湖泊自生碳酸盐团簇同位素分析与区域古温度定量重建——以内蒙古达里湖为例  

Clumped isotope analysis of lacustrine endogenic carbonates and implications for paleo-temperature reconstruction:A case study from Dali Lake

作　　者：岳姣姣 肖举乐[1,2,3] 王旭 范佳伟[4] 秦奔 Yue J;Xiao J;Wang X;Fan J;Qin B

机构地区：[1]中国科学院地质与地球物理研究所新生代地质与环境重点实验室,北京100029 [2]中国科学院大学地球与行星科学学院,北京100049 [3]中国科学院生物演化与环境卓越创新中心,北京100044 [4]中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室,北京100029 [5]浙江大学地球科学学院,杭州310027

出　　处：《中国科学：地球科学》2021年第3期411-425,共15页Scientia Sinica(Terrae)

基　　金：中国科学院战略性先导科技专项项目(编号:XDA19050104,XDB26000000);中国科学院地质与地球物理研究所重点部署项目(编号:IGGCAS-201905)资助;国家重点研发计划项目(编号:2017YFA0603400);国家自然科学基金项目(批准号:41931181,41672166)。

摘　　要：碳酸盐团簇同位素(△_(47))是一种新型、可靠的地质温度计.湖泊沉积物中自生碳酸盐是利用团簇同位素手段重建湖泊水温的理想材料.然而,由于此类样品含有的有机质、硫化物等杂质会干扰团簇同位素的测定,从而引起明显的温度测试偏差,目前,碳酸盐团簇同位素手段在湖相碳酸盐上的应用仍然较少.因此,探究有效去除污染物的方法是将碳酸盐团簇同位素测温法广泛应用于湖泊沉积物的前提之一.通过控制不同浓度过氧化氢(H2O2)溶液与达里湖细颗粒自生碳酸盐进行不同时长的反应,进行了一系列条件实验,以寻求用于团簇同位素分析的最佳预处理条件.采用团簇同位素测试中获得的三个参数(△_(47)、△_(48)偏移量和49参数)来评估不同前处理条件下污染物的去除效果.结果显示,对未经处理的样品("0%-0"),其49参数呈现显著高值.经过氧化氢溶液处理后,49参数显著降低,而△_(48)偏移量出现增加.对于不同条件下处理的样品,虽然测得的△_(47)温度值变化范围较窄((17.0±1.3)℃~(22.8±1.6)℃),而△_(47)、△_(48)偏移量和49参数却呈现了显著的变化.在所有样品中,样品"3%-8"具有较小的△_(48)偏移量、49参数,且△_(47)温度较低,为(17.0±1.3)℃.因此,对于湖相细颗粒自生碳酸盐团簇同位素分析而言,"与浓度为3%的过氧化氢溶液反应8h"是去除污染物的最佳条件.当预处理条件过强(即过氧化氢(H_(2)O_(2))溶液浓度>3%和/或反应时间>8h),封闭反应系统中可能会形成再生污染物,其最终转化态可能会干扰质量数为47、48的同位素信号.通过最佳条件预处理达里湖末次冰消期的6个自生碳酸盐样品,获得了合理的△_(47)温度值,发现我国北方在Younger Dryas (YD)冷期出现了约6℃的降温.研究表明,碳酸盐团簇同位素测温法在湖泊沉积物上具有巨大应用潜力,对古温度、古高度的定量重建工作具有重要意义.

关 键 词：湖泊自生碳酸盐 团簇同位素 古温度定量重建 过氧化氢前处理 同质量数干扰 

分 类 号：P532[天文地球—古生物学与地层学]