末次冰消期临沂石笋微量元素记录及其气候意义

结合山东临沂LY石笋(发育年代17~11.4ka BP)δ18 O记录,分析了LY石笋微量元素变化特征、影响因素及其指代的气候环境变化信息。LY石笋Sr/Ca、238 U和(234 U/238 U)0变化与石笋δ18 O记录、65°N夏季太阳辐射曲线在千年尺度上变化趋势一致,较好地保存了末次冰消期早期气候环境由冷干向暖湿过渡的信息。Heinrich Event 1时期(17~14.7ka BP),石笋Sr/Ca比值和238 U含量表现为相对高值,(234 U/238 U)0表现为相对低值;Blling-Allerd时期(14.7~12.7ka BP),石笋Sr/Ca比值和238 U含量迅速减少至低值,(234 U/238 U)0呈逐渐增加的趋势;Younger Dryas时期(12.7~11.4ka BP),石笋微量元素无明显波动,Sr/Ca比值和238 U含量表现为相对低值,(234 U/238 U)0表现为相对高值。研究认为LY石笋Sr/Ca比值主要受与降雨量相关的渗流水滞留时间、水-岩相互作用和先期碳酸盐沉淀的影响,可以指示外界降雨量的变化。LY石笋238 U和(234 U/238 U)0则主要受与有效降水量有关的洞穴上覆土壤湿度和氧化还原条件的影响,大气粉尘活动可能是导致石笋238 U、(234 U/238 U)0变化与δ18 O曲线不完全协同的原因。此外,LY石笋Sr/Ca和(234 U/238 U)0变化可能还受石笋生长速率的影响,具体影响机制还有待进一步研究。     

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。     

2.5Ma以来黄土稳定同位素记录的植被及夏季风变化

洛川剖面2.5Ma以来有机碳同位素组成显示δ13 C值的变化范围为-18.7%～-23.5‰;剖面有机碳同位素变化可分为3个阶段,均与磁化率曲线对应且呈现一致的冰期-间冰期波动。表明研究区第四纪以来主要为C3植物为主的C3、C4混合草原植被类型;黄土序列有机碳同位素δ13 C值对应磁化率曲线在冰期—间冰期尺度上较好地记录了夏季风强度变化;与段家坡和渭南剖面有机碳结果对比显示,2.5Ma以来3个剖面在构造尺度上均出现了两次明显的转变。     

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。     

最近千年来山东半岛西部气候环境变化的石笋δ~(18)O、δ~(13)C记录(Ⅰ)

Ky1石笋采自山东半岛西部的开元洞,沿生长轴方向长度75mm。在高精度U-230 Th测年基础上,通过年纹层连续计数和平均沉积速率内插/外推相结合的定年方法,确定Ky1石笋生长于892—1894AD的1 000年间。在沿石笋生长轴采集的583个样品中,选择303个进行了δ18 O、δ13 C测试,平均分辨率约为3年。结果显示,最近1000年来Ky1石笋的δ18 O比值变化呈现明显阶段性,显示与小冰期(LIA)和中世纪暖期(MWP)对应的数百年尺度波动。根据δ18 O记录,山东半岛在1482AD前后发生与MWP/LIA转换对应的气候突变,1 482AD前相当于夏季风强烈、降水较多的中世纪暖期,1482AD后则为夏季风微弱、降水较少的小冰期,以1609AD夏季风最弱。Ky1石笋的δ13 C比值变化,也由与MWP、LIA相当的两个阶段构成,其间也存在突变关系。比较而言,δ13 C变化要比δ18 O显著平缓,而且LIA后期以来二者变化明显不同步。最近1 000年来,与MWP/LIA对应的气候突变相当于明朝中期;就各个朝代内部的气候变化趋势而言,不同朝代之间不尽相同;不同朝代之间的更替期均大致与MWP、LIA内部的次级气候突变时期对应。因此,中世纪暖期和小冰期内部的次级气候波动对中国社会发展的影响,可能比千年尺度上最剧烈的MWP/LIA突变本身更显著。另一方面,洞穴所在山地的土地利用程度不断提高,其与气候变化共同影响着洞穴所在山地的植被的C3/C4植物构成及土壤性质,从而影响到石笋δ13 C比值。从892—1318AD,土地利用对山地植被构成、土壤特征的影响程度尚不及气候变化;1318—1479AD,已达到或超过小幅度的气候变化;1483—1779AD,达到或超过大幅度的气候变化;1779—1894AD,土地利用程度趋于稳定,气候变化对环境的影响程度则又相对凸显。     

晚第四纪以来中纬度北太平洋古生产力记录

综合论述了晚第四纪以来北太平洋中纬度地区海洋古生产力变化特征及其影响因素。晚第四纪以来,北太平洋中纬度地区海洋古生产力变化表现出明显的冰期-间冰期尺度波动特征,冰期条件下海洋古生产力增加,而间冰期条件下古生产力较低。在综合考虑影响北太平洋古生产力变化的各种因素后,初步认为：冰期气候条件下,亚洲粉尘携带的浮游生物生长所必需养分的增加促进了浮游生物的生长,可能是导致本区冰期时古生产力增加的主要原因。     

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。     

桂林现代洞穴碳酸盐——石笋的沉积速率及其环境意义

洞穴沉积物过去环境记录在短尺度、高分辨率全球变化研究中已成为不可或缺的研究内容.而洞穴滴水作为洞穴石笋形成的介质或媒体,对气候环境变化响应迅速,其物质成分、滴速以及水量的变化直接影响石笋的生长及其蕴含的环境信息,是研究地表环境变化与洞穴石笋沉积的桥梁.洞穴滴水从而成为石笋形成机理和古气候重建研究的热点.通过对桂林盘龙洞...     

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。     

南海东北部陆坡铁锰沉积记录对环境变化的指示意义

通过对南海东北陆坡沉积柱的研究,建立了高分辨率铁、锰、CaCO₃,Fe/Mn的值和醋酸溶性镁的变化序列.研究表明,铁和锰含量之间呈正相关关系,两者在垂直方向上总的变化趋势基本一致,锰的氧化还原界面的深度要比铁的浅.经过成岩作用,铁基本上可以保存它原始的沉积含量,间冰期沉积物中铁含量要比冰期的高,铁含量波动幅度和频率可以表示短期的气候剧烈波动的强度和频率,同时也表明了陆源供给的相对稳定性.锰保存的含量比它原始的沉积含量明显减少,锰含量的变化主要受海洋沉积环境的控制,在冰期锰含量得到相对富集,锰含量的较大波动多出现在碳酸盐含量发生较大变化的时候,锰含量的变化反映了曾经发生的海洋生产力、沉积速率和温度的巨大波动.在沉积柱中Fe/Mn的值的变化与碳酸钙的变化在总体上表现出相反的变化趋势,冰期Fe/Mn的值小,而在间冰期时其比值较大,Fe/Mn的值可以作为一个表征碳酸盐旋回的灵敏的替代性指标,同时Fe/Mn的值的变化可以表征大气二氧化碳的波动和海洋沉积速率的变化.