~MIS 3-MIS 1阶段南岭东部大湖湖沼相沉积序列Sr-Nd同位素环境示踪研究

During the study on past climate and environment changes using the paleo-lacustrine sediments developed in the subalpine or hilly areas in the Nanling Mountains and their southern regions (Lingnan regions), we realized that further understanding of the provenance, physical erosion and chemical weathering of the lake catchments was the critical for utilization of multi-proxy records derived from the sediments to decipher past climate and environment changes. But till now, relevant studies were few. Previous study conducted by the applicant revealed that the thickness of paleo-lacustrine sediments in Dahu Swamp in Dingnan County of Jiangxi Province, which was located at the eastern Nanling Mountains, was nearly 9 meters. This sediment sequence contained the unique potential of recording climate and environment changes with high resolution in the past ~50 ka (including mostly the Marin Isotope Stages 3, 2 and 1, i.e. ~MIS 3-MIS 1). Based on reconstruction of the chronology using ASM 14C method, we will analyze the strontium and neodymium isotopes, and the major and trace elements (mainly focusing on the rare earth elements) of Dahu sediments, to reveal the sediment provenance and the physical erosion and weathering process of the catchments, and their influencing factors. We also try to explore the possible signal of aeolian transported by East Asian Winter Monsoon and its paleoclimate significance. This study will truly be beneficial to further understanding of the land surface process of Lingnan regions and the characteristics of evolution of Asian Monsoon systems.

申请人在利用湖沼相沉积开展南岭及其以南（岭南）地区过去全球变化的研究中深刻地认识到，对湖泊沉积物来源、流域物理侵蚀和风化过程的深入了解是解译多种理化指标气候环境意义的基础，但在该地区涉及此内容的研究基本为空白。初步研究已揭示，位于南岭东部江西省定南县的大湖湖沼相沉积序列厚达近9米，具有高分辨率记录过去近50 ka以来（基本含盖深海氧同位素3阶段和2、1阶段，即~MIS 3-MIS 1）气候环境变化的很好潜力。本项目将重新厘定该套沉积物的年代框架，利用Sr和Nd同位素的示踪，结合常量元素和微量元素分析，研究沉积物物源、流域物理侵蚀和风化过程及其影响因素，揭示可能的亚洲冬季风影响信号及其气候环境意义。本研究对于深入了解岭南地区湖泊流域地表过程和全面认识亚洲季风系统的演化特征与过程具有积极意义。

在岭南（南岭及其以南）地区利用湖沼相沉积开展过去全球变化的研究，必须要了解沉积物来源、流域物理侵蚀和风化强度变化过程。本项目通过南岭东部地区江西定南大湖湖沼相沉积序列的研究确定：在过去47.0 ka期间沉积物Sr-Nd同位素变化深受流域风化强度变化的影响，主要来源于流域内地表碎屑物质的输入。Sr-Nd同位素和稀土元素反映出在千年尺度的H5、H4和H2事件中，存在来自我国北方黄土细粒组分（< 20 μm）风力搬运输入的信号。该研究结果对于重建古风场格局具有积极意义。研究还发现，南岭东部湖沼相沉积序列记录的近47.0 ka以来有机碳积累模式与受印度夏季风影响青藏高原地区湿地相同，主要受控于温度因素影响的影响。.对南岭东部和西部地区晚冰期以来的湖沼相沉积和晚全新世泥炭记录开展了系统的环境磁学气候环境意义研究，确定沉积物中磁性矿物主要来源于流域碎屑物质输入，且沉积后效应不明显；地表侵蚀强度、成土作用程度和植被盖度变化是影响环境磁学特征的主要因素。课题组还对南岭东部晚冰期以来的湖沼相沉积序列粒径组成的敏感组分气候环境指示意义开展了研究。. 开展了南岭西部亚高山地区湖沼相沉积序列有机碳（δ13C）和氮（δ15N）同位素的气候环境意义的研究。研究表明，海拔每上升1000米会导致δ13C减少 0.75％，而δ15N增加2.2％。湖泊沉积物中δ13C和δ15N的变化主要受控于气候状况的影响，所揭示的全新世适宜期出现在8.0-6.0 cal ka BP之间。针对肇庆高要地区中晚全新世湖沼相沉积序列有机δ13C和δ15N记录的研究，分别揭示出四次高、低水位事件，其δ13C记录与热带太平洋ENSO指标显著正相关，暗示了印度夏季风对该地区的影响更加显著；太阳辐射和太阳活动、海洋-大气环流的变化（如ENSO强度）和火山活动对该地区域晚全新世气候变化有不同程度的影响。. 初步研究了南岭西部亚高山泥炭地现代有壳变形虫环境指示意义，为未来系统开展华南亚热带地区泥炭湿地古水文定量重建提供了基础材料。探讨了晚更新世晚期以来雷州半岛北部泥炭序列87Sr/86Sr记录的古环境意义，揭示出该指标变化深受流域风化强度、地表径流和植被盖度变化的影响。项目组还对广州市城市湖泊表层沉积物重金属元素的分布特征、及其与人类活动的关系等问题进行了探讨。