我国东部泥炭沉积脂类单体氢同位素古环境意义

Previous studies confirm that the hydrogen isotope ratios of leaf wax lipids can track the isotopic signals of their source water. Herein hydrogen isotope compositions of lipids have been developed as an important paleohydrological proxy. However, to date, our knowledge about the main controls of lipid δD compositions and respond difference among different lipid groups and different sources is quite poor in the East Asian dominated regions. In this proposal, we plan to conduct monitoring in the Dajiuhu peatland, Shennongjia Forestry District, western Hubei Province, to explore the response difference among different lipid groups and different sources, with the aim to find hydrological sensitive lipid δD proxies. Based on the results of modern investigation, we will further discuss the dominant cause responding for the fluctuations of lipid hydrogen isotope compositions in the peat sequence retrieved from the Dajiuhu peat deposits, by comparing with the previous paleotemperature and paleohydrological reconstructions. Finally we will investigate the spatial difference of lipid hydrogen isotope composition by studying peat cores recovered from different regions in the monsoonal area of China.

叶蜡脂类单体氢同位素可以很好地记录源水的氢同位素组成，已经成为非常重要的陆地古水文指标之一。而目前对东亚季风区脂类尤其是微生物脂类氢同位素的主控因子，以及不同类别的脂类和不同生物来源的脂类单体氢同位素的响应差异还缺乏系统的认识。本项目以位于长江中游的神农架大九湖泥炭地为研究基地，以野外现代过程研究为主，室内模拟实验为辅，探索泥炭沉积中保存的各类脂类化合物及不同生物来源的脂类单体氢同位素对环境条件的响应差异，识别出能够灵敏地响应水文条件变化的氢同位素指标。将现代过程研究获得的认识应用于大九湖全新世以来的沉积记录中，并结合前期工作已经建立的古温度和古水文记录，探讨脂类单体氢同位素在百年-千年尺度上的古环境意义。最后，将大九湖全新世单体氢同位素记录和我国东部季风区的其他全新世泥炭单体氢同位素记录进行对比研究，总结出泥炭沉积中脂类单体氢同位素的空间差异性，探索引起差异的可能原因。

在东亚季风区，全新世古水文气候的时空格局是目前的研究热点。伴随着气相色谱-热裂解-同位素比值质谱仪（GC-TC-IRMS）的商业化及推广，脂类单体氢同位素已经发展成为一种重要的陆地古水文指标。泥炭沼泽是一种水陆过渡地带，它的发育演化过程与水文条件的变化密切相关。如果能够查明我国东部季风区泥炭沉积中保存的叶蜡烷烃单体氢同位素的古水文气候意义，就可以利用叶蜡烷烃单体氢同位素记录来探索东亚季风区的全新世水文格局。本项目在神农架大九湖泥炭地及中国的其他泥炭地开展了系统的现代过程和沉积柱研究，涵盖了降水氢同位素、土壤水氢同位素、叶片水氢同位素、植物烷烃氢同位素和泥炭烷烃氢同位素组成等主要环节。根据神农架大九湖泥炭地多年的现代过程研究数据，提出降水氢同位素组成和植被类型是影响泥炭沉积烷烃单体氢同位素组成的主要因素。根据大九湖现代过程的研究认识，对采自大九湖的ZK-5近18ka以来的正构烷烃单体氢序列进行了解译，认为该序列在响应降水同位素组成的趋势下，还受到干旱阶段蒸发加强造成的同位素分馏的影响。该单体氢结果和前期根据藿类通量重建的古水文气候结果相吻合，揭示出泥炭沉积叶蜡单体氢同位素组成的古水文气候重建方面的潜力。在百年-千年时间尺度上，目前已经发表的东北哈泥、四川红原、神农架大九湖和湖南城步十万古田等全新世泥炭烷烃单体氢序列表现出了相对一致的变化趋势，且变化幅度也相近。同大家熟知的石笋氧同位素序列相比，我国东部季风区的泥炭沉积全新世叶蜡单体氢同位素的空间分布表现出了一定的相似性，也有明显的差异。今后需要加强控制条件下成炭植物叶蜡烷烃氢同位素与环境条件的关系研究；重视泥炭藓脂类单体碳和氢同位素研究，探索这些同位素特征与泥炭藓共生微生物活动的关联；探索脂类碳和氢同位素的联合，以及多种脂类氢同位素的联合，发掘出更多的古环境和古生态信息。