青藏高原库赛湖年纹层沉积记录的晚全新世高分辨率古地球磁场长期变化及“碳库效应”校正初探

There are plenty of lakes on the Tibetan Plateau, however, most of these lakes are lack of terrestrial plant residues, and 14C dating using authigenic organic matters are usually compromised by 14C reservoir effect. Paleomagnetic secular variation (PSV) can be used to establish the isochronous stratigraphic frameworks for lake sediments within the millennial scale, supplementing certain defects of 14C dating. This study will establish high-resolution PSV (inclination and declination) in the Tibetan Plateau using sediments of a varved lake located in the north of the Tibetan Plateau by means of principal component analysis of the characteristic remanent magnetization (ChRM) acquired through stepwise alternating field demagnetization of the natural remanent magnetization (NRM), obtain the paleomagnetic chronology of kusai lake sediments via comparison among PSV records in east Asia, correct the 14C reservoir effect by comparing the paleomagnetic chronology with that established by 210Pb/137Cs, AMS 14C and varve dating, and provide scientific bases for the establishment of regional PSV master curve and correction of 14C reservoir effect for lake sediments utilizing paleomagnetic method in the Tibetan Plateau.

青藏高原湖泊众多，但大多数湖泊缺乏陆源植物残体，自生有机质的14C测年往往又受“碳库效应”的影响。古地球磁长期变化可能用于建立湖泊沉积物千年尺度以内的等时地层格架，以补充14C定年的某些缺陷。本研究将利用青藏高原北部的库赛湖年纹层沉积，通过沉积物天然剩磁(NRM)经过逐步交变退磁后得到的特征剩磁(ChRM)的主成分分析，建立起青藏高原地区高分辨率的古地球磁场长期变化(磁倾角和磁偏角)，通过区域古地球磁场长期变化记录间的对比，确定库赛湖沉积物的古地磁年代标尺，结合由210Pb/137Cs、AMS 14C和纹层计年建立的年代标尺，进行库赛湖沉积物14C年代“碳库效应”的校正，探讨晚全新世库赛湖沉积物“碳库年龄”随时间的变化，为青藏高原地区区域古地球磁场长期变化主曲线的建立，以及该地区湖泊沉积物利用古地磁手段进行“碳库效应”的校正研究提供科学依据。

重建全球范围内不同区域高分辨率的古气候演化记录是目前古气候研究的重要方向之一。湖泊沉积物是高分辨率古气候演化记录重建的重要载体。青藏高原上的湖泊众多，然而其中的大多数都缺乏陆源植物残体，而自生有机质的14C测年往往又受到“碳库效应”的影响，这给青藏高原地区以湖泊沉积物为载体的高分辨率古气候重建工作带来了困难。古地球磁长期变化可以用于建立湖泊沉积物千年尺度以内的等时地层格架，以补充14C定年的某些缺陷。然而，可靠的古地磁场长期变化记录仍然需要可靠绝对年代标尺的约束。年纹层发育湖泊沉积物的固有属性使它具有提供独立、精确和高分辨率绝对年代标尺的能力，这给建立具有精确年代控制的古地磁场长期变化记录提供了绝佳的机会。库赛湖是位于青藏高原北部可可西里自然保护区内的一个年纹层发育湖泊，本项目的研究对象为其全新世晚期以来的沉积物。首先，申请人通过210Pb/137Cs和AMS14C测年以及年纹层计数建立了库赛湖沉积物全新世晚期以来两套相互独立的绝对年代标尺——放射性年代标尺和纹层年代标尺。然后，通过环境磁学和古地磁分析，确定了库赛湖沉积物中的主要磁性矿物为原生磁铁矿和赤铁矿，次生磁性矿物对沉积物磁性特征的影响非常微弱，并以纹层年代标尺为基础重建了青藏高原北部全新世晚期以来的古地磁场长期变化记录。尽管存在着一定的相位差，库赛湖沉积物的磁倾角记录与青藏高原上的纳木错、塔若错、当惹雍错和东亚古地磁场长期变化集成的磁倾角记录都显示出了极为相似的变化模式，而磁偏角记录却没有明显的可比性，说明磁倾角记录可靠地反映了青藏高原的区域地磁场变化特征，更适合作为未来建立青藏高原地区古地磁场长期变化主曲线的数据源。我们认为库赛湖与纳木错、塔若错和当惹雍错在磁倾角记录之间的相位差是由14C测年“碳库效应”造成的。库赛湖沉积物磁倾角记录为青藏高原地区无年纹层发育湖泊沉积物“碳库效应”的校正提供了依据。