《CATENA》：Geomorphological influence on the Holocene climate signal from a karst wetland in the Central Mediterranean
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研究克罗地亚Dinaric喀斯特地区Prolo?ko Blato湿地Holocene湖泊沉积物，结合地球化学、介形虫和碳定年分析，揭示早Holocene间歇性湖泊条件，中晚Holocene湖泊加深与永久化，晚Holocene干旱化趋势，但2100-500年cal BP出现反常湿润，归因于溶洞形成导致水文扰动，为Dinaric地区提供新气候记录并强调喀斯特地貌影响。
Ivona Ivki? Filipovi? | Nikolina Ilijani? | Slobodan Miko | Melanie J. Leng | Jack H. Lacey | Valentina Hajek-Tadesse | Tamara Markovi? | Martina ?parica Miko
克罗地亚地质调查局，Sachsova 2，10000 萨格勒布，克罗地亚
摘要
迪纳里克喀斯特地区（地中海中部）的湖泊沉积物包含了宝贵的古环境信息，但与其他地中海地区相比，这些沉积物尚未得到充分研究。本研究通过对克罗地亚达尔马提亚地区Prolo?ko Blato喀斯特湿地的全新世古湖沉积物进行多指标分析，利用地球化学、介形虫和放射性碳测年方法来重建过去的水文气候变化。研究结果表明，在全新世早期湿润时期，湖泊处于间歇性存在的状态，这一现象与其他湖泊水位记录存在矛盾，可能是由于喀斯特地形中地表与地下水体之间的高度连通性所致。全新世中后期，湖泊逐渐加深，碳酸盐沉积增加，介形虫数量增多，表明湖泊环境趋于稳定。氧和碳同位素数据表明全新世晚期气候逐渐变得干燥，这一趋势与其他地中海地区的记录一致。然而，在2100至500年前，同位素值突然下降，说明湖泊环境重新变得湿润，这与罗马时期和中世纪温暖期其他地中海地区的记录相反。这种突然的变化与古湖泊边缘出现天坑有关，该天坑导致了水文扰动，并形成了现今季节性泛滥的湿地。本研究为迪纳里克地区提供了新的全新世水文气候记录，同时强调了喀斯特地貌过程对古气候解释的重要性。
引言
湖泊沉积物是研究过去环境和气候变化的最佳陆地档案之一（Last和Smol，2001年）。然而，湖泊沉积物中代用指标的解释并不总是直截了当的，因为许多非气候因素（通常是局部因素）也会影响其地层特征。例如，人类活动（如土地利用变化和农业活动）可能导致富营养化（Roberts等人，2008年），从而影响沉积物特征。在喀斯特等敏感地区，其他局部（地貌）过程也可能影响环境代用指标的分布，这些变化可能被误认为是气候变化的结果。因此，区分气候信号和非气候信号对于正确解读过去的气候变化以及湖泊记录之间的相关性至关重要，尤其是在地中海盆地，那里许多湖泊同位素数据都来自喀斯特环境（Leng等人，2010a年）。
尽管在地中海地区已经进行了大量古环境研究，但对湖泊（Roberts等人，2008年综述）、洞穴沉积物（例如Bajo等人，2016年；Bar-Matthews等人，1997年、2000年；Drysdale等人，2006年；Regattieri等人，2014年；Suri?等人，2021年；Zanchetta等人，2007a年、2016年）和海洋沉积物（Combourieu-Nebout等人，2013年；Goudeau等人，2014年；Siani等人，2013年）的研究相对较为充分。在中地中海地区，已有意大利（例如Baroni等人，2006年；Francke等人，2022年；Magny等人，2007年、2011年；Marchegiano等人，2018年；Zanchetta等人，2007b年）和东南欧（例如Francke等人，2013年；Frogley等人，2001年；Lacey等人，2015年；Leng等人，2010b年、2013年；Mazzini等人，2016年；Zanchetta等人，2012年）的湖泊沉积物数据。亚得里亚海地区的湖泊沉积物数据也开始积累（例如Hajek-Tadesse等人，2018a年；Ilijani?等人，2018年、2022年；Razum等人，2021年），但在古气候研究方面仍相对不足（参见Finné等人，2019年）。尤其是湖泊碳酸盐中的氧和碳同位素（δ18Ocalcite和δ13Ccalcite）数据较为缺乏，这可能是由于沉积物中碎屑碳酸盐含量较高（Leng等人，2010a年），因为大多数湖泊位于喀斯特地区。在克罗地亚，喀斯特湖泊主要分布在亚得里亚海东岸，海洋影响可能进一步增加了稳定同位素数据解释的复杂性。尽管如此，内陆湖泊仍具有巨大研究潜力，这些湖泊通常与喀斯特洼地相关联，而喀斯特洼地是地中海喀斯特带最常见的地表地貌之一（Ford和Williams，2007年）。
本研究旨在提供来自Prolo?ko Blato喀斯特湿地的湖泊沉积物多指标数据，该湿地位于克罗地亚最大的喀斯特洼地之一Imotsko Polje。研究内容包括沉积学特征（颜色、粒径、磁化率）、地球化学成分（主要元素和微量元素、总有机碳、总氮、总有机碳/总氮比、δ18Ocalcite和δ13Ccalcite）以及微古生物学信息（介形虫）。本研究结果基于之前的地貌和地球物理数据（Ivki? Filipovi?等人，2025年），有助于解释过去的水文和环境变化，从而加深我们对过去气候变异性的理解。通过与地中海其他湖泊和非湖泊记录的比较，我们展示了局部地貌因素和喀斯特过程如何影响水文记录。
Prolo?ko Blato是一个季节性泛滥的喀斯特湿地，位于达尔马提亚内陆的Imotsko Polje西北部，处于克罗地亚与波斯尼亚和黑塞哥维那的边界（图1A）。Imotsko Polje是典型的迪纳里克喀斯特洼地，几乎所有的喀斯特地貌（如喀斯特泉、天坑河流等）都在此发育。该地区以众多天坑和喀斯特湖泊（如Red Lake、Blue Lake）而闻名，这些湖泊的形成与碳酸盐作用密切相关。
从Prolo?ko Blato古湖中采集了两根沉积物岩芯：岩芯PB-1（长度0–310厘米，坐标43°28′23″N，17°7′5″E），我们认为此处为较浅的湖泊；岩芯PB-2（长度0–520厘米，坐标43°28′30″N，17°6′54″E），我们认为此处为较深的湖泊。岩芯的子采样间隔为1厘米，大约每10厘米采集一个子样本。之前的沉积学分析主要关注物理性质（颜色、磁化率、粒径等）。
现代水化学分析结果见表2和表3。采样时，Prolo?ko湖的深度约为20米，而Krenica湖的深度仅为1–2米。干燥季节末期（10月初），Prolo?ko湖的垂直温度剖面显示明显的分层现象：温暖的表层水（17.6°C）覆盖在较冷的底层水（10°C）之上，温跃层位于中层水的5至10米处（图2A）。pH值从表层的8.1下降到...
古环境数据表明，在全新世期间，Prolo?ko湖和另一个湖泊属于不同的地貌类型，形成时间也不同（Ivki? Filipovi?等人，2025年）。这种地貌差异可能导致两个湖泊的水文条件存在差异，进而影响古环境解释，尤其是稳定同位素数据的解读。
Prolo?ko Blato喀斯特湿地的湖泊沉积物为尚未充分研究的迪纳里克地区提供了新的全新世水文气候记录。研究表明，喀斯特洼地是宝贵的古环境信息来源。然而，在解释喀斯特湖泊中内源碳酸盐的稳定同位素数据时需谨慎，因为喀斯特化过程（如新天坑、泉水和地下通道的形成）可能导致水文扰动。
Ivona Ivki? Filipovi?：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、验证、软件应用、方法设计、研究实施、数据分析、概念构建。
Nikolina Ilijani?：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、验证、项目监督、资源协调、方法设计、研究实施、资金争取、数据分析、概念构建。
Slobodan Miko：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、验证。
作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。
本研究得到了克罗地亚地质调查局矿产资源与海洋地质部门以及克罗地亚共和国科学、教育和青年部的支持。部分资金来自Imotski市GeoPark Biokovo-Imotski Lakes项目（Dinaric Hub LLC，合同编号2634）。该研究也是Ivona Ivki? Filipovi?获得萨格勒布大学采矿、地质与石油工程系提供的博士学位奖学金的一部分。
