重慶金佛山地區(qū)全新世石筍微量元素記錄研究.pdf

1、全球氣候是一個不斷發(fā)展演化的過程，氣候變化會直接或間接地給人類社會帶來影響。近年來，全球氣候變化日益受到社會各界的關(guān)注與重視。而古氣候環(huán)境是現(xiàn)代和未來氣候環(huán)境演變的重要參照體，研究和掌握古氣候演變的過程及機(jī)制，有助于預(yù)測未來氣候變化趨勢，從而使過去全球氣候變化的研究在國際地學(xué)領(lǐng)域的地位逐漸提高。全新世（Holocene）是一個典型的間冰期且為漫長地質(zhì)時代中的一個最新階段，在此階段，人類社會文明得到迅速發(fā)展并達(dá)到相當(dāng)高的程度。全新世氣候如

2、何演化，未來氣候環(huán)境如何改變，也會影響當(dāng)今社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展；因此，全新世及其氣候變化研究，關(guān)系著整個人類社會的發(fā)展，有著極其深遠(yuǎn)的意義。全新世古氣候研究涉及領(lǐng)域廣泛，其中關(guān)于亞洲全新世季風(fēng)演化的研究便是其重要的熱點(diǎn)之一。研究亞洲全新世季風(fēng)變化中，石筍是目前重要的地質(zhì)載體。在石筍的眾多氣候替代指標(biāo)中，氧碳同位素的研究已趨于成熟，加上氧碳同位素的氣候指代含義存在分歧，這迫切需要深挖石筍其他替代指標(biāo)的潛力。前人研究表明，全新世的總基調(diào)為氣候溫暖

3、濕潤，夏季風(fēng)的變化特征表現(xiàn)為減弱趨勢，亞洲季風(fēng)也在全新世呈現(xiàn)持續(xù)減弱的趨勢；但在持續(xù)減弱的過程中表現(xiàn)并不平穩(wěn)，內(nèi)部存在數(shù)次氣候振蕩，出現(xiàn)氣候快速變冷變干的弱季風(fēng)氣候事件。全新世季風(fēng)整體變化趨勢和驅(qū)動機(jī)制目前已被廣泛探討，但對于弱季風(fēng)事件的探討，除了4.2ka B.P.與8.2ka B.P.事件外，其他幾次冷事件仍未受到足夠重視，有待進(jìn)一步的研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴研究發(fā)現(xiàn)石筍HF01的Sr/Ca比值與反映東亞季風(fēng)演化規(guī)律

4、的δ18O變化趨勢基本一致，整體上呈現(xiàn)顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，HF01的Sr/Ca比值隨夏季風(fēng)增強(qiáng)而升高，氣候越溫暖濕潤，Sr/Ca值也更高，表明了石筍HF01的Sr/Ca比值可作為東亞季風(fēng)變化的代用指標(biāo)。Sr/Ca比值變化與地表化學(xué)風(fēng)化速率有關(guān)，并能響應(yīng)夏季風(fēng)強(qiáng)度，間接地指示洞外的干濕狀況。黑風(fēng)洞洞穴頂板較薄，滯留時間因素可能對Sr/Ca比值影響有限，化學(xué)風(fēng)化作用機(jī)制得到放大。石筍HF01的Sr/Ca比值與δ18O變化趨勢基本一致，但在不同

5、的生長階段，Sr/Ca比值的主控因素發(fā)生了改變。兩者在8-9ka B.P.之間相關(guān)系數(shù)很低，在9ka B.P.前為顯著正相關(guān)，8 ka B.P.后為顯著負(fù)相關(guān)，表明Sr/Ca的影響機(jī)制較為復(fù)雜，在討論Sr/Ca比值變化時，對于地表化學(xué)風(fēng)化速率和滯留時間這兩種機(jī)制，Sr/Ca所反映的干濕條件是截然相反的。因此，在運(yùn)用Sr/Ca比值探討環(huán)境意義時不能簡單地歸結(jié)為溫度、降水或者植被因素，而應(yīng)視為多種因素影響下不同作用機(jī)制疊加和抵消的結(jié)果。利用

6、Sr/Ca進(jìn)行古氣候重建的時候需要謹(jǐn)慎，特別是要注重多指標(biāo)對比研究，分析其具體作用機(jī)制，防止誤判發(fā)生。⑵Mn/Ca與Ni/Ca比值與石筍δ18O有著基本一致的變化趨勢，能反映全新世東亞夏季風(fēng)的演化規(guī)律，但在千年尺度上的波動與廣東湛江湖光巖湖泊沉積物中Mn元素含量有較好的對應(yīng)關(guān)系，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)其可能與強(qiáng)盛的冬季帶來的空氣粉塵有關(guān)。V/Ca、Cr/Ca、Fe/Ca、Cu/Ca比值變化不同于Sr、Mn、Ni等元素，其變化幅度較大，甚至增幅可達(dá)幾

7、十倍。V/Ca、Cr/Ca、Fe/Ca、Cu/Ca比值變化的可能機(jī)制是：早、中全新世時水動力條件較好，上覆巖層及土壤進(jìn)入滴水中的微量元素及雜質(zhì)較多，此時滴水速率較快，石筍生長速率較快；晚全新世時期，則與之相反。⑶黑風(fēng)洞石筍HF01的碳氧穩(wěn)定同位素、灰度和微量元素Sr/Ca比值均能支持了ITCZ南北遷移驅(qū)動了亞洲季風(fēng)變化的觀點(diǎn)，表明在軌道尺度上，該地季風(fēng)氣候的演化主要是受太陽輻射能量的宏觀調(diào)控作用。HF01石筍碳氧同位素、石筍灰度和微量元