納木錯國際大陸科學鉆探計劃創造我國湖泊鉆探新紀錄

　　【儀表網 研發快訊】近日，中國科學院青藏高原研究所湖泊環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，通過獲取該區域長時間、連續性好的湖泊沉積物，分析其中指示氣候與環境變化的指標，認識其在多個冰期和間冰期旋回中的氣候和環境條件，對于重建過去環境變化的歷史，認識其變化規律，為未來氣候環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，揭示區域氣候變化規律，認識其與全球和北半球大氣環流模式的關系；(2)闡明高海拔陸地和湖泊生態系統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構造位移速率的穿時變化；(6)獲得連續的冰川活動歷史，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?？蒲腥藛T將對這些樣品進一步開展年代確定和環境指標的測試分析。
 

　　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后高溫紅外激發釋光(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。
 

　　在氣候和環境變化指標方面，將利用指示氣候與環境變化的代用指標(常規地球化學指標、花粉、生物標志化合物、sedaDNA、環境磁學指標)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是影響生態系統養分循環的脅迫因子，花粉中的古UV記錄也可以反映與冰期-間冰期尺度上養分循環的穩定同位素記錄。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境變化的結合。從而系統闡述環境如何控制過去一百萬年青藏高原高海拔生態系統的物種多樣性、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-間冰期的環境強迫有何獨立響應；高海拔環境是否通過減少種群多樣性提高了生態系統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