng)前氣候變化有關(guān)的溫暖間冰期提供一個(gè)判定依據(jù)。如，自生碳酸鹽的氧同位素(δ18O)來(lái)反映湖水同位素質(zhì)量平衡；陸地生物葉蠟的氫同位素(δ2H)來(lái)提供降水同位素組成；湖泊生物標(biāo)志化合物的GDGTs反映湖泊古溫度和古鹽度變化；沉積物和介形類微量元素地球化學(xué)來(lái)重建湖泊水文過(guò)程。
 

　　此外，使用花粉組合與已有的氣候要素轉(zhuǎn)換函數(shù)，可以重建湖泊流域的古溫度、古降水和古陸地植被組成。花粉的化學(xué)光譜將提供古UV代用指標(biāo)，一個(gè)可以與季風(fēng)歷史相結(jié)合的獨(dú)立軌道太陽(yáng)輻射記錄，而且由于UV-B是影響生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)的脅迫因子，花粉中的古UV記錄也可以反映與冰期-間冰期尺度上養(yǎng)分循環(huán)的穩(wěn)定同位素記錄。使用沉積古DNA(sedaDNA)來(lái)重建過(guò)去浮游群落的多樣性。其優(yōu)點(diǎn)是可以識(shí)別單個(gè)物種，包括那些沒(méi)有留下其他特征標(biāo)記的物種，可以用于研究全球氣候與局部環(huán)境變化的結(jié)合。從而系統(tǒng)闡述環(huán)境如何控制過(guò)去一百萬(wàn)年青藏高原高海拔生態(tài)系統(tǒng)的物種多樣性、功能多樣性和進(jìn)化；青藏高原的水生和陸生生物群落對(duì)多個(gè)冰期-間冰期的環(huán)境強(qiáng)迫有何獨(dú)立響應(yīng)；高海拔環(huán)境是否通過(guò)減少種群多樣性提高了生態(tài)系統(tǒng)對(duì)冰期極端條件的彈性適應(yīng)，但保持了個(gè)別物種譜系的壽命等。
 

納木錯(cuò)在青藏高原的位置以及與ICDP/IODP鉆探位置的相互聯(lián)系
 

自主設(shè)計(jì)的西藏納木錯(cuò)鉆探鉆井平臺(tái)，尺寸為20.3×9.8米，高2米