新聞動態(tài)孔凱、郭煬銳，鄧文峰等-JGR-ES: 青藏高原東南緣現(xiàn)代陸相碳酸鹽穩(wěn)定同位素高程效應評估及對古高程重建的啟示
基于碳酸鹽穩(wěn)定同位素?(δ18Ow)和團簇同位素(Δ47)的溫度計近年來已廣泛應用于青藏高原的高程演化研究。然而，這些方法高度依賴廣泛分布、保存良好的湖相與土壤碳酸鹽，而在以強侵蝕為主，缺乏連續(xù)沉積記錄的地區(qū)往往難以獲取，導致其應用范圍受限。相比之下，洞穴碳酸鹽（speleothem）和鈣華（tufa）等地表碳酸鹽分布更廣, 不依賴大型沉積盆地，沉積環(huán)境多樣，是重要的地質(zhì)載體。然而，這類碳酸鹽由于形成過程中普遍存在快速CO2脫氣相關(guān)的同位素不平衡效應，其δ13C、δ18O以及Δ47信號偏離環(huán)境平衡值。因此，這些“非理想”碳酸鹽是否具備古高度重建所需的同位素敏感性，仍需在現(xiàn)代自然海拔梯度下開展系統(tǒng)驗證。
圖1. 研究區(qū)域的地形與采樣位置示意圖
針對上述科學問題，中國科學院廣州地球化學研究所博士孔凱在導師郭煬銳副研究員和鄧文峰研究員的指導下，沿云南地區(qū)0-3500 m的海拔梯度采集現(xiàn)代洞穴碳酸鹽和鈣華樣品（圖1），系統(tǒng)評估了δ13C、δ18O 與?Δ47對高程變化的響應關(guān)系。研究得到以下主要認識：
（1）盡管存在顯著同位素非平衡效應，采樣點平均Δ47值與海拔仍呈顯著正相關(guān)（圖2）。對應的溫度遞減率為?5.2 ± 0.4 °C/km, 與區(qū)域現(xiàn)代大氣溫度遞減率（?5.1 °C/km）高度一致。這表明即使單個樣品受到不平衡效應影響，采樣點平均Δ47信號仍能可靠記錄環(huán)境溫度的系統(tǒng)性變化。
（2）利用團簇同位素溫度（TΔ47）和碳酸鹽δ18Oc值計算的δ18Ow在海拔>1100 m區(qū)間呈現(xiàn)強負相關(guān)（圖3），反映出典型的降水瑞利分餾過程。這表明基于碳酸鹽的δ18Ow在非平衡效應下能夠有效記錄高海拔降水的氧同位素變化特征。
（3）研究進一步利用基于現(xiàn)代碳酸鹽建立的Δ47-海拔與δ18Ow-海拔關(guān)系，對青藏高原東南緣及中部地區(qū)全新世以來的碳酸鹽結(jié)殼進行了古高程重建驗證（圖4）。結(jié)果顯示，Δ47指標重建的高程結(jié)果與真實海拔值較為吻合；而δ18Ow在青藏高原中部存在較大偏差，反映了水汽源區(qū)及蒸發(fā)等過程的影響。盡管如此，本研究基于碳酸鹽建立的δ18Ow-海拔關(guān)系與青藏高原南部現(xiàn)代地表水氧同位素的海拔效應普遍一致（圖5），表明了該經(jīng)驗關(guān)系在青藏高原南部具有較好的應用潛力。
圖2. 采樣點平均的Δ47值與海拔的相關(guān)關(guān)系
圖3.（a）基于碳酸鹽的?δ18Ow與海拔的關(guān)系;（b）基于碳酸鹽的δ18Ow值與實測水樣?δ18Ow值的對比關(guān)系；（c）采樣點?10 年平均降水量與海拔的關(guān)系
圖4.（a）基于云南地區(qū)現(xiàn)代?Δ47–海拔關(guān)系（a）和δ18Ow–海拔關(guān)系（b）的高程重建與實際海拔對比
圖5. 碳酸鹽?δ18Ow–海拔關(guān)系在青藏高原地區(qū)適用性的評估
該研究首次系統(tǒng)評估了快速去氣成因的陸表碳酸鹽在自然海拔梯度下的穩(wěn)定同位素響應，揭示其在非平衡背景下仍能可靠記錄環(huán)境溫度與降雨氧同位素隨海拔的系統(tǒng)性變化，為未來利用碳酸鹽載體進行古高程重建工作拓展了新的載體與方法。該研究成果近期發(fā)表于國際地學期刊《Journal of Geophysical Research: Earth Surface》。本研究獲得了國家自然科學基金（42173016，42373004）的資助。
論文信息：Kong,?K（孔凱）.,?Guo,?Y*（郭煬銳）.,?Tang,?H（唐赫）.,?Tang,?F（唐飛）.,?Chen,?Y（陳怡偉）.,?Wei,?G（韋剛?。?, 和 Deng,?W*（鄧文峰）.?(2025).?Quantifying elevation effects on δ13C, δ18O, and clumped isotope (Δ47) in modern terrestrial carbonates from the southeastern Tibetan Plateau: Implications for paleoelevation reconstruction.?Journal of Geophysical Research: Earth Surface,?130, e2025JF008315?https://doi.org/10.1029/2025JF008315
