中国南方泥炭沉积13ka以来长链正构烷烃单体碳、氢同位素组成特征及其古环境意义

发布时间：2017-12-18 16:11

  本文关键词：中国南方泥炭沉积13ka以来长链正构烷烃单体碳、氢同位素组成特征及其古环境意义

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【摘要】：中国东部全新世以来的古水文条件时空变化模式存在很大争议。一部分研究认为全新世湿度适宜期在中国东部的出现时间基本一致,集中在早全新世至中全新世。另外一些研究则认为全新世湿度适宜期在中国东部不同地区发生时间和持续时间存在明显差异。这些研究结果的差异可能源于指标的不同和气候记录空间分布的不均匀等因素。目前,长江中下游和中国南方的记录相对较少,而这些地区是研究中国东部水文时空变化的关键区域,它们直接影响水文变化的空间模式。因此,为了进一步认识中国东部水文条件的时空变化特征,需要具有较高分辨率和较精确测年的多指标记录,特别是来自中国南方的记录。泥炭沉积是第四纪古气候研究的优良载体。在我国长江中下游及以南地区,泥炭沉积零星的分布于一些中高山,其中一些泥炭连续沉积历史可以跨越整个全新世。本研究选取了中国南方两处泥炭沉积,分别是湖南城步十万古田泥炭沉积和福建屏南水竹洋泥炭沉积,开展了以长链正构烷烃单体碳、氢同位素组成为主的多指标分析。此外,还调查了水竹洋邻近的仙山牧场和天湖山湿地的现代植物(地上和地下部分)的正构烷烃分布及其单体碳、氢同位素组成作为辅助分析。基于这些分析,重建湖南十万古田和福建水竹洋的古环境变化,探讨中国南方泥炭长链正构烷烃单体碳、氢同位素组成的古环境意义,并结合已发表的中国东部古气候记录,进一步探讨中国东部13ka BP以来古水文条件的时空演化模式。本论文主要取得以下几方面进展和认识:1.湖南十万古田泥炭正构烷烃碳数分布范围为C23~C33,主峰碳数为C29,具有明显的奇偶优势。这样的正构烷烃分布模式表明十万古田正构烷烃主要来自于高等植物的贡献。正构烷烃δ~(13)C值表明C3植物为主要来源。福建水竹洋正构烷烃碳数分布范围为C23~C33,主峰碳数为C25,并含有较高含量的C24和C29正构烷烃,奇偶优势不明显。其中C23~C26正构烷烃有共同的来源,而C27~C33正构烷烃有相同的来源。水竹洋植物大化石分析结果表明植物残体绝大部分来自莎草科植物,小部分来自木本植物,无泥炭藓的贡献。正构烷烃δ~(13)C值表明C3植物为主要来源。2.福建仙山牧场和天湖山湿地现代植物的地上部分(叶和茎)整体上比地下部分(根)正构烷烃总含量更高,碳链更长,并且具有更明显的奇偶优势。此外,这些植物地下部分正构烷烃δD值整体上比地上部分正构烷烃δD值偏正,可能是由于光合作用器官(如叶)和非光合作用植物器官(如根)合成正构烷烃利用的NADPH来源不同。这些植物正构烷烃δ~(13)C值在地上部分或者地下部分没有呈现显著差别。3.湖南十万古田9ka BP以来古环境变化分为三个阶段:9-5ka BP,气候暖湿,对应全新世适宜期;5-1.8ka BP,气候凉干,为过渡期;1.8-0.3ka BP,气候冷干。其中最明显的气候变化发生在1.8 ka BP。福建水竹洋13ka BP以来古水文变化分为四个阶段:13.1-10.7 ka BP,气候湿润;10.7-8.6 ka BP,气候偏干;8.6-4.1ka BP,全新世湿度适宜期;4.1-2.5ka BP,气候逐渐转干。此外,水竹洋地区的温度变化和湿度变化不同步,温度变化先于湿度的变化。4.湖南十万古田长链正构烷烃δ~(13)C值主要反映相对湿度的变化。气候越干,长链正构烷烃δ~(13)C值越偏正;气候越湿润,长链正构烷烃δ~(13)C值越偏负。福建水竹洋δ~(13)CC25值主要受控于植物来源的变化。在湿润条件下,少量水生植物的贡献或者来自周围山地的木本植物的贡献可能导致δ~(13)C值偏正。湖南十万古田泥炭长链正构烷烃δD主要记录的是降雨的δD信号。福建水竹洋泥炭δDC25记录对当地植被变化和水文条件变化响应不灵敏,但是很好的响应了北大西洋IRD事件,表明北半球高纬度气候过程对东亚季风环流的重要调控作用。5.新仙女木时期和中全新世,中国东部季风区呈现了不同的水文条件空间变化模式。表明不同气候背景下,各个地区水文条件的控制因素有所不同。在新仙女木时期,内陆季风区主要受到西太平洋暖池海水表面温度和西太平洋副亚热带高压位置变化的控制,由北部到中部到南部,呈现“干-湿-干”的气候模式。而沿海地区主要受到温度控制的蒸发作用的影响,呈现统一的湿润气候。在中全新世,中国东部地区主要受到西太平洋暖池海水表面温度和西太平洋副亚热带高压位置变化的控制,由北部到中部到南部,呈现“湿-干-湿”的气候模式。东北地区对赤道太平洋温度梯度响应不灵敏,主要受日本海和鄂霍茨克海海水表层温度控制。此外,不同记录的干湿变化在时间上不同步呈现明显的时间差异。
【学位授予单位】：中国地质大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P597;P532

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