重慶水鳴洞MIS9-8階段高分辨率石筍記錄的多指標研究.pdf

1、許多地質(zhì)記錄體的研討結(jié)果表明，在第四紀時期最顯著的特征就是存在周期性的氣候冷/暖旋回。其中發(fā)生在冰期/間冰期內(nèi)部的冷暖波動為國內(nèi)外學者所關(guān)注。氣候的劇烈波動引起的夏季風降水發(fā)生較大變幅，使得生態(tài)環(huán)境和社會可持續(xù)發(fā)展面臨遭受嚴重危害的威脅。因此，提高對將來氣候氣象、環(huán)境變換的預(yù)測技能，制定出有利于人類社會和經(jīng)濟發(fā)展的合理對策成為當前亟待解決的重大問題。然而，要提高對將來氣候氣象、環(huán)境變換的預(yù)測技能，必須利用高分辨率的古環(huán)境記錄載體對過往的

2、氣候變遷和變率進行研究。查明過去氣候冷暖轉(zhuǎn)換的規(guī)律、邊界條件、影響機制，才能清晰氣候環(huán)境的演變過程和人類活動的影響機理，精準地把握氣候、環(huán)境變化的走向，為制定出合理的應(yīng)對環(huán)境變化計劃方案提供科學依據(jù)。
　　本文以受季風顯著影響的中國西南地區(qū)的重慶豐都為研究區(qū)域，利用豐都地區(qū)水鳴洞 SMY1石筍的25個230Th測年數(shù)據(jù)和430個穩(wěn)定碳氧同位素數(shù)據(jù)建立268.47ka~332.94kaBP期間高分辨率的石筍氧碳同位素時間序列，結(jié)合同

3、屬長江流域的其它洞穴石筍記錄，分析 MIS9~MIS8期間的氣候內(nèi)部特征，通過對比65°N太陽輻射曲線記錄、南極冰芯記錄數(shù)據(jù)、大西洋 SST數(shù)據(jù)，結(jié)合運用功率譜軟件進一步探討亞洲季風氣候冷暖變化的驅(qū)動機制；并與使用 ICP-MS/OES測試所得的SMY1石筍的Ca、Mg、Sr、Ba微量元素和穩(wěn)定氧碳同位素進行比較，在此基礎(chǔ)上對水鳴洞微量元素的控制因素和氣候指示意義進行簡單的探討。得出如下結(jié)論：
　　（1）石筍穩(wěn)定氧同位素分析結(jié)果表

4、明：與湖北神農(nóng)架林竹洞石筍 LZ15對比顯示，二者呈現(xiàn)類似的變化趨勢，證明SMY1石筍記錄的可靠性。SMY1石筍δ18O的變化曲線類似于65°N太陽輻射曲線，具有明顯的三谷四峰的變化特征。表明長時間尺度上西南地區(qū)的季風氣候敏感地響應(yīng)于太陽輻射能量的變化，支持我國季風在軌道尺度上受北高緯區(qū)冰量變化較小影響，而直接響應(yīng)于太陽輻射變化的說法。同時，海洋溫度梯度、水汽運移路徑和地形的變化也可能是引起石筍δ18O變化的重要因素。
　　（2）

5、SMY1石筍δ18O能夠明顯的記錄MIS9期間的5個亞階段及其起止時間，其中3個間冰階：9a=277.84~296.58kaBP、9c=303.30~315.10kaBP、9e=321.54~332.94kaBP，9c為本研究時段季風最強時段。2個冰階：9b=296.58~303.30kaBP和9d=315.10~321.54kaBP；對比冰芯和 SST記錄，SMY1石筍δ18O明顯的記錄到發(fā)生的千年氣候事件；石筍SMY1δ18O記錄表

6、明，在MIS9/8轉(zhuǎn)型期之前，發(fā)生有一次千年的變暖事件，季風強度偏強，氣候偏暖，而后氣候迅速轉(zhuǎn)向干冷，季風強度變?nèi)?。通過與CH4記錄、SB61-O等對比分析，認為MIS9/8的轉(zhuǎn)換時期為278~281kaBP。
　?。?）石筍SMY1的δ13C值在MIS9/8時段內(nèi)的變化幅度為-2.94‰~-9.6‰，波動幅度達5.7‰，平均值為-6.51‰。氣候環(huán)境由間冰期向冰期的轉(zhuǎn)化過程能夠通過外界植被環(huán)境的變化記錄到石筍中；在軌道尺度上，δ

7、13C可以作為反映地表植被變化的地質(zhì)記錄指標，在氣候的冷/暖、冰期/間冰期轉(zhuǎn)型過程中，石筍δ13C可能主要受對溫度更加敏感的土壤CO2產(chǎn)率的影響；通過對石筍δ13C進行REDFIT38功率譜分析，表明北大西洋溫鹽環(huán)流、太陽活動對季風氣候在千年尺度上起著中重要的作用。
　?。?）重慶水鳴洞石筍微量元素Mg/Ca、Sr/Ca、Ba/Ca的比值能較好的記錄軌道尺度上古氣候中的冰期/間冰期轉(zhuǎn)變過程，具有很好的氣候指示意義。SMY1石筍的S

8、r/Ca在（40~228）×10-6之間，Ba/Ca在（89~485）×10-6之間，Mg/Ca在（0.02~0.04）×10-6之間。通過與碳同位素進行對比分析，發(fā)現(xiàn)Mg/Ca與其呈正相關(guān)關(guān)系。溫度因素是Mg/Ca由間冰期MIS9到冰期MIS8逐漸降低的主要控制因子。Sr/Ca、Ba/Ca呈現(xiàn)類似的變化趨勢，二者具有明顯的正相關(guān)關(guān)系，但與Mg/Ca呈現(xiàn)有明顯的反相關(guān)關(guān)系。說明前兩者形成機制類似，但與Mg/Ca不同。大氣粉塵活動、上覆基