末次冰盛期以来西峰黄土-古土壤支链GDGTs生物标记物综合研究

The newly proposed MBT and CBT records (methylation index of branched tetraethers and cyclization of branched tetraethers), based on the bacterial membrane lipids, are the important continental paleoclimate reconstruction proxies. However, the newly described 6-methyl-br-GDGTs introduced scatter in the original MBT'/CBT-MAT calibration and caused a dependence on soil pH of the MBT'. Therefore, it is very necessary to reevaluate their environmental significances both in methodology and in mechanism. In this study, methodologically, we will optimize experimental conditions (column selection screening (canyon, silica, amino-based columns) or column coupling) to achieve better separation of brGDGT isomers. Mechanismly, we will investigate the detail structures of brGDGTs to shed light on the environmental significance of brGDGTs. We will obtain cleaner brGDGT fractions using semi-preparative HPLC and identify them by GC-MS and NMR after chemical cleavage of the ether bonds. Lastly, we will conduct a case study on the effect of 6-methyl-br-GDGTs on paleoclimate reconstruction using a Xifeng loess-paleosol sequence since the Last Glacial Maximum. Our results will be helpful for better understanding of brGDGTs' geochemical process, environmental implications and application scope.

GDGTs是近年来黄土-古土壤古气候特别是古温度和古pH重建的新的重要代用指标。然而，最近新发现的6-甲基支链GDGT实质性的影响了该类化合物古气候指标的环境指示意义，错误的导致了土壤pH值与MBT'的相关性。因此，有必要从方法和机制上对黄土-古土壤中支链GDGTs生物标记物进行综合研究，进一步明确他们所包含的环境信息。本项研究，拟首先开展方法学研究，进一步优化支链GDGTs异构体的分离分析条件。随后，通过对黄土-古土壤支链GDGTs详细结构的解析，加深其对气候变化响应机制的理解，并探讨可能的新环境指标。拟运用半制备液相色谱技术，获取较高纯度支链GDGTs，并经化学裂解和GC-MS, NMR确认其结构。最后，以末次冰盛期以来西峰黄土-古土壤为例，考察新支链GDGTs异构体对重建古温度，古pH的影响，探讨新的环境指标，为黄土-古土壤基于GDGTs的古气候重建提供必要的理论依据和技术支撑。

支链GDGTs是近年来陆地，海洋以及湖泊古气候重建的新的重要代用指标。本项目以蓝田，西峰以及洛川等经典黄土-古土壤剖面为基础，系统研究了GDGTs及其单体碳同位素对陆地古气候重建的指示意义，取得了一系列创新性成果。(1)建立了6-甲基支链GDGTs检测方法，发现了新的化合物线索，考察了不同的温度矫正方程对温度重建结果的影响。(2) 建立首条黄土剖面GDGTs单体碳同位素变化曲线，初步研究了GDGTs单体碳同位素的地球化学意义，提出支链GDGTs单体碳同位素更加灵敏的反映了区域的古植被以及古季风降雨信息，有望作为黄土高原灵敏的古植被以及古降雨的代用指标。(3) 高分辨重建了西峰黄土剖面60kyr以来的古温度变化,并与其他黄土剖面进行了对比，发现西峰黄土剖面记录的陆地开始升温时间均超前于同剖面磁化率记录的夏季风加强时间，也与海洋温度记录明显不一致。空间上看，这种提前升温的现象自黄土高原东南向西北逐渐明显，与受夏季风降水影响的植被覆盖率的下降相对应。结合原位地表温度测量以及现代气象观测记录，提出下垫面植被对过去陆地地表温度具有重要的调控作用。以上研究丰富了GDGTs指标的理解，加深了陆地古气候变化机制的理解。