末次冰消期亚洲季风突变事件的精确定年: 以贵州衙门洞石笋为例

通过贵州衙门洞Y1石笋33个U/Th年龄和1020个氧同位素数据的分析, 重建了西南地区末次冰消期至全新世早期(16.2~7.3 ka BP)平均分辨率达9 a的亚洲夏季风演化特征. 该时段发生的气候突变事件, 在Y1石笋记录中得到明显揭示, 类似格陵兰冰芯记录的GI-1e~GI-1a事件(GIS)可以定义末次冰消期亚洲季风突变事件的中国基准(CIS)为A.1e~A.1a, Y1石笋d ¹⁸O值记录这些事件的开始时限分别为: (14750±50), (14100±60), (13870±80), (13370±80) 和(12990±80) a BP; A.1a结束进入YD事件为(12850±50) a BP, YD结束进入全新世为(11500±40) a BP, 其中BA转换(A.1e开始)和YD转换前后d ¹⁸O值有3‰的变幅. Y1记录区域对比表明亚洲季风在早全新世期间总体增强的趋势在各地区并没有显著的相位差异, 因而不支持东亚和印度季风在轨道尺度上的反相位关系. Y1记录支持近10年来石笋研究的结果, 即亚洲季风气候变化的驱动机制除了主导的太阳辐射、大西洋径向环流(MOC)及热带辐合带 (ITCZ) 运移外, 短尺度上的季风变化和太阳活动密切相关.     

黄龙钙华210Pb计年与现代沉积的环境变化研究

本文以黄龙钙华岩芯为主要研究对象, 利用210Pb定年技术在测定年轻碳酸盐样品短时间尺度上的优势建立了研究区近100年来高精度的年代标尺及环境记录; 通过碳氧稳定同位素的分析, 讨论了钙华稳定同位素记录与器测气候数据的相关性特征, 并与其他定年技术所获得的结果进行了相互验证。研究区钙华δ18O在1908~2004年时段内的变化范围为?12.13‰~?10.42‰, 平均值为?11.23‰, 变化幅度达到了1.7‰。同属西南季风区、由于海拔效应和距离水汽来源远近不同等因素的影响, 在同时段内黄龙钙华δ18O的变化范围和变化幅度都比董歌洞和Kahf Defore洞的δ18O记录要大, 说明处于中纬度、高海拔的黄龙钙华相对于低海拔的董歌洞和Kahf Defore洞石笋对气候环境的响应可能更加敏感。     

湖北仙女山人工隧洞现代石笋气候学——灰度及其指示意义

以长江三峡岩溶地区仙女山隧洞内一根生长期为9年的现代石笋为研究对象,利用数字图像分析技术获得高分辨率的年际-季节时间尺度的石笋灰度序列。与当地器测气象数据进行对比分析发现,仙女山石笋灰度和降水量、温度具有相似的变化趋势:降水量越大,温度越高,石笋灰度值越大;降水量越小,温度越低,石笋灰度值越小。关于影响石笋灰度变化的主导因素是降水量还是温度,还需要进一步深入的研究。      

桂林地区近150年来的气候变化——基于 210Pb计年的洞穴碳酸盐沉积物记录

采用 ²¹⁰Pb定年和碳、氧稳定同位素分析方法对盘龙洞内的洞穴次生碳酸盐沉积物进行了系统研究,重建桂林地区近150年来的气候变化。本文采用的次生碳酸盐沉积物是采自桂林盘龙洞中的P001石笋和P007流石,分别获得9个和12个 ²¹⁰Pb测年数据; 以及41个和46个碳、氧同位素数据。P001石笋碳、氧同位素记录年代跨度为公元 1869～2002年,  δ¹⁸O  平均值为－6.28‰, δ¹³O  平均值为－7.59‰; P007流石碳、氧同位素记录跨度为公元 1854～2004年,  δ¹⁸O  平均值为－5.27‰, δ¹³O  平均值为－6.68‰。P001石笋和P007流石碳、氧同位素记录的低频信号显示出一致的变化趋势,而且二者的 δ13C 曲线相对  δ¹⁸O  曲线一致性更强,说明它们受同样环境条件所制约,同时也说明了其 ²¹⁰Pb年代系列的建立是可靠的。盘龙洞石笋和流石的  δ¹⁸O 和  δ¹³O 记录在公元 1930～1965年都出现一个低谷,表明该时段植被生产力相对减弱,亦即降水相对减少。通过P001石笋和P007流石的碳、氧同位素记录与现代降雨记录的比较可知,在年际至10年际尺度上,氧同位素反映的为降水或者季风的强弱。由此,公元1854年到2005年的151年内,盘龙洞碳酸盐沉积物氧同位素所反映的气候变化信息为3个阶段： 1)1854年至1900年的相对较强季风期,降水量较丰, δ18O 平均值为－6.3‰; 2)1900年至1960年的较弱季风期,降水量较少, δ¹⁸O 平均值为－5.1‰; 3)1960年至2005年的较强季风期,降水量较丰富,δ¹⁸O 平均值为－6.1‰。     

论洞穴石笋结构构造转变

大量大型石笋纵剖面研究表明,石笋矿物组成有方解石、文石、文石(方解石)-方解石(文石)三种类型,三类的结构、纹(微)层和放射状构造、结构构造转变等特征类同,并存在于碳酸盐沉积石笋生长的全过程,但文石笋的细微粒针(柱)状(微粒)结构、放射状、纹(微)层构造更显著.石笋结构构造转变的主要表现是:文石转变成方解石;文石、方解石次生增大,呈现不断晶化的成晶过程.文石转变为方解石,常保留文石的针状、针柱状结构和柱状聚晶体,呈文石假象,文石次生加大仍保存其结构构造和聚晶;方解石次生增大,常保存其粒状、菱面体、偏三角面体、聚片双晶和柱状、板状聚晶.石笋结构构造转变及其晶化强度,受控于洞穴温度、湿度、滴水和凝结水对石笋的渗透、淋漓,主要受石笋含水度大的制约.组成石笋的碳酸盐沉积、组合、结晶、晶化次生增大等,结构构造的形成及其弱、中、强转变,都在常(低)温常(低)压的洞穴气候环境中进行,是自调整作用的沉积、成晶、成岩晶化过程,没有外来物质加入,因而不影响同位素分馏和古气候环境记录.石笋结构构造转变研究,对古气候环境重建与生态修复、成晶成矿理论和实践、同位素测年校正和运用都有重要意义.     

林州-安阳地区食管癌高发区地下水氮污染及防治措施

河南省林州市-安阳县是我国著名的食管癌高发区，食管癌严重地危害着当地居民的生命与健康。本文根据饮用水的NO^-3分析资料，阐明了亚硝胺的前体物NO^-3的分布与食管癌的地理分布具有明显的相关性。居民饮用NO^-3超标的浅层地下水，旱井水是导致食管癌的重要原因之一，70年代以来，大量施用化肥是起引饮用地下水NO^-3污染的根本原因，它导致的后果使林州市食管癌发病率和死亡率下降缓慢。本文结合^14C资料对地下水NO^-3-N污染机理进行了分析，并提出了相应的防治措施。     

饮用水NO-3污染与食管癌发病率及死亡率相关性探讨--以河南省林州安阳地区为例

阐明了林州市食管癌流行的4个特征。根据46个饮用水的NO3^-分析资料，论证亚硝胺的前体物NO3^-的分布与食管癌的地理分布具有明显的相关性：林州市的发病率是北部高于南部；林州市－安阳县－范县的发病率是西部大于东部。居民饮用NO3^-超标的浅层地下水，旱井水是导致食管癌的重要原因之一。70年代以来，大量施用化肥是引起饮用地下水NO3^-污染的根本原因，它导致的后果是林州市食管癌发病率和死亡率下降缓慢。指出了必须坚持“防霉、去胺、施钼肥、治增生、改变不良饮食习惯”五项预防措施，特别要把饮用水治理好。     

岩溶关键带土壤—洞穴系统CO2运移的时空变化——以河南鸡冠洞为例

为了了解豫西鸡冠洞岩溶区不同尺度下水-土-气的中CO2的变化特征,探究CO2在岩溶关键带系统的运移关系,2019年5月至2020年10月,利用固态传感器对河南鸡冠洞上覆土壤取样点进行高时间分辨率监测,每隔15 min采集一次数据。结合每月采集洞内空气CO2浓度数据、每月测定洞穴水水化学指标数据及每月监测的降水、气温数据进行全面系统地分析。结果表明:①土壤CO2浓度、洞内空气CO2浓度和洞穴水水化学指标具有明显的季节性变化特征,均表现为夏秋高冬春低;②土壤CO2浓度在昼夜尺度下,白天高于夜晚,夏季的昼夜差值最大,冬季的昼夜差值最小,且昼夜变化滞后气温、土温变化约6 h;③洞内CO2浓度变化、洞穴水离子浓度和水化学指标在昼夜变化上具有同步性;④强降雨条件下（单场降雨量为42.2mm）,土壤水分和土壤温度能及时响应降雨变化,而土壤CO2浓度对降雨的响应滞后2 h。洞穴水、洞穴CO2浓度对降雨的响应与土壤CO2具有相似性;⑤基于月均值的土壤CO2浓度与土壤温度、土壤湿度的相关系数分别为0.67、0.031。垂直方向上,CO2浓度变化依次为土壤>洞穴>空气。昼夜尺度上,土壤CO2浓度变化滞后于气温、土壤温度变化,其原因是受上覆植被光合作用强度影响。CO2在洞穴水运移中以脱气沉积为主,补给洞内空气CO2浓度。在强降雨过程中,土壤CO2浓度变化受控土壤的温度和湿度;而在更长时间尺度上,土壤CO2浓度变化更多地受土壤温度影响,土壤湿度对其影响较小。      

公元8世纪以来贵州荔波石笋高分辨率的气候变化记录

通过中国贵州荔波龙泉洞L1及L2两根石笋19件ICPMS230 Th测年和459件氧稳定同位素分析, L1时限范围为918-1910aA. D. , L2为724-1888aA. D. ;稳定同位素样品的平均分辨率分别为6. 6a和3. 6a。两根石笋δ18O记录取得了平行一致的结果,石笋记录可分为3个气候期,即: 中世纪冷期(公元8世纪- 995aA.D. ) ,石笋δ18O总的偏重,变化幅度较小,最轻为- 8. 84‰ ,最重为- 6. 72‰ ,平均值为- 7. 76‰ ;中世纪暖期( 995- 1340a A. D. ) ,石笋记录为两峰夹一谷, 200年级的一个半旋回,δ18O最轻为- 9. 47‰ ,最重为- 6. 58‰ ,平均值为- 7. 94‰ ;小冰期( 1340- 1880aA. D. ) ,石笋记录为四谷三峰相间交替,即季风表现出由弱到强的200年级3个半旋回,δ18O最轻为- 9. 50‰ ,最重为- 6. 07‰ ,平均值与中世纪暖期基本一致,为- 7. 92‰ ,但变化幅度要大一些,特别是弱季风期要偏重一些。L1及L2两石笋δ18O记录可以很好地和中国中东部物候记录对比。在总体变化格局上也可以和格陵兰冰芯记录进行对比。石笋记录也可以与宇宙核素产率及太阳耀斑记录进行对比,小冰期中石笋δ18O记录的4个低谷期(弱季风期) ,正好与宇宙核素产率及太阳耀斑曲线的低谷区相对应,并分别可以和太阳黑子1810年达尔顿极小值、1645- 1715年蒙德极小值1420- 1530年的斯波瑞尔极小值、1280- 1440年的沃尔夫极小值一一对应。太阳黑子的变化,直接改变地球接受太阳辐射能量的变化,说明低纬度地区短尺度季风气候直接响应于太阳辐射能量的变化。      

豫西鸡冠洞洞穴水及现代沉积物Mg, Sr和Ba记录及其意义

采用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）和电感耦合等离子体光谱仪（ICP-OES）对2009年12月-2013年8月采自河南省栾川县鸡冠洞洞穴水（滴水、池水及地下河水）和现代碳酸盐沉积物的 Ca、Mg、Sr和 Ba 微量元素地球化学指标进行了分析。结果显示：（1）鸡冠洞洞穴水的 Mg/Ca对地表环境的干湿条件变化响应迅速,具体表现为池水和地下河水 Mg/Ca旱季高而雨季低,而 Sr/Ca 和Ba/Ca的变化与降水和气温的关系并不明显;（2）鸡冠洞现代沉积物的 Mg/Ca 变化与滴水有着良好的对应关系,但现代沉积物的 Sr/Ca和 Ba/Ca可能受大气粉尘活动和地表土壤的影响,变化趋势与 Mg/Ca 相反;（3）鸡冠洞碳酸盐岩与岩溶水间 Sr/Ca和 Mg/Ca的分配系数KSr值在0.02-0.18之间,KMg值在0.01-0.03之间,KMg值与洞穴温度的正相关关系不明显。