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青藏高原的隆升是晚新生代以来全球气候变化的重要驱动因素,同时,也强烈影响了亚洲季风系统的形成和演化。近年来,尽管对青藏高原古高度的研究取得了一些突破性的认识和进展,高原地表抬升的时空格局仍存在很大的争议:氢氧同位素方法重建的古高度相对生物证据要高。因此,仍然需要应用多学科多种高度计综合恢复青藏高原不同块体的古高度,互相验证,更精确有效地约束高原隆升历史。甘油二烷基甘油四醚(GDGTs)是一类微生物的细胞膜脂化石,表征其分子组成结构特征的甲基化指标(MBT)和环化指标(CBT)联合被广泛用于重建陆地古温度,国内外不同山体表土的广泛研究证实MBT/CBT记录的温度通过气温直减率转换可以用来定量重建古高度。但是由于微生物对环境响应复杂,pH值和降水量被认为是影响MBT/CBT指标重建温度精度的主要因素;同时诸如植被类型、土壤类型、微生物群落、山形等因素的差异造成MBT/CBT指标的温度转换函数存在区域性。基于新近分离的6甲基GDGTs提出了如MBT5ME,MBTmr等温度指标,这些指标在青藏高原不同区域的适用性尚需研究。 本文研究了青藏高原边缘湿润—半干旱的高原南部(喜马拉雅南坡、察隅到拉萨断面)、湿润—半湿润的高原东部(龙门山)、半湿润—半干旱的高原西北部(塔吉克斯坦帕米尔高原西坡)和半干旱—干旱的高原东北部(祁连山、昆仑山、阿尔金山)4个不同气候区210个表层土壤的GDGTs分布,其中118个样品分离了6甲基GDGTs。评价GDGTs各温度指标在青藏高原不同区域重建高度的适用性,分析pH值和降水量对表土MBT/CBT指标温度重建的影响,建立GDGTs温度指标的区域转换函数,同时考察GDGTs的pH指标和古水文指标,加深对潜在的古高度定量重建新指标体系GDGTs在青藏高原地区的理解。结果如下: 1)MBT/CBT温度指标仅在高原南部的喜马拉雅南坡断面可以直接应用。无论在干旱还是湿润区,酸性土壤和碱性土壤的MBT值都表现出对温度梯度的响应速率不同,导致在相对高温(如,>0℃)时,碱性土壤MBT值偏低,从而低估温度。排除碱性土壤数据的高原南部以及东部相对低温的高海拔处(>3km)可以使用MBT/CBT指标。高原东北部干旱区和高原西北部高海拔碱性土壤中,MBT/CBT重建的温度出现反高度现象。 (2) Peterse等人2012年建立的MBT/CBT全球土壤温度转换函数温度重建精度相对较高,但是重建的气温直减率偏低,应用该函数重建古高度时应参考现代过程中计算温度的气温直减率范围。Günther等人2014年建立的青藏高原湖泊沉积物转换函数因为表现了特殊的温度与CBT正相关关系和高CBT权重,可以用来重建出现反高度现象地区的温度高度。使用多元线性回归法和逐步选择回归法(SSM)分别建立了高原南部喜马拉雅区域、酸性土壤以及混合低温样品、高原东北部CBT异常样品的MBT/CBT和SSM温度转换函数。 (3)建立了5,6甲基相关的温度指标各温度指标MBT5ME,MATmr,MATmrs,Index1,Index2,MBT5/6等的区域转换函数。但是,各指标重建温度的相关性相对低于酸性土壤MBT/CBT指标,说明还受到了其他因素的影响。其中MBT5ME适用范围最广;MBT5ME在高原东北部冷干区,重建温度系统高估,在高原西北部半湿润区表现为系统低估。而在高原西北部东断面,各指标无法有效重建温度,可能由于山谷地形影响。 (4)根据上述结论,GDGTs指标重建古温度/高度时,需要考虑古环境pH值和古水文条件。青藏高原GDGTs的pH指标CBT,CBT",CBT5ME,CBT5ME,IBT,IR6ME,IRⅡa,IRⅢa,rCBT可以用来重建古pH值,但在pH>8和pH<5时需要谨慎。IR6ME大于0.5时,MBT可以用来重建古降水量。BIT和Ri/b能识别相对较干的环境,BIT<0.93只出现在年降水量MAP<1200mm时,Ri/b>0.3时只出现在MAP<1000mm时。在高原东北部干旱区,BIT、Ri/b和CBT可以定量重建小于400mm范围的古MAP。