青藏高原湖泊沉积物盐类矿物形成的气候阈值及其古环境意义

Saline minerals and their assemblages record the lake environment under specific climatic conditions, which is an important means of paleoenvironment research. At present, there is a lack of systematic and quantitative research on the range of physical and chemical parameters of lake water, such as salinity, ionic concentration, pH, and the relationship with climatic factors(temperature, precipitation and aridity index), which limits the application of saline minerals in quantitative reconstruction of palaeoenvironment. In this project, mineral compositions of surface sediments and the physical and chemical properties of the water from the modern lakes under the large scale climate gradient on the Tibetan Plateau will be investigated. The main physical and chemical parameters affecting the precipitation of salt minerals will be analyzed by mathematical statistics. Combined with the meteorological data such as temperature and precipitation provided by reanalysis data, the quantitative relationship between climatic factors and physical and chemical parameters of water will be established by using transformation function method, and the climatic threshold (parameter range) of saline minerals precipitation will be indirectly quantified. These findings will be applied to quantitatively reconstruct the palaeoenvironmental change of Selin Co from the LGM. The study will provide new, regional, long and high time resolution evidence for the interactions between the Indian monsoon and westerly.

盐类矿物及其组合记录了特定气候条件下的湖泊环境，是古环境研究的重要手段。目前对于盐类矿物形成时的湖水理化参数范围（如盐度、pH、离子浓度等）、以及与气候要素（降水、干燥度、温度等）的关系缺乏系统且定量的研究，限制了盐类矿物在古环境定量重建中的应用。本项目拟通过对青藏高原大尺度气候梯度下的现代湖泊表层沉积物进行盐类矿物分析，对湖泊水体进行物理化学性质分析，利用数理统计方法，分析影响盐类矿物形成的主要水体理化参数；结合再分析资料提供的温度、降水等气象资料，利用转换函数法建立气候因子与水体理化参数的定量关系，间接定量估计盐类矿物析出时的气候阈值（参数范围）；将以上发现用于定量重建色林错末次冰盛期以来的古环境变化并分析古环境意义，为季风和西风相互作用研究提供新的较长时间序列、较高时间分辨率的区域性证据。

青藏高原气候、水体物理化学性质具有显著的空间差异性，是开展影响盐类矿物形成的环境因素研究的理想区域。本项目对青藏高原87个湖泊表层沉积物矿物学进行了研究，结合湖水物理化学参数及再分析的气象资料，探讨了白云石的成因，分析了盐类矿物的分布特征。首次建立了青藏高原中西部湖泊表层沉积物的矿物-盐度转换函数，定量重建了色林错12.9 ka以来的湖水盐度变化。本项目研究表明：1、青藏高原现代湖相白云石的形成受到了湖泊蒸发作用和微生物活动的共同影响。湖水高Mg/Ca比、高盐度、高SO42-浓度及较高的pH都有利于白云石的形成。2、湖泊表层沉积物的碎屑矿物主要是石英、长石、伊利石等，碳酸盐矿物有方解石、文石、白云石、水菱镁矿、单水方解石，硫酸盐矿物有石膏、无水芒硝，以及石盐。崩错、打加芒错、莽措和越恰错没有盐类矿物的沉积。方解石和文石是分布最为广的盐类矿物，但在空间分布上没有显著的规律性。有白云石、水菱镁矿的湖泊都呈现出沿班公-改则-怒江大断裂带带状排列的特征，除拉昂错位于藏南内陆湖区外，其余有石盐沉积的湖泊大多位于沿班公-改则-怒江大断裂带沿线及以北的广大藏北北部湖区。3、矿物组合与环境因子的冗余分析表明，湖水的盐度是影响矿物组合的主要环境因子，年均温和年降水量的影响不显著。构建的矿物-盐度转换函数推导误差为12.69g/L（R2=0.59），基于此定量重建了色林错晚冰期以来湖水盐度的变化。结果表明12900 ~12000 cal. a BP、9000 ~6000 cal. a BP、2800 ~1000 cal. a BP，以及800 cal. a BP至今湖水的盐度较低，盐度相对较高的时期为12000 ~9000 cal. a BP及6000 ~3000 cal. a BP。本研究为现代湖相白云石提供了新的研究场所，对于理解白云石的成因具有重要意义。矿物-盐度转换函数的建立为湖泊古环境的定量重建提供了新方法。