本溪王家崴洞10500～5000aBP石笋记录及区域气候意义

基于典型东亚季风区辽宁省本溪市2支石笋样品(W6与W4),通过9个230 Th年龄和386个氧同位素数据,重建了10 500～5 000aBP期间平均分辨率为12～34a的氧同位素时间变化序列。研究时段石笋δ18 O相对振幅为2.0‰,在平均值约-8.5‰上下波动,指示了早全新世东亚季风强度的长期趋势变化和百年尺度振荡信息。相同时段本溪王家崴洞、湖北三宝洞、贵州董哥洞石笋δ18 O记录对比结果表明,全新世石笋δ18 O长期增加趋势类似于北半球太阳辐射能量变化曲线,但东北地区石笋δ18 O大约在10 500a已达到最大值,早于长江流域以南地区约1 000a,这可能表明全新世亚洲季风降水并不同步变化,可能与热带、亚热带季风系统差异响应于区域大气环流有关。功率谱分析W6石笋δ18 O时间序列发现其存在显著的225和91a的周期,与树轮Δ14 C周期(208和88a)基本一致,揭示了中全新世百年尺度东亚季风变化可能主要响应于太阳活动。     

倒数第二次冰期晚期东亚季风气候演变的石笋δ18O记录

基于南京洞穴2支石笋的11个230Th年龄、658个氧碳同位素分析数据,建立了倒数第二次冰期晚期(155-128 kaBP)东亚季风高分辨率的气候演化序列。在岁差尺度上,石笋δ18O记录与65°N夏季太阳辐射量曲线变化基本一致,说明北纬夏季太阳辐射对该地区气候演变起宏观调控作用。石笋δ18O变化曲线千年尺度上显示了8个明显的峰谷变化,δ18O值平均变幅约为1.5‰,平均频率在2 ka左右,十分类似于末次冰期东亚季风Dans-gaard-Oeschger旋回,说明东亚季风气候在末次冰期的千年级不稳定波动也可能存在于更久远的冰期过程中,冰期气候的不稳定性很可能是第四纪冰盖、大尺度海洋/大气环流共同作用的结果。     

57～48万年前东亚夏季风的神农架石笋记录

应用MC-ICP-MS和MAT-253质谱技术,实测神农架山宝洞一支长达1.2 m石笋(SB32)的3个230Th年龄和236个氧同位素数据。在年龄误差范围内,运用天文轨道调谐方法重建了570~480 kaBP时段百年至千年际分辨率东亚夏季风降水记录。该记录跨越4个完整的岁差旋回,在岁差周期上石笋δ18O平均振幅达4‰。研究时段内东亚夏季风轨道尺度变化仍然受太阳辐射的控制。石笋记录的深海氧同位素阶段MIS14/13转换过程与末次冰消期具有类似特征。一系列千年尺度事件叠加在岁差周期夏季风变化趋势上,表明千年尺度气候变化是地球气候系统内部自我维持的固有频率,可能属于海-陆-气相互作用的结果。     

盛冰期数十年尺度东亚季风变化的洞穴石笋记录

据湖北青天洞和南京葫芦洞石笋9个230Th年龄和430个δ18O测试数据,建立了18.4～14.4 kaBP平均分辨率7～8 a的东亚季风时间序列.在共同生长时段(17.5～16和18.4～17.5 kaBP),两个洞穴石笋给出了数十年尺度几乎完全一致的δ18O信号,证明了石笋δ18O记录可靠地反映了大尺度区域性季风环流及其水气同位素分馏变化.17.7和16.1 kaBP左右,石笋δ18O值明显正偏,振幅达2‰,指示两次显著的弱夏季风事件,与北大西洋冰漂碎屑事件H1b和H1a同步发生,可视为东亚季风气候系统对北大西洋H1事件的一种响应,18.3～17.7 kaBP期间,东亚季风区存在强季风降水事件,平均强度相当于Bφlling暖期的1/2,最湿润时甚至接近于Bφlling暖期降水强度,可能与北大西洋经向翻转环流的强度变化有关,这一强降水事件内部干湿旋回变化周期与Gleissberg太阳活动周期极为吻合.     

MIS3以来黄土高原东南部石笋阶段性沉积记录的夏季风演化

基于山西龙洞8个铀钍年代和100个氧同位素数据(δ~(18 )O)重建了深海氧同位素(MIS)3阶段以来东亚夏季风演化历史。石笋L8沉积并不连续,主要生长在58.0~54.5,27.1~18.0和6.8~3.9kaBP 3个阶段。不同于季风边缘区其他洞穴记录,石笋δ~(18 )O值在24.5kaBP突然增加1‰,表明MIS2早期内陆地区经历了一次显著的弱季风过程,可能响应于北大西洋Heinrich 2事件。石笋δ~(18 )O序列伴随着轨道尺度太阳辐射的变化,晚全新世δ~(18 )O值持续偏重意味着低纬热带辐合带逐步南移,导致北方地区夏季风降水持续减少。Dansgaard-Oeschger(D-O)15事件具有明显的双峰结构,与格陵兰冰心记录的亚千年尺度温度波动几乎同步变化。     

辽宁本溪暖和洞早全新世石笋年纹层记录

据位于典型东亚季风区辽宁本溪暖和洞一支石笋(NH6)的年纹层计数并结合3个230 Th年龄结果,建立了(8 630～7 050)±50aBP期间连续发育近1 500a的石笋年纹层厚度、灰度和氧同位素时间序列。研究石笋年纹层与北京石花洞和冰期南京葫芦洞在显微结构上相似,具有北方型石笋年层的年季旋回界面的基本特征,说明中国东部季风区石笋年层生长的气候控制因素特征明显。厚度与灰度在十年至百年际尺度旋回上呈现出整体一致的变化特征(相关系数r=0.56,n=1 580),反映了降水季节性反差较大条件下洞穴有机质等物质输入和滴水饱和度之间具有内在联系。两者的功率谱周期显示11～2a共同成分,与现代季风降水周期吻合。年生长速率与氧同位素曲线的不一致,说明洞穴地点环境对大尺度季风气候的复杂响应。     

神农架140～124 kaBP百年尺度东亚季风降水的石笋记录

基于神农架山宝洞SB28石笋230Th年龄和氧同位素数据,建立了140~124 kaBP百年尺度的东亚季风降水序列,其长期演化趋势与北纬33°夏季日辐射能量曲线基本一致。山宝洞SB28石笋与董哥洞D4石笋δ18O曲线呈现出整体一致的特征,证实了亚洲季风降水同位素组成变化具有广泛的区域意义。末次间冰期129.5~124.3kaBP季风降水具有百年尺度高频振荡特征,功率谱分析周期有525、228和207 a,类似于全新世大气△14C残差百年尺度周期,表明末次间冰期亚洲季风强度的变化仍然受太阳活动的影响。在倒数第二次冰期向末次间冰期转换时,北半球太阳辐射可能触发了全球末次间冰期全盛期的开始。     

黔西南石笋记录MIS3/2阶段百年尺度季风演变和H事件特征

基于黔西南雾露洞石笋(Wu32)12个230Th年龄和371个氧同位素分析,获得了末次冰期29～20.8 kaBP分辨率约20年的亚洲夏季风演变序列.该石笋δ18O时间序列与南京葫芦洞记录在重叠时段基本一致,更为详细地记录了深海氧同位素3阶段向2阶段(MIS3/2)转换时期亚洲夏季风强度的变化过程.MIS3/2转换期季...     

阿勒罗德至新仙女木早期气候转型特征

湖北神农架青天洞QT17石笋的3个U-Th年龄和持续1440a的纹层计数序列提供了13.5～12.1kaBP期间平均4a分辨率的δ18O东亚季风强度记录。该记录与Cariaco盆地纹泥灰度记录显示阿勒罗德至新仙女木早期气候呈现低幅振荡特征,而格棱兰GISP2和GRIP冰心温度记录在同时段则呈现大幅高频振荡。4个记录的气候转型时间在测年误差范围内基本一致,一定程度上说明北半球高低纬千年尺度气候事件同步变化。然而,该期间东亚季风气候转型持续时间近550a(纹层计数年),而大西洋气候记录仅有230～400a,可能由于季风气候降水同位素部分受来自海洋水源同位素的影响。     

黔西南雾露洞石笋记录的MIS 3晚期亚洲季风变化和南北极气候的联系

基于贵州雾露洞石笋(WU3)9个230 Th年龄和1 317个氧同位素数据,建立了39.1～29.2 kaBP平均分辨率为10a的亚洲夏季风强度变化序列,揭示了深海氧同位素3阶段(MIS3)晚期千年一百年尺度亚洲夏季风演变过程.雾露洞和葫芦洞石笋δ18O记录在重叠时段具有很好的重现性,表明石笋δ18O记录可反映大尺度区...     

辽宁暖和洞石笋δ13C对全新世气候变化的生态响应

基于辽宁暖和洞年层石笋NH5的7个230 Th年龄和962个碳同位素数据,建立了10.6～3.5kaBP时段全新世气候及生态演化的δ13 C序列,其长期演化趋势与北大西洋海表温度变化基本一致。该记录表明,10.6～8.8kaBP,δ13 C值逐渐负偏,由-9.4‰降至-10.3‰,气候逐渐转暖湿;8.8～6.7kaBP,δ13 C值负偏显著,平均值为-11.3‰,此时,气候温暖湿润,对应于全新世适宜期,纹层计数显示其持续时间约为1 945a;6.7～3.5kaBP,δ13 C值显著正偏,由-11.3‰升至-8.3‰,干旱化趋势明显。石笋δ18 O时间序列显示出相似的变化趋势。在6.7kaBP前后,δ13 C、δ18 O均快速正偏,纹层计数显示约在40a内完成气候由暖湿到冷干的突变转型,可能是由于北大西洋海表温度降低和植被-大气系统的反馈作用对太阳辐射减少具有放大效应。     

东海嵊山岛末次冰期黄土有机碳同位素特征及其古环境意义

黄土沉积中有机碳同位素组成与古气候关系密切,对研究区域环境演变具有重要意义。本文聚焦我国东海嵊山岛末次冰期黄土地层,在磁化率和元素地球化学指标特征分析基础上,开展有机碳同位素组成特征研究。研究结果表明：嵊山岛黄土沉积剖面有机碳同位素组成波动范围-21.63‰～-27.56‰,平均值为-24.88‰,剖面有机碳同位素组成波动偏正;利用端元法对嵊山岛黄土沉积环境中C₃/C₄植被相对丰度进行估算,揭示沉积地层记录的植被类型是以C₃型植被为主导,C₄型植被对沉积地层中有机碳同位素的贡献有限;与南京洞穴石笋、苏禄海海洋沉积以及南极Vostok冰芯氧同位素记录对比,显示末次冰期间冰阶时期嵊山岛黄土沉积中有机碳同位素波动是以C₃型植被为主导的植被碳同位素对降水条件改变的响应,降水可能是这一时期黄土沉积中有机碳同位素变化的主要影响因素;在末次冰消期阶段,温度有利于C₄植被的发育,导致区域C₄型植被丰度有所上升,并对沉积地层中有机碳同位素变动的贡献增加...     

8 ka来东海内陆架泥质区高分辨率沉积记录对东亚冬季风的响应

依据东海内陆架泥质区D03钻孔岩芯沉积物高分辨率粒度分析结果，筛选了对东亚冬季风有良好显示的敏感粒级，结合高精度年代框架，揭示了近8 ka以来东亚冬季风波动在泥质区的沉积记录，包括11个千年尺度的气候波动事件和5.4～4.9、1.8 kaBP以来的百年尺度的快速气候波动。与石笋、冰芯和泥炭的氧同位素曲线对比发现，东亚冬季风增强与世界范围的“8.2 ka”、“4.9 ka”、“3.8 ka”、“1.4 ka”和小冰期事件均有良好的对应关系，建立了全新世东亚冬季风增强与气候变冷事件的内在联系。8 ka以来东亚冬季风的演化大致可以分为3个阶段，即8.2～4.8 kaBP中高频波动期、4.8～1.8 kaBP波动较弱稳定期和1.8 kaBP以来的高频波动期。     

南极普里兹湾及其邻近海域悬浮颗粒有机物的碳同位素组成及其影响因素

依托中国第29次南极科学考察航次开展了南大洋普里兹湾及其邻近海域悬浮颗粒有机物碳同位素组成(δ13CPOC)的研究,结合温度、盐度、营养盐和溶解CO_2的数据,揭示了影响研究海域颗粒有机物碳同位素组成的主控因素,计算出混合层中浮游植物吸收无机碳过程的碳同位素分馏因子。结果表明,普里兹湾及其邻近海域的δ13CPOC介于-28.5‰~-21.1‰,平均值为-24.6‰,表现出湾内大于湾外的特征。浮游植物同化吸收CO_2过程的碳同位素分馏是影响研究海域混合层δ13 CPOC的主要因素,根据δ13CPOC和1/[CO_2(aq)]的线性拟合关系,计算出浮游植物同化吸收CO2过程的碳同位素分馏因子εp为23.4‰。δ13CPOC的垂直分布随深度增加而增大,反映出颗粒有机物垂向输送过程中颗粒有机物再矿化过程同位素分馏作用的影响。     

海底多组分水合物分解气好氧氧化实验研究

海洋区域蕴藏了丰富的天然气水合物资源,是地球上巨大的碳储库之一。当海洋环境发生变化时,部分水合物会分解释放出大量天然气,其向上运移过程中会发生厌氧或好氧氧化反应,从而减少由海洋向大气的碳排放量,起到消耗截流的作用。本文选取含烷烃好氧氧化菌的海底沉积物进行了水合物分解气的微生物好氧降解模拟实验,实验中用混合气(C_1+C_2+C_3)来模拟多组分水合物分解气。实验结果显示,在微生物作用下烃类混合气发生好氧氧化降解反应至消耗殆尽,反应优先顺序为C_1C_2C_3,降解速率C_1C_2C_3。且随着烃类组分含量的减少,其碳氢同位素组成发生了微生物降解分馏效应,并呈现出不同程度的富集趋势。C_1、C_2和C_3的碳同位素富集变化量分别为71.05‰、12.03‰和4.61‰,碳同位素分馏系数(εC)的平均值分别为-11.219‰、-2.951‰和-1.539‰;氢同位素富集变化量分别为368.64‰、156.00‰和111.97‰,氢同位素分馏系数(εH)的平均值分别为-56.092‰、-99.696‰和-73.303‰。可见,三者的碳位素富集程度C_1C_2C_3,而氢同位素富集程度C_2C_3C_1。此外,水合物分解气在微生物降解过程中气体成分组成及碳氢同位素特征发生了改变,对判别气体成因起到一定的干扰作用,因此,利用分解溢出气体样品进行气体溯源时需要适当考虑这一影响因素。     

61～50kaBP亚洲季风百年尺度气候振荡的黔西南石笋记录

12个U/Th年龄测试结果显示,黔西南普安县雾露洞长度分别为667mm和830mm的两支石笋覆盖了61～50kaBP时段。据两支石笋999个δ18O数据建立了平均分辨率达15年的亚洲夏季风强度变化序列。雾露洞δ18O记录揭示了4个振幅达1.7‰的千年尺度季风增强事件,对应于格陵兰冰心DO17—DO14事件。在总体特征上,该记录峰谷振荡特征及振幅与贵州董歌洞、南京葫芦洞记录一致,进一步证实亚洲季风区大气降水同位素组成变化在大范围空间内具有一致性。在百年尺度上,亚洲季风区石笋δ18O清晰记录了MIS3早期6个DO亚旋回事件,而且在更短时间尺度上具有类似高纬气温振荡特征。这种低纬季风系统与北高纬气候变化的耦合关系表明,大气环流快速重组和传输可能是连接高低纬DO旋回及亚旋回气候变化的主要纽带。     

南海表层沉积钙质超微化石氧碳同位素研究

对南海34个站位表层沉积中的钙质超微化石进行了氧碳稳定同位素分析.结果表明,钙质超微化石δ^18O化范围为-2.656‰～0.006‰,平均为-1.517‰;δ13C值变化范围为-1.510‰～0.778‰,平均为0.140‰.通过与有孔虫同位素分析结果相比较,发现钙质超微化石δ^18O高于浮游有孔虫而低于底栖有孔虫,δ13C值低于浮游有孔虫而高于底栖有孔虫.从平面分布来看,南海表层沉积钙质超微化石氧同位素在东北和西南各存在一个小于-1.5‰的低值区,碳同位素在东北存在一个小于0的低值区.钙质超微化石与有孔虫同位素值的差异性可能与其生命效应及生活环境有关.而钙质超微化石与有孔虫同位素平面分布规律上的不同也揭示了海水温度、盐度、营养水平等海洋参数可能对超微化石和有孔虫同位素的分馏起不同控制作用.     

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。     

现代海底热液沉积物的硫同位素组成及其地质意义

共收集到现代海底热液沉积物的1264个硫同位素数据,结合我们对冲绳海槽Jade热液区和大西洋中脊TAG热液区中表层热液沉积物的硫同位素研究成果,对比分析了不同地质-构造环境中海底热液沉积物的硫同位素组成特征及其硫源问题.结果表明:(1)现代海底热液沉积物中硫化物的硫同位素组成集中分布在1‰～9‰之间,均值为4.5‰(n=1042),而硫酸盐矿物的硫同位素组成主要分布在19‰～24‰之间,均值为21.3‰(n=217);(2)无论在洋中脊还是在弧后盆地扩张中心,无沉积物覆盖热液活动区中热液沉积物与有沉积物覆盖热液活动区相比,其硫同位素组成的分布范围相对狭窄;(3)各热液活动区中硫化物硫同位素组成的不同,反映出各自硫源的差异性.无沉积物覆盖洋中脊中热液成因硫化物的硫主要来自玄武岩,部分来自海水,是玄武岩和海水硫酸盐中硫不同比例混合的结果,而在弧后盆地和有沉积物覆盖的洋中脊,除了火山岩以外,沉积物和有机质均可能为热液硫化物的形成提供硫;(4)现代海底热液沉积物硫同位素组成的变化和硫源的不同可能归因于海底热液体系中流体物理化学性质的变化、岩浆演化和构造-地质背景的不同.     

长江悬浮颗粒物中稳定碳、氮同位素的季节分布

在长江南通市区段国控断面 (李港对照断面 )上自 1 996— 1 999年每两个月定期采样 ,测定悬浮颗粒物的碳、氮同位素及其相关参数。研究发现 :稳定碳同位素值分布区域在- 2 3.6‰— - 2 7.1‰之间 ;稳定氮同位素多分布在 1 .4‰— 5 .9‰。两者的季节变化趋势与陆源输入和现场浮游植物的组成和生长状况有关。δ1 5N、C/N比值均不能严格体现物源影响 ,受到水体中有机质的转化和微生物活动的影响而被改造。借助简单模式 ,获得估算的陆源贡献随季节变化的规律 ,并证实在 1 998年夏长江南通的陆源输入有明显的增大 ,与 1 998年长江大洪水事件吻合