【儀表網 研發(fā)快訊】近日，中國科學院青藏高原研究所湖泊環(huán)境變化研究團隊聯合德國、瑞士、英國等國科學家，在西藏納木錯水深93米處成功獲取了鉆探深度超過400米的湖泊巖芯。這一成果創(chuàng)造了中國湖泊水上鉆探深度的新紀錄，提升了我國開展湖泊水上鉆探的技術水平，彰顯了我國在青藏高原湖泊國際合作中的重要地位。
 

　　納木錯位于亞歐大陸的腹地，是一個封閉的湖泊，湖面面積超過2000平方公里，海拔高度超過4700米，湖泊沉積物匯聚了流域內巖石、土壤、植被、河流和人類活動的相關信息。納木錯位于西風急流和印度季風的交互影響區(qū)，通過獲取該區(qū)域長時間、連續(xù)性好的湖泊沉積物，分析其中指示氣候與環(huán)境變化的指標，認識其在多個冰期和間冰期旋回中的氣候和環(huán)境條件，對于重建過去環(huán)境變化的歷史，認識其變化規(guī)律，為未來氣候環(huán)境變化提供科學依據具有重要意義。
 

　　這次科學鉆探活動由國際大陸科學鉆探計劃(ICDP)和中國第二次青藏高原綜合科學考察研究項目聯合支持，項目旨在：(1)重建青藏高原多個冰期-間冰期的長期氣候變化歷史，揭示區(qū)域氣候變化規(guī)律，認識其與全球和北半球大氣環(huán)流模式的關系；(2)闡明高海拔陸地和湖泊生態(tài)系統(tǒng)在冰期和間冰期氣候條件下的演化和彈性；(3)認識湖泊沉積物微生物群落在多個冰期-間冰期環(huán)境中的代謝影響因素；(4)提供古地磁變化的基本觀測資料，以模擬全新世以前的古地磁磁場；(5)揭示青藏高原中部地區(qū)構造位移速率的穿時變化；(6)獲得連續(xù)的冰川活動歷史，并對冰川作用的時間尺度進行準確的年齡估計。
 

　　納木錯的鉆探籌劃工作始于2008年對過去2萬年的氣候變化重建研究，經過2014年和2016年的兩次地震剖面調查，初步確認湖泊沉積物厚達700米以上，具有深海氧同位素13階段(MIS 13)以來的連續(xù)沉積序列，并可能蘊含冰川活動的擾動。該計劃于2020年得到ICDP批準后，在包括中國科學家在內的國際科學家團隊的指導下，通過在國內制造穩(wěn)定抗風的水上鉆井平臺、培訓技術可靠的鉆探隊伍，利用ICDP長期使用的鉆探設備，制訂了此次的鉆探工作計劃。此次鉆探工作于6月初開始，至7月12日，已經取得總長度近1000米的湖泊巖芯，湖芯最深深度超過400米，已經到達預計的MIS 11階段(距今40萬年左右)，平均分辨率高達10年/厘米，獲得了長時間、連續(xù)性、高分辨率的良好材料。
 

　　納木錯湖泊鉆探科學家團隊一致確定，獲得的湖芯樣品將在現場經過初步的密度和磁化率掃描后，永久保存在中國科學院青藏高原所。科研人員將對這些樣品進一步開展年代確定和環(huán)境指標的測試分析。
 

　　在年代分析方面，將采用多個測年方法實現這一目標。在最近的5萬年，主要使用放射性14C和石英光釋光(OSL)的組合；對于超過5萬年的沉積物，將使用長石紅外激發(fā)后高溫紅外激發(fā)釋光(post-IR IRSL)方法追溯到約20萬年；超出14C和OSL技術限制的沉積物，將結合氨基酸消旋化(AAR)、放射性元素鈾/釷比值(U/Th)和宇宙射線鈹同位素(10Be/9Be)技術，以及地磁極性、溫度年代學和旋回地層學等分析，從而獲取整個巖芯的可靠年代序列。
 

　　在氣候和環(huán)境變化指標方面，將利用指示氣候與環(huán)境變化的代用指標(常規(guī)地球化學指標、花粉、生物標志化合物、sedaDNA、環(huán)境磁學指標)重建湖泊流域的古溫度、古降水、古水位、古植被、古水生生物多樣性等變化，以及這些變化與湖盆形成和演化的構造活動、冰川活動及大氣環(huán)流變動的聯系。使用相關指標反映湖泊的水文-氣候變化過程，特別是獲取與全新世(最近1萬年)相似的MIS 11階段(約42-37萬年)的間冰期記錄，將為與當前氣候變化有關的溫暖間冰期提供一個判定依據。如，自生碳酸鹽的氧同位素(δ18O)來反映湖水同位素質量平衡；陸地生物葉蠟的氫同位素(δ2H)來提供降水同位素組成；湖泊生物標志化合物的GDGTs反映湖泊古溫度和古鹽度變化；沉積物和介形類微量元素地球化學來重建湖泊水文過程。
 

　　此外，使用花粉組合與已有的氣候要素轉換函數，可以重建湖泊流域的古溫度、古降水和古陸地植被組成。花粉的化學光譜將提供古UV代用指標，一個可以與季風歷史相結合的獨立軌道太陽輻射記錄，而且由于UV-B是影響生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)的脅迫因子，花粉中的古UV記錄也可以反映與冰期-間冰期尺度上養(yǎng)分循環(huán)的穩(wěn)定同位素記錄。使用沉積古DNA(sedaDNA)來重建過去浮游群落的多樣性。其優(yōu)點是可以識別單個物種，包括那些沒有留下其他特征標記的物種，可以用于研究全球氣候與局部環(huán)境變化的結合。從而系統(tǒng)闡述環(huán)境如何控制過去一百萬年青藏高原高海拔生態(tài)系統(tǒng)的物種多樣性、功能多樣性和進化；青藏高原的水生和陸生生物群落對多個冰期-間冰期的環(huán)境強迫有何獨立響應；高海拔環(huán)境是否通過減少種群多樣性提高了生態(tài)系統(tǒng)對冰期極端條件的彈性適應，但保持了個別物種譜系的壽命等。
 

納木錯在青藏高原的位置以及與ICDP/IODP鉆探位置的相互聯系
 

自主設計的西藏納木錯鉆探鉆井平臺，尺寸為20.3×9.8米，高2米