揭秘“天湖”纳木错 “芯”里有什么？

王君波

2020年8月，中国科学院青藏高原研究所湖泊与环境变化团队首次在青藏高原纳木错中心湖区近百米水下成功获取144.79米岩芯。什么是岩芯？获取岩芯有什么用处？岩芯里又藏着什么秘密呢？

“天湖”纳木错：气候环境信息的聚集地

湖泊作为地球陆地水圈的重要组成部分，联系着大气圈、生物圈和岩石圈，是各圈层相互作用的连接点，是大气、水、沉积物界面等进行物质和能量交换的场所。

青藏高原上的湖泊以内陆封闭湖泊为主，即湖泊中的水不流出湖盆，而是作为一个相对独立的地理系统存在和发展。封闭湖泊一般是整个流域的最低处，因此也是流域内岩石、土壤、植被、河流及人类活动等信息的聚集地。

科学家通过采集湖泊沉积物开展相关分析和研究，可以反推沉积物形成时的气候环境状况，这就是古气候和古环境重建研究。通过钻探从沉积物中取出的柱状样品就是岩芯。

纳木错中心湖区水上钻探平台（供图/ 王君波）

“天湖”的岩芯里藏着什么秘密

通过湖泊岩芯开展的不同时间尺度的古气候重建研究，可以让我们深入了解过去的气候环境状况，并建立相应的演化规律。在此基础上通过气候模型的运算就可以预测未来一定时间范围内的气候变化趋势，从而为应对气候变化提供科学依据。

由于湖泊分布广泛，因此在记录局部地区或者区域尺度的环境变化方面，与其他只在特定环境下存在的环境载体如冰川、黄土、树木、石笋等相比，湖泊具有一定的优势。

怎样才能完成读“芯”术

那么，湖泊沉积物中有哪些内容可以反映过去的环境变化？

这包括沉积物的颗粒大小组成（粒度分布）、密度、含水量、磁化率等物理特征，有机质含量、化学元素含量、矿物组成等化学特征，以及一些生物和微生物的化石，如孢粉（花粉）、硅藻、介形虫、摇蚊等，甚至更小的病毒和细菌。以上这些参数被称为环境代用指标，它们可以通过科学的方法被测定，从而知道其具体组成和含量。当然，要进行古环境重建，还需要知道沉积物形成时的年龄，一般可以通过放射性同位素定年技术来确定。

除了納木错之外，过去30余年来，科学家还在包括青海湖、色林错、班公湖等在内的湖泊中，采集沉积岩芯并开展相关研究，推动了青藏高原古气候环境演化研究的持续发展。

高山山体三维示意图

青藏高原科学考察和研究从来不缺挑战。纳木错百米水深下百米岩芯的成功获取，为更大的钻探计划奠定了基础，让我们有信心继续推进纳木错国际大陆科学钻探计划！

探秘取芯者的成绩单

2020年8月，中国科学院青藏高原研究所湖泊与环境变化团队在青藏高原纳木错中心湖区近百米水下成功获取的超长岩芯，有望重建近15万年以来的连续气候与环境变化记录。

此前，中国高原湖泊最大钻探深度为青海湖的114.9米（2005年），纳木错岩芯钻探将此记录推进至150米级别。

本次纳木错岩芯钻探工作，利用自主设计和集成的钻探系统，克服了纳木错较大风浪的不利影响，获取了总采集率为96%的高质量岩芯，实现钻探深度和岩芯长度的双突破，创造了中国湖泊岩芯钻探的新记录。