青藏高原兹格塘错硼物源及迁移转化过程的硼同位素示踪研究

Tibetan plateau is one of the most environmentally strategic and sensitive regions in the world and quite often referred to as “The Third Pole”. Zigetang Co is one of typical meromictic enclosed lake in the central of Tibetan Plateau. As undisturbed reginal environment by anthropology, the evolution of lake environment can directly reflect climate change. The element of Boron is soluble in water and has two stable isotopes, 10B and 11B. The relatively large atomic mass leads to an obvious boron isotopic fractionation. The isotopic composition of boron is varied among different sources. Previous studies of Boron behaviors mainly focus on saline lake and ocean environment. There still few studies at the central of Tibetan Plateau. This proposal mainly focus on Boron behaviors in Lake of Zigetang Co based on stoichiometry and isotope approach to identify Boron sources and transformations in this meromictic enclosed lake. Furthermore, the transformation and isotopic fractionation of boron between saline water and sediment will be quantified. Finally, the relationship between environment element and variation of boron characteristics will be exclusive, which will be useful for climate fluctuations by boron isotope.

青藏高原被誉为世界第三极，是环境与气候变化的敏感区域。兹格塘错是位于青藏高原中部的封闭型湖泊，是一个典型的半混合型湖泊，湖泊过程可直接反映区域气候变化。硼是易溶元素，有两个稳定同位素（10B和11B），两者较大的同位素相对质量差导致地质环境明显的硼同位素分馏，使其在自然环境中具有不同的硼同位素组成。已有的硼同位素地球化学研究主要集中于海洋和盐湖，对青藏高原中部咸水湖泊研究较少。本申请拟选择青藏高原中部兹格塘错为研究对象，以兹格塘错硼物源研究为切入点，利用硼含量和硼同位素地球化学为主要研究手段，辅以元素地球化学、水化学及矿物学分析，结合已有数据资料，探讨硼元素物质来源，并探索其进入湖泊后在湖水和湖底沉积物之间的分配、迁移特性及同位素分馏机理，进而揭示环境要素对湖区内硼含量和硼同位素组成的制约关系，为半混合型咸水湖泊硼同位素地球化学对气候响应的研究提供科学依据。

青藏高原湖泊硼同位素地球化学研究多集中于盐湖体系，对于硼元素在青藏高原半混合型咸水湖中的迁移和富集过程仍需进一步研究。本项目通过对兹格塘错硼同位素地球化学进行研究，解析半混合型封闭咸水湖泊硼的物质来源以及迁移转化过程硼同位素组成变化特征。研究结果表明，湖水中硼同位素组成的变化可能与补给水的Ca含量变化有关，高Ca的地下水补给可能诱发了自生碳酸盐的沉淀并将硼从湖水中带出使得湖水的11B相对富集；水溶相硼同位素组成和硼含量与深度呈显著正相关，表明沉积过程中湖水pH值控制了湖水中硼的存在形式，分馏系数则表明与结晶过程有关；沉积物底部及表层酸溶相硼含量与δ11B值随深度变化趋势一致，表明pH值控制了硼与碳酸盐的共沉淀，而沉积中段硼含量与δ11B值没有明显的相关性，表明硼同位素组成的变化依赖于与碳酸盐共存的母液中硼的存在形式；酸溶相硼同位素组成与碳酸盐含量低值阶段相对应，均对应了青藏高原中部全新世气候变化的几个典型的气候事件；碱熔相硼同位素组成与粒度参数之间的变化特征，表明了偏负的δ11B值指示着内陆硅酸岩更强烈的风化作用。这些研究将为青藏高原中部半混合型封闭湖泊演化与硼同位素地球化学特征和环境变化的响应提供科学依据。