沉积正构烷烃单体氢同位素定量古降水研究—以海南岛为例
批准号:
42102140
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
林杰
依托单位:
学科分类:
沉积学和盆地动力学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
林杰
中文摘要
古降水的定量重建是古气候研究的难点。近年来,沉积物中的正构烷烃单体氢同位素广泛应用于古水文环境定性分析,但其与降水量之间的定量关系却鲜有研究。本项工作拟通过海南岛现代河流沉积物和现代水样的系统采集,分析现代海南岛河流沉积物正构烷烃分子氢同位素与降水的定量关系。在综合考虑地形、植被、温度等多种因素的前提下,建立烷烃氢同位素-古降水定量模型。通过在海南晚更新世古河流三角洲沉积物中的应用,以及与附近其他古降水记录的对比,验证该模型在地质历史时期的适用性,并探讨海南岛晚更新世降水量演化特征和可能的驱动机制。本研究的意义在于以现代过程研究为基础,充分挖掘沉积正构烷烃的古降水指示意义,为古降水定量重建提供新的思路。
英文摘要
The quantitative reconstruction of paleo-precipitation is one of the difficulties in paleoclimate investigation. Recently, the sedimentary n-alkane compound-specific hydrogen isotope has been widely used in paleo-hydrological environment studies. But the exact correlation between precipitation amount and n-alkane δ2H is still lacking. This program intends to collect the modern sediments and river water samples on Hainan Island(HI)and investigate the correlation between n-alkane compound-specific isotopes and the precipitation amount. With the consideration of topography, vegetation, and temperature, a quantitative “n-alkane δ2H—precipitation” model would be established. Then the model will be applied to late-Pleistocene Hainan paleo-delta for paleo-precipitation reconstruction. The reconstructed precipitation results will be tested by comparing them to other paleo-precipitation records nearby. Furthermore, the characteristics of HI precipitation and the forcing mechanism during the late Pleistocene are also discussed. This program tries to extract precipitation information from sedimentary n-alkanes as much as possible based on the detailed investigation of modern processes, which would be helpful for quantitatively paleo-precipitation reconstruction.
作为古气候研究的核心环境参数,降水量重建对解析区域古水文循环演化机制具有重要的科学价值。正构烷烃氢同位素组成(δ²H)因其对水文条件的敏感性,已成为湖泊沉积和泥炭记录中重建古降水量及水文格局的关键代用指标。然而,针对河流沉积物这一记录有机质源-汇过程的重要载体,其单体氢同位素对降水量的环境指示机制研究仍较为薄弱。本研究以海南岛昌化江、文澜江等典型流域为研究对象,通过整合表层土壤-河流沉积物中正构烷烃δ²H值、河水稳定同位素(δD、δ¹⁸O)及大气降水同位素观测数据,系统阐释了热带小型岛屿河流沉积物中正构烷烃氢同位素组成对区域降水量的响应机制。研究结果显示:昌化江(R²=0.49)与文澜江(R²=0.99)流域沉积物中长链正构烷烃δ²H值与降水量呈显著相关,证实了小流域沉积体系对降水同位素信号的高保真记录特性。值得注意的是,表层土壤有机质δ¹³C值呈现出与降水量显著负相关(R²=0.97,p<0.01),这为降水通过调控植物水分利用效率影响碳同位素分馏过程提供了新的佐证。本研究论证了河流沉积物在古降水量重建中的独特优势,但流域间同位素-降水量定量关系的显著空间异质性(昌化江与文澜江回归斜率相差较大)表明,单一指标模型难以实现跨区域古降水量的精准重建。建议后续研究应构建以氢-碳同位素联合分析为核心,结合沉积相特征与水文地球化学模型的多指标耦合体系,以提升古水文重建的空间分辨率和定量精度。
国内基金
海外基金