贵州荔波董歌洞较老石笋ICP-MS~(230)Th测年研究及古气候应用

石笋记录研究的进展与测年技术的发展密不可分,测年新技术的突破不断推动利用石笋重建古气候研究的飞速前进。在利用石笋进行古气候重建过程中,建立精确的时标是首要条件。通过对较老(>250ka)石笋的ICP-MS230Th测年研究,发现贵州荔波董歌洞D6、D7、D9石笋具有比较连续的高分辨记录,最老年龄超过400ka,通过230Th测年数据的分析为建立我国西南地区500ka以来标准剖面打下基础;对董歌洞3根大型石笋135个230Th年龄数据及生长速率的分析研究,发现石笋生长速率在大尺度的变化上与海洋沉积SPECMAP曲线δ18O记录有很好的负相关关系,并与北纬25°夏季太阳辐射能量变化曲线呈一定的正相关关系,石笋生长速率的变化在间冰期处于高值,而在冰期时为低值,在间冰期和冰期转化阶段生长速率呈跳跃式变化。通过生长速率变化分析表明,石笋生长速率记录了过去突变冷暖事件的变化,因此可以作为一个有意义的环境记录替代指标来研究古降水及古气候变化。     

文石-方解石石笋U/Th体系的封闭性判断及意义

湖南省龙山县莲花洞两根大型石笋LLl(文石-方解石型)和LL5(文石型)ICP-MS230Th结果表明,82个年龄数据并不完全符合石笋生长层序律.根据U/Th同位素比值、沉积和矿物学特征,分析了同位素体系开放度对建立石笋正确年代学模式的影响.莲花洞LLl石笋全新世以来234U/238U对230Th/238U的比值具有谐和性特征并且230Th年龄层序正常,说明文石矿物基本接近U/Th同位素封闭系统,实测年龄基本可靠.10～40 ka期间234U/238U与230Th/238U离散度较大和矿物具有溶蚀、风化现象,表明体系发生U加入/流失作用.LL5石笋60～80 ka期间封闭性较好,实测年龄可信.上述结果表明,同一洞穴中文石石笋U/Th同位素体系开放度与时间的关系并不是线性关系,沉积时水文和物理化学性质以及随后的保存状况是决定洞穴文石石笋同位素封闭性的关键因素.     

新仙女木及全新世早中期气候突变事件: 贵州茂兰石笋氧同位素记录

在贵州荔波董歌洞D4石笋上部45~193.6 cm处, 通过系统的TIMS-U系测年及碳、氧稳定同位素分析, 取得了平均分辨率达90a的同位素记录, 其时限范围为3.9~15.7 kaBP. 研究表明, 末次冰期最后一次冷事件——YD(新仙女木)事件, 在D4记录得到明显的揭示, 其开始的时间为12.80 kaBP, 结束于11.58 kaBP, 降温幅度较大. 末次冰期的结束相当于海洋同位素记录的终止点Ⅰ, 其时限为11.3 kaBP. 早、中全新世最明显的3次冷事件分别发生于10.91, 8.27以及4.75 kaBP, 降温幅度可达2~5℃. 石笋δ¹⁸O记录的这些千年百年尺度气候突变事件, 在发生的时间及其延续年代范围上, 都可以与格陵兰GISP2冰芯进行对比. 8.27及4.75 kaBP冷事件, 也可以和爱尔兰CC3石笋记录进行对比, 说明中国季风区与西欧以及极地的短尺度气候变化可能源于同样的驱动因子, 它们可能具有全球意义. 另外, 一些时间段记录曲线的走向表现出明显的不同, 则可能是反映季风气候区与极地环境的差异所致.     

年轻石笋平均沉积速率的确定——多方法探讨

石笋凭借其准确的年代学和对洞穴外界环境的敏感响应,已经成为第四纪研究的重要力量。亚洲季风区轨道-千年尺度石笋δ18O指示亚洲季风强弱的变化,但是在更短的时间尺度上,石笋δ18O则可能受到其他因素的影响,因此近现代、能与器测记录进行对比的石笋记录研究是衔接现代气候与古气候的关键环节。而这关键环节中的关键问题就是确定石笋的沉积年代。寻找一种适合于无生长纹层、低U含量石笋样品的年代方法对于解决石笋沉积年代有着重要的推动作用。本研究选择广西桂林茅茅头大岩一正在生长的年轻石笋。由于低U含量、高232 Th含量,U系-230 Th定年不成功。利用210Pb定年计算出平均沉积速率为1.96±0.23mm/a,但由于多层晶间孔隙的存在,计算结果偏小。由于石笋中14 C基本为核爆产生,AMS 14 C测试结果计算石笋平均沉积速率为2.10mm/a,但由于未测量到核爆前14 C数据,其值可能仍偏小。由于前人研究指出桂林地区石笋记录能记录夏季风降水,结合桂林多年降水数据,综合计算出该石笋平均沉积速率为2.44mm/a,生长时限为2009—1968年。平均沉积速率和沉积时代的确定,为后续的石笋现代气候研究,进而与古气候衔接提供了重要的研究基础。     

云南宁蒗泸沽湖区岩溶洞穴特征及泸沽湖成因初探

宁蒗泸沽湖区岩溶洞穴类型多,三个洞穴层与三级岩溶台面伴生,洞穴沉(堆)积物丰富,有开发利用和重建高原古气候环境的研究价值。泸沽湖湖底由二叠纪火山喷溢中心的环状、放射状火山基底构造和北西向、北东向为主导的基底断裂断陷组成,而湖区则是3500m 高程以上洞穴层的部分洞水出露带。      

洞穴化学沉积物的古环境记录研究进展

洞穴化学沉积物古环境重建是第四纪全球变化研究的一个热点。与其它陆地古环境信息载体相比,洞穴滴石石笋具有分布广、时间跨度大、生长机制对环境敏感、适用于U系测年等特点。本文从稳定同位素、石笋微层和微量元素等气候替代指标出发对该领域的研究现状进行了综述: 近年来,国内外在该领域的研究已取得了长足的发展,重建了不同地区不同时间尺度的古环境; 发现了气候变化过程中的一系列冷事件;探讨了东亚季风的演化规律。但仍然存在分辨率不高、研究缺乏系统性以及δ18O与温度的关系不统一等问题。针对这些不足,作者认为要进一步加强该领域的基础研究,寻找新的古气候指标,建立合理的指标体系等方面的工作。      

云南宁蒗泸沽湖地区的古环境重建

在以岩溶记录重建区域岩溶发育史的基础上,以洞穴沉(堆)积物(特别是高分辨率)的洞穴沉积物提取石笋的气候、环境记录,建立了泸沽湖地区全新世以来气候环境演化过程:6568a前凉湿间暖,偏冷,植(草)被较好。至4184a间,凉温湿间凉干,是转暖过渡期,主跃变在4396～4749a间,植被好。4184a 至今,温暖湿润间冷(凉)干,转冷,植(草)被良好,局部转草被,近期趋向荒漠化,且局部已极严重。植被演化和干旱化趋势,源于自然因素,人类因素仅在局部范围或有限时段是主导因素。      

古气候变化的石笋同位素记录研究——以桂林盘龙洞为例

本文以桂林盘龙洞的研究工作为例，选择大型石笋剖面，在沉积学分析学研究的基础上，采用目前最先进的测年技术———ＡＭＳ１４Ｃ法，配合Ｕ系及稳定同位素地球化学综合手段，系统提取气候信息，建立了桂林地区３．６万ａ来气候变化的基本模式。该区末次冰期３．２～３．６万ａ时，年平均气温最低８～９℃。全新世在总的暖和、潮湿气候背景下，可划分出由暖到冷的３个气候旋回，每个旋回持续约３０００ａ左右，暖期年平均气温高于现今３～４℃，冷期低于现今３℃左右，可鉴别的次一级冷期可与我国５０００ａ物候记录资料进行对比。     

云南宁蒗地区中全新世晚期气候变化的石笋记录

通过对云南宁蒗县永宁区仙人洞石笋进行α-U系测年和碳氧同位素分析,建立了4 500~2 000 aBP的古气候变化时间序列。研究结果表明,永宁地区在4 500~2 000 aBP间石笋记录的冷暖事件所反映出的气候变化,大致可分为6个气候阶段:4 500~4 000 aBP气候温暖干旱;4 000~3 400 aBP气候寒冷干旱,是中全新世晚期的一次重要的气候演变转折时期;3 400~3 100 aBP气候温暖湿润;3 100~2 650 aBP气候寒冷干旱;2 650~2 400aBP气候温暖湿润;2 400~2 000 aBP气候冷凉湿润。中全新世晚期以来,石笋记录的这些短时间尺度的气候事件,明显受中—低纬度太阳辐射强度以及北半球大气环流的影响,太阳辐射强度的变化是控制印度季风演变的主要动因。石笋记录揭示印度季风的快速推进或退出(萎缩)以及百年尺度上的气候波动是太阳辐射量变化造成的结果。     

中国南方石笋氧同位素记录的重要意义

中国南部石笋氧同位素记录记载了重要的气候变化信息。应用石笋氧同位素记录时首先需要考虑检验石笋的平衡结晶生长,特别是重复性检验,以排除可能的偶然性或地方因素。中国南部重复性很好的南京葫芦洞和贵州董歌洞石笋氧同位素记录主要代表了当时的降水氧同位素信息。两洞的记录都显示,在冰期或冰段时期降水的氧同位素比间冰期或间冰段时期明显偏重。受夏季风强弱变化的控制,与目前亚洲季风降水氧同位素的季节变化相对应,在间冰期或间冰段时,ITCZ偏北,降水以夏季风的大规模大气环流下的对流降水为主,其氧同位素较轻;相反地,在冰期或冰段时,ITCZ偏南,降水以夏季风爆发前的锋面降水为主,其氧同位素较重。虽然尚有其他许多影响因素,亚洲季风的变化应是影响中国南部石笋氧同位素在冰期/间冰期或冰段/间冰段的尺度上变化的主导因素。但在更小的尺度上(例如小冰期),石笋氧同位素记录的解释则需要谨慎。虽然下最终结论为时尚早,但作为亚洲季风的两个组成部分的东亚季风和印度季风很可能是同步的,至少在冰期/间冰期或冰段/间冰段的尺度上是如此。基于上述研究,进一步提出亚洲夏季风强段/弱段的概念(AsianSummerMonsoonInterstadial/stadial,或ASMI/ASMS),其在上个冰期中与格陵兰冰芯间冰段/冰段一一对应