华北平原上新世-更新世河湖相沉积物中H-brGDGTs作为陆相古温度计的可靠性评估

本研究针对H型支链甘油二烷基甘油四醚（H-brGDGTs）在古温度重建中的可靠性问题，通过分析华北雄安（XA3）钻孔5.5 Ma以来的沉积记录，验证其温度依赖性。研究发现H-MBT′指标与MBT′5ME及全球气候信号一致，证实H-brGDGTs可作为水生系统古温度计，为陆相古气候研究提供新工具。

　　

地球气候系统的演变规律是理解当前全球变暖机制的关键，而陆相古温度记录的匮乏长期制约着海陆气候对比研究。尽管细菌支链甘油二烷基甘油四醚（brGDGTs）已被广泛应用于古温度重建，但其在河湖沉积物中的土壤输入干扰问题始终悬而未决。近年来，一类结构特殊的H型支链GDGTs（H-brGDGTs）因其在土壤中含量极低的特点，被认为可能成为更纯净的水生环境温度指标。然而，已有研究显示不同H-brGDGTs温度代用指标（如%H-brGDGTs、brGMGTI）在沉积岩芯中的应用效果参差不齐，甚至出现与已知气候事件矛盾的现象。这种不确定性严重限制了该类标志物在关键地质时期（如上新世-更新世过渡期）古气候研究中的推广。

针对这一科学难题，中国地质调查局的研究团队选取华北平原雄安新区XA3钻孔（38°55.1′N）的河湖相沉积序列展开攻关。该钻孔完整记录了5.5 Ma以来的气候变迁，前期研究已建立基于常规brGDGTs的温度和季风降水序列，为验证新指标提供了理想参照。研究人员通过高精度质谱分析技术，系统检测了沉积物中7种主要H-brGDGTs（包括H-1020a/b/c、H-1034a/b/c和H-1048）的分布特征，并结合异构化指数（IR_H）和甲基化指标（MBT′_5ME）进行多维度验证。

核心发现

1. 来源解析：沉积物中H-brGDGTs与常规brGDGTs浓度高度相关（R²>0.9），且IR_H值明确指向河湖原位生产特征，排除了土壤输入的干扰。
2. 温度敏感性：H-1020c和H-1034b两种异构体构成的H-MBT′指标与MBT′_5ME温度记录呈现显著相关性（p<0.01），在5.5-2.6 Ma温暖期、2.6 Ma北半球冰川作用（NHG）起始的骤冷事件及后续振荡降温阶段均表现出同步变化。
3. 气候响应：重建的温度曲线清晰捕捉到4.0 Ma东亚夏季风增强事件，其与全球深海氧同位素记录的吻合度优于传统%H-brGDGTs指标。

结论与展望
该研究首次在长时间尺度上证实H-brGDGTs作为水生系统专属温度计的可靠性，特别是指标H-MBT′对2.6 Ma气候转型事件的灵敏响应，为陆相古温度重建提供了新范式。值得注意的是，不同H-brGDGTs异构体的温度响应存在显著差异，提示未来需建立环境特异的校准方程。这项发表于《Organic Geochemistry》的成果不仅弥补了东亚地区Plio-Pleistocene陆地温度记录的空白，更为全球不同沉积环境下H-brGDGTs的应用提供了方法论指导。随着更多现代过程研究的开展，这类"分子化石"有望成为连接地质历史与现代气候变化的精准罗盘。