实验室湖泊沉积与环境变化研究组张家武教授等在《Quaternary Science Reviews》上发表题为“Developing inorganic carbon-based radiocarbon chronologies for Holocene lake sediments in arid NW China”的研究论文。该论文利用柴达木盆地尕海、新疆博斯腾湖全新世钻孔岩芯沉积物,选择无机碳酸盐进行14C测年,结合流域现代水体总溶解无机碳年代,探讨了造成无机碳酸盐年代偏老的老碳来源,用改进的回归法对碳库效应进行了评估,建立了可靠的年代序列,可与区域石笋年代对比,表明此方法可以运用到类似湖泊中。
干旱区湖泊沉积物因陆源植物残体保存少,缺乏适合AMS14C测年的有机质材料,无机碳酸盐因碳库效应复杂而实际应用较少,给干旱区湖泊沉积物准确定年带来困难。在碳酸盐含量高、有机质含量低的内陆封闭咸水湖泊或淡水湖泊,利用无机碳酸盐进行AMS14C测年并合理评估碳库效应,是解决干旱区湖泊沉积物年代学的可能办法。文章利用青藏高原东北部柴达木盆地封闭咸水湖泊尕海及新疆大型淡水湖泊博斯腾湖全新世岩芯沉积物,对沉积物中无机碳酸盐样品进行高密度AMS14C测年,结合流域水体的溶解无机碳(DIC)样品、流域内湖滨早期湖相沉积碳酸盐样品的AMS14C年代,分析了水体DIC中老碳来源和碎屑输入的老碳贡献。利用改进的回归分析的方法,评估了碳库效应(图7)。结果显示,尕海水体中老碳来源为地下水,其DIC年龄可达5620(14C)年,入湖后随湖水混合和与大气CO2交换,远离地下水入湖处迅速减小。尕海全新世岩芯钻孔处的DIC老碳年龄变化范围在4500~5100(14C)年,表明湖水DIC年代对于识别老碳来源有帮助,但不能用来作为碳库效应应用到钻孔中。博斯腾湖水体DIC中的老碳来源于湖滨湿地泥炭地层中老有机质分级释放,湖泊东部钻孔处全新世的DIC老碳年龄在3400(14C)年左右。流域内早期形成的碳酸盐以碎屑输入的形式带入湖泊沉积物,在湿润和干旱时段均可入湖,造成测得的年代偏老,不同时期输入的量不同,对年代偏老的贡献也不同。合理评估由湖水DIC老碳贡献和流域碎屑输入的老碳贡献后,可以使用无机碳酸盐的年代建立全新世年代序列。
图1 尕海、博斯腾湖全新世沉积物14C年代碳库效应评估及建立的年代序列与石笋年代的对比