地球环境研究所在黄土高原陆生蜗牛壳体老碳效应研究中取得新进展

黄土高原黄土中丰富的陆生蜗牛化石是开展AMS14C 测年的重要材料。然而,蜗牛壳体形成过程中可能摄入不含14C  的碳酸盐,导致其AMS14C 年龄较实际年龄偏老(可达3千年),即所谓的 “老碳效应”。通过校正这一效应,有望建立黄土沉积可靠的年代学框架,但目前黄土高原陆生蜗牛老碳效应仍缺乏系统性研究。

为此,中国科学院地球环境研究所气候变化集成-模拟-同化-预测团队(CLIMAP)针对黄土高原地层中常见化石的老碳效应进行了系统研究。我们在黄土高原采集了 12 个地点的10 个不同种属现代蜗牛壳体;利用加速器质谱(AMS)获取其14C 年代数据;研究分析了不同种属、不同个体大小以及不同发育阶段我壳体AMS14C 年龄的变化特征,并利用邙山剖面中 4 种蜗牛化石检验了校正老碳效应的可靠性。结果表明,黄土高原现代蜗牛壳体AMS14C 年龄范围为~580–3820 yr,种间差异显著(图1);其中,大个体蜗牛(≥1cm)年龄总体高于小个体蜗牛,平均偏高~1600 yr;同时,粉华蜗牛(Cathaica pulveratrix)壳体年龄自壳顶向壳口递减,由3060 yr降至 2180 yr(图2A),而细钻螺(Opeas gracile)幼体壳体较成年壳体偏老 ~400 yr(图2B)。校正邙山剖面4种蜗牛化石对应的老碳效应后,两个层位(635 cm和740 cm)蜗牛化石年龄的变化范围显著缩小(分别由 2005 yr 变为 1665 yr、由 2110 yr 变为885 yr)(图3),表明进行不同种属蜗牛AMS14C 测年和老碳效应校正,能够提供更加可靠的地层年代约束。上述研究结果表明,未来开展蜗牛化石AMS14C 测年时,应考虑种属差异与个体发育阶段的重要影响。

该研究由中国科学院地球环境研究所、中国科学院大学和西安加速器质谱中心的研究人员共同完成。相关成果发表于Catena期刊。地球环境研究所硕士研究生戴换杰为第一作者,董吉宝副研究员和程鹏正高级工程师为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金(42472253 等)、国家重点研发计划(2023YFF0804804)、陕西省杰出青年科学基金(2025JC-JCQN009)、中国科学院青年交叉团队(202400021)和中国科学院青年创新促进会的共同资助。

原文信息:

Dai, H., Dong, J., Yan, H., Cheng, P., Zong, X., Zhang, Q., Wang, G. (2026). Study on the limestone effect of multiple land snail species on the Chinese Loess Plateau. Catena, 275, 110643. https://doi.org/10.1016/j.catena.2026.110643

图1 黄土高原现代陆生蜗牛 AMS14C 测年结果。黑色短线代表不同采样点结果的平均值。

图2 (A)不同发育阶段蜗牛壳体 AMS14C 年龄。(B) 细钻螺老碳效应大小;洛川幼体(绿色)、灵台幼体与成体混合样品(蓝色)以及各采样点成体个体(红色)

图3 邙山剖面635 cm 和740 cm四种蜗牛化石 AMS14C 测年结果(635和740)及扣除相应种属平均老碳效应后的结果(Cal.635 和 Cal.740)。箱体的上、下边缘分别代表第 25 和第 75 百分位数;箱内水平线为中位数,箱内方块为平均值。


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