陸生腹足類動(dòng)物殼體作為考古和地質(zhì)學(xué)研究中最常使用的定年載體之一，其碳十四測(cè)年結(jié)果常受到"石灰石效應(yīng)"的影響，導(dǎo)致測(cè)年結(jié)果出現(xiàn)異常。這些異常不僅影響了古環(huán)境年代的準(zhǔn)確性，也限制了我們對(duì)過去氣候變化的理解。由于缺乏對(duì)殼體化石石灰石效應(yīng)的特征及影響因素的評(píng)估，如何校正年齡異常成為一個(gè)亟待解決的問題。
針對(duì)這一問題，中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所周衛(wèi)健院士帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，選擇了青藏高原昆侖山中段地區(qū)博斯坦及雅江中游地區(qū)貢嘎黃土剖面為研究對(duì)象，開展了系統(tǒng)的殼體碳十四年代學(xué)研究。該地區(qū)黃土地層中保存有豐富的蝸牛化石殼體及可用于校驗(yàn)的碳屑，為評(píng)估和校正石灰石效應(yīng)提供了理想的樣品。研究綜合分析了剖面的氣候環(huán)境和殼體礦物成分，確認(rèn)開放系統(tǒng)對(duì)殼體化石的碳庫(kù)貢獻(xiàn)可以忽略不計(jì)。在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)采用碳質(zhì)量平衡模型，量化了蝸牛殼體中石灰?guī)r來源的碳貢獻(xiàn)，揭示了同一種屬蝸牛在穩(wěn)定環(huán)境下，吸收的石灰?guī)r比例高度一致，導(dǎo)致其14C年代異常的分布十分集中?；诖?，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地引入“平均值概念”，開發(fā)了一種基于平均石灰石效應(yīng)的14C年代異常校正方法。與傳統(tǒng)的現(xiàn)代值校準(zhǔn)法相比，該方法能有效應(yīng)對(duì)個(gè)體差異和環(huán)境變化帶來的不確定性，且校正后的結(jié)果與可靠碳屑的測(cè)年結(jié)果高度吻合，驗(yàn)證了其準(zhǔn)確性和適用性。這一方法的提出，為蝸牛殼體石灰石效應(yīng)校正提供了新的思路，提升了復(fù)雜沉積環(huán)境中殼體14C測(cè)年的精度。
該項(xiàng)研究不僅在方法學(xué)上取得了突破，而且深化了對(duì)殼體碳來源和石灰石效應(yīng)機(jī)制的理解，推動(dòng)了陸生腹足類動(dòng)物殼體14C測(cè)年在第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)和環(huán)境考古學(xué)中的應(yīng)用。相關(guān)成果近期發(fā)表于《Quaternary Science Reviews》及《Quaternary Science Advances》，標(biāo)志著該團(tuán)隊(duì)在繼青海湖碳庫(kù)效應(yīng)校正之后，在14C年代學(xué)領(lǐng)域的又一原創(chuàng)性成果。該研究由博士研究生胡嚴(yán)為第一作者，周衛(wèi)健研究員為通訊作者，得到了中科院戰(zhàn)略先導(dǎo)專項(xiàng)B、國(guó)家自然科學(xué)基金、和第二次青藏科考等項(xiàng)目的聯(lián)合資助。
Hu, Y., Zhou, W., Cheng, P., Dong, J., Chui, Y., Zhou, J., Li, W., Zhao, H., Zang, M., Lan, M., Gu, H., Lu, X., 2025. A novel mean-value-based approach for correcting radiocarbon age anomalies in terrestrial gastropods: Insights from the Tibetan Plateau. Quat. Sci. Rev. 356, 109284. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2025.109284
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Hu, Y., Cheng, P., Dong, J., Zhao, H., Zang, M., Lan, M., Lu, X., Zhou, W., 2025. Radiocarbon age anomalies, potential carbon sources analysis and correction of terrestrial gastropods in a loess sequence from Kunlun Mountains since 3.6 ka. Quat. Sci. Adv. 17, 100261. https://doi.org/10.1016/j.qsa.2024.100261
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圖1. BST和GG剖面的取樣照片以及碳十四定年使用材料(蝸牛殼體和碳屑)
圖2.BST剖面兩種殼體的年代異常以及不同碳源占比
圖3. 基于平均值概念校正蝸牛殼體老碳異常的概念圖
圖4. BST剖面平均值校正法與現(xiàn)代值校正法的結(jié)果對(duì)比
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