川东北石笋120~103kaB.P.稳定碳同位素 记录与控制机制

<正>石笋δ~(13)C的影响因素比较复杂,不同的洞穴甚至同一洞穴的石笋δ~(13)C值其变化趋势也存在很大差异。石笋中C可能的来源包括大气CO_2,土壤生物来源的CO_2(主要来自植物根系的呼吸作用和微生物活动对土壤有机质的分解),以及碳酸盐岩(石     

54～46 ka川东北石笋的氧同位素记录及其气候环境意义探讨

对采集于川东北诺水河溶洞群狮子洞的石笋SI3进行了TIMS U-Th定年和高精度氧稳定同位素(δ18O)分析,对其气候环境意义及与东亚夏季风演化之间的关系进行了研究.在54～46 ka之间,SI3的δ18O记录相对变化趋势与同样位于东亚季风区的葫芦洞和董哥洞石笋δ18O记录、与极地冰芯GISP2和中东以色列Soreq洞次生碳酸盐沉积的δ18O记录具有很好的可比性,显示了其与东亚夏季风气候演化和全球气候变化的密切关系.但与其他石笋数据的对比显示SI3的δ18O记录明显偏重,可能与SI3生长地点接近洞口的环境有关,SI3发生了18O富集.对SI3的δ18O记录与气候环境密切相关的机制进行了探讨.     

杭州地区石笋稳定同位素古气候探索

用１４Ｃ测年技术和稳定同位素地球化学古温度方法，对浙江省临安瑞晶洞穴的石笋进行了１４Ｃ的测年和碳、氢、氧同位素测试，获得５～１万年间杭州地区古气候演化记录、该记录表明，在５～１万年间有三次较明显的周期性古温度变化，最高温度为１４。９℃，最低温度为６。６℃，最大温差为８℃左右，平均温差３～５℃。这段时期正处在大理冰期后期，但大理冰期并不是一个持续的低温阶段，它至少有３次温度波动。与我们获得的石笋同位素古温度相一致。另外，我们将５～１万年间杭州地区古气候变化与同期东南沿海的海平面变化进行了对比，在时间上也较为吻合，也就是温度上升、海平面也上升，温度下降、海平面也随之下降。     

杭州地区石笋稳定同位素古气候探索

用１４Ｃ测年技术和稳定同位素地球化学古温度方法，对浙江省临安瑞晶洞穴的石笋进行了１４Ｃ的测年和碳、氢、氧同位素测试，获得５～１万年间杭州地区古气候演化记录、该记录表明，在５～１万年间有三次较明显的周期性古温度变化，最高温度为１４．９℃，最低温度为６．６℃，最大温差为８℃左右，平均温差３～５℃。这段时期正处在大理冰期后期，但大理冰期并不是一个持续的低温阶段，它至少有３次温度波动。与我们获得的石笋同位素古温度相一致。另外，我们将５～１万年间杭州地区古气候变化与同期东南沿海的海平面变化进行了对比，在时间上也较为吻合，也就是温度上升、海平面也上升，温度下降、海平面也随之下降     

川东北石笋记录的38～39 ka B.P.活动事件

通过川东北诺水河溶洞群石笋的年代学分析,发现多支时代跨越35～ 40kaB. P.的石笋记录了发生时间在38～ 39 kaB. P.的事件: 有的石笋发育中断,有的石笋生长轴心发生了变化,有的石笋则刚刚开始发育。初步的证据显示该事件不是气候成因所为,也不像由于洞穴局部塌陷引起。考虑到秦岭山地是新构造活动十分发育的地区,为此我们推测该事件很可能与某一次构造活动有关,也可能是由一次大规模重力地貌过程(如滑坡)造成。因此,洞穴沉积物(包括石笋、石钟乳和流石等)可望为川东北地区的新构造活动尤其是地震事件研究提供一种新的依据。      

祁连圆柏中稳定碳同位素分布特征

树皮、树叶和木质间的δ13C有明显的差异, 树皮最低, 木质最高. 树木不同方位的δ13C也有明显的不同. 但木质δ13C随高度而没有不同, 说明叶片通过光合作用合成的有机质在沿树干向下运输时不存在同位素的分馏效应. 近60 a来木质δ13C有明显的降低趋势, 而与树高和方位没有差异.     

珠江水体悬浮物碳稳定同位素组成与流域土壤侵蚀研究

以珠江流域水体悬浮物为研究对象,对其碳稳定同位素组成(δ13C)及颗粒有机碳(POC)的含量进行了测定和研究。结果表明:河流悬浮物同位素组成与珠江流域植被分布格局、土壤有机质密切相关;珠江悬浮物碳同位素组成主要受C3植被影响,其中,西江悬浮物碳同位素组成表现出较强的C4植被特征。东江水体悬浮物碳同位素组成在洪水季节表现出较强的C4植被特征,其它季节则表现出C3植被特征;北江水体悬浮物碳同位素组成无明显的C4植被特征。东江悬浮物样品POCδ13C值呈逐年上升趋势,与近年来流域内植被破坏和土壤侵蚀加剧相对应,并显示其侵蚀程度超过西江流域。     

西藏林芝冷杉树轮稳定碳同位素对气候的响应

对采自西藏林芝的喜马拉雅冷杉进行交叉定年后, 建立树轮δ13C序列. 将δ13C序列去除生长趋势和大气CO2浓度升高导致大气δ13C下降影响得到Δ13C, 利用附近气象资料, 分析了Δ13C对气候要素的响应. 结果表明: 冷杉Δ13C的高频振荡与季节的气温、降水、空气相对湿度显著相关, 并存在强的滞后效应. 冷杉Δ13C序列与降水和空气相对湿度关系密切, 在树木生长初期4月和9～11月, 降水和空气湿度对年轮生长影响较大; 除3月年平均最低温度和年平均温度的11、 12月对年轮Δ13C有一定影响外, 温度对年轮生长影响小于降水和相对湿度的影响.     

西藏昌都崩勒溶洞石笋7 ka BP以来高分辨δ18O、δ13C记录的气候变化

通过对青藏高原崩勒溶洞石笋进行高精度的230 Th测年和C、O同位素分析,建立了中全新世7ka BP以来西藏昌都地区高分辨率的古气候变化记录。石笋C、O同位素记录揭示出,西藏昌都地区中全新世(约7ka BP)以来的气候演化大致可分为3个气候阶段:7000~4500aBP为暖期阶段,气候总体处于高温暖湿,伴随缓慢降温;4500~2300aBP为降温期阶段,出现持续降温,气候变得干旱;2300aBP至今为升温期阶段,气温及降水均出现波动上升。石笋C、O同位素记录的研究结果表明,中全新世以来研究区存在高温暖湿、快速降温干旱以及后期气候强烈震荡升温的气候过程。通过与董歌洞石笋同位素记录对比表明,崩勒溶洞石笋δ18 O同位素曲线变化的斜率、震荡幅度都要明显高于董歌洞石笋记录,揭示出青藏高原东部季风区的气候波动与全球性冷暖变化具有一致性,但高原石笋同位素记录对气候变化更加敏感。昌都石笋同位素反映的气候变化趋势与低纬地区夏季太阳辐射强度变化正相关,表明太阳辐射强度变化是高原季风影响区气候变化的重要驱动因素。     

湖北清江和尚洞石笋的高分辨率碳氧同位素及古气候研究

通过对湖北清江和尚洞HS - 2号石笋的沉积特征及碳、氧同位素特征分析, 利用U系法定年, 获取了湖北地区19.0~6.9ka的古气候、古环境信息(平均分辨率为17a, 局部分辨率达到7a).得出如下结论: (1) 19.0~16.6ka, C, O同位素偏轻, 气候冷湿; (2) 16.6~11.1ka, C, O同位素偏重, 气候干热; (3) 11.1~10.3ka干热时期中的突然回冷事件对应于新仙女木事件; (4) 10.3~6.9ka气候温和, 雨量较丰, 后期逐渐变冷.反映了历史时期湿冷、干热、温暖交替变化的气候趋势, 得出了千年级和百年级的一些气候变化趋势      

MIS3阶段千年尺度突变事件在中国石笋δ13C记录中的印迹

基于山西阳泉市莲花洞石笋8个230Th年代和109个δ13C数据,获取了末次冰期54.5~41.1 ka BP期间平均分辨率为120年的δ13C记录。综合对比亚洲季风区29°~41°N之间5条独立定年的、高分辨率石笋δ13C记录表明:不同洞穴石笋δ13C记录在相同生长时段具有较好的重现性,δ13C指标能够有效指示洞穴上覆地区土壤CO₂产率,从而反映洞穴外部环境与季风气候的变化。δ13C记录的5个千年尺度亚洲夏季风增强事件在定年误差范围内响应于格陵兰冰芯记录的Dansgaard-Oeschger（DO）10~14事件,而2个弱季风过程与北大西洋钻孔记录Heinrich 5和Heinrich 5a事件密切联系。这种石笋δ13C记录的空间一致性表明亚洲夏季风及其控制下的区域生态环境波动在千年尺度上通过海－气耦合响应于北高纬气候变化。      

鱼群识别的氧、碳稳定同位素方法

鱼群识别是渔业科学和管理上的重要课题之一。本文以海鱼和逥遊鱼的具体研究为例,扼要地阐明鱼耳石的氧、碳稳定同位素成分研究,特别是δ18O和δ13C的关联分析,在鱼群识别方面的效果和应用。鱼耳石是一种存在于真骨鱼类内耳中层状的,矿物成分以文石为主的钙碳酸盐岩结构体。与基因分析方法相比,鱼耳石的氧、碳稳定同位素方法具有两个显著的优点,一是耳石的微结构能提供鱼类不同生长阶段的时间序列和细节;二是耳石的形成机制能提供鱼类生活的周围环境和历史信息。因此,鱼耳石中δ18O和δ13C的关联分析在鱼群识别中发挥着独特的作用。     

基于石笋记录的小冰期与“8.2 ka BP”事件的对比研究

全新世气候突变事件是全球变化研究的热点,但对其行为特征与动力学机制的认识仍存在不足。本文选取贵州董哥洞2支高分辨率、高精度定年的石笋（DX1和DA）δ18O记录,分析小冰期和“8.2 ka BP”事件期间亚洲夏季风强度变化的结构特征与其驱动机制。通过两个突变事件的精细对比,发现两者在持续时间、振荡幅度和转型特征等方面均有很好的相似性,尤其是均显示出“两谷一峰”的结构性特征。北高纬地区淡水注入导致大西洋经向翻转流（AMOC）的减弱可能是触发“8.2 ka BP”事件的重要驱动力,这暗示具有相似结构特征的小冰期弱季风事件可能也响应于AMOC机制。将小冰期时期石笋δ18O记录与指示AMOC变化的北大西洋放射性碳数据进行对比,发现两者具有相似的变化过程,这表明在早晚全新世不同气候背景条件下,AMOC仍能够通过影响南北半球温度梯度的变化而影响低纬热带辐合带位置的移动,进而调控千-百年尺度低纬季风区水文循环的时空变化。      

桂林地区水南洞14～25万年石笋的碳氧同位素记录和古气候重建

通过对桂林水南洞石笋进行高精度的热电离质谱(TIMS－U)测年和碳氧同位素分析,建立了桂林地区245.20 ka BP至147.90 ka BP间的古气候变化时间序列,确定了石笋记录的时段B与时段C分界的年龄为242.5±6.4 ka BP(相当于深海岩芯氧同位素标准曲线时段7与时段8分界的年龄)、时段A与时段B分界的年龄为 192.6±3.9 ka BP(相当于深海岩芯氧同位素标准曲线时段6与时段7分界的年龄)。桂林地区245.20～147.90 ka BP石笋记录的冷暖事件所反映出的古气候变化,大致可分为3个气候变化阶段:(1) 245.2～242.6 ka BP, 相当于深海岩芯氧同位素标准曲线阶段8的末期;(2) 242.5～192.6 ka BP,相当于深海岩芯氧同位素标准曲线时段7;(3)192.6～147.9 ka BP间的倒数第2次冰期, 相当于深海岩芯氧同位素标准曲线时段6的早中期。石笋的TIMS－U测年和碳氧同位素记录揭示,桂林地区245.2～147.9 ka BP的古气候演变历史与深海岩芯时段8末期、时段7和时段6的氧同位素,深海岩芯中记录的孢子花粉组合、CaCO3含量、海平面的升降变化以及与中国北方黄土、古土壤中记录的孢子花粉组合、成壤程度、全铁富集程度、磁化率变化、原生碎屑CaCO3含量和淋溶强度等所揭示的古气候和古季风变化具有极好的对应关系,表明桂林地区中更新世晚期以来的古气候演变既有全球性特征,又有着强烈的区域性特征。     

14ka B.P. 以来巴里坤湖区有机碳同位素记录及古气候变化研究

通过有机碳同位素（δ13Corg.）,磁化率和粒度的测定和分析,结合光释光年龄标定,对新疆巴里坤湖区滨湖相沉积物14ka B.P. 以来 δ13Corg. 值变化的影响因素及其反映的气候特征进行了研究。结果表明：在巴里坤湖区植被类型主要以C3植被为主,干湿变化是导致δ13Corg. 值波动的主要因素,在末次冰消期至早全新世阶段（14.0~8.4ka B.P.）,巴里坤湖区周围冰川尚未融化,剖面δ13Corg. 值最为偏正,在-22‰ 到-21‰ 之间变化,暗示剖面处在干旱的气候条件下; 进入全新世后,随着巴里坤山冰川的融化,湖区湿度增加,同位素值持续偏负,达到-23.5‰,同时中值粒径和磁化率同步降低; 在中全新世阶段（7.2~5.0ka B.P.）出现高湖面,同位素值达到-24‰ 左右,为剖面同位素值最低阶段; 中晚全新世阶段（5.0~1.5ka B.P.）δ13Corg. 值开始逐渐偏正,表明气候开始变干; 1.5ka B.P. 至今的 δ13Corg. 值则是在-24‰ ~-23‰ 间频繁波动,反映了该时段气候的不稳定性。     

长江中游和尚洞石笋的高分辨率同位素、微量元素记录及古气候研究

通过对长江中游和尚洞HS-2号石笋的沉积特征及C、O同位素Mg、Sr微量元素相结合分析,利用U系法定年,获取了长江中游19.0ka～6.9ka的古气候、古环境信息(平均分辨率为17a,局部分辨率达到7a).得出如下结论(1)19.0～16.6ka, C、O同位素偏轻,气候冷湿;(2)16.6～11.1ka, C、O同位素偏重, 气温上升,降水偏少;(3)11.1～10.3ka 干热时期中的突然回冷事件对应于新仙女木事件(Younger Dryas Event);(4)10.3～6.9 ka B.P δ18O及δ13C值逐渐变轻,而Mg/Sr比继续增大,表现为气温上升,降雨量较大.反映了历史时期湿冷、干热、湿暖交替变化的气候趋势,得出了长江中游千年级和百年级的一些气候变化趋势,特别是发现了新仙女木事件在长江中游洞穴石笋中完整的记录,说明新仙女木事件是全球性气候突变与环境灾变事件     

高分辨率洞穴石笋中稳定同位素应用——北京元大都建立后对森林资源的破坏—δ~(13)C记录

对采自北京西山石花洞内的石笋进行了δ~(18)O,δ~(13)C和Mg/Sr分析,获得分辨率为25a的北京地区3000a以来的古气候和古环境信息。以δ~(18)O和D_(Mg/Ca)作为气候变化信息,证实石笋δ~(13)C反映了古气候变化对植被的影响。当石笋δ~(13)C值增大时,表示C_3/C_4植物比值降低,气候变干热;当石笋δ~(13)C值减小时,表示C_3/C_4植物比值升高,气候变湿冷。同时,笔者也发现了北京元大都建立以来对森林资源的破坏。在650B P至360B P,从元大都建立到明代晚期北京外城的增筑,北京西山林木被砍伐用于建筑和烧制木炭,使得这一地区的植被遭受重大改变。C_3/C_4植物的比值大幅度降低,石笋的δ~(13)C值增大3‰。尽管在此之后的气候条件有利于C_3植物的发育,但这一地区的植被没有恢复到受人类破坏前的水平。通过与历史资料对比,证明石笋中的δ~(13)C记录的确能反映C_3/C_4植物比值的分配变化,从而可以间接地反演古气候和人类活动的影响。     

贵州荔波董歌洞D3石笋碳氧稳定同位素及微量元素记录的环境变化

通过对贵州荔波董歌洞D3石笋一系列的TIMS U系法测年以及碳氧稳定同位素分析,取得了连续90.0~160,0 ka气候变化高分辨率的同位素记录.表明石笋氧同位素记录和海洋同位素记录一样,也可以明显地按峰、谷划分为MIS5c,MIS5d,MIS5e及MIS6多个气候阶段,界线年龄分别为:5c/5d为110.0 ka B P,5d/5e为120.0 ka B P,5e/6为129.2 ka B P.在由冰盛期的6阶段到间冰期的5e,δ18O值由偏重的谷底至偏轻的峰顶的跃变,代表冰期旋回之间由冷到暖的快速转变.此外,δ13C值也同样自谷底至峰顶的快速变化,说明生态环境也随气候环境的迅速变化而变化.系统的微量元素分析表明,S,Al,Sr,P,F等均表现出由冰盛期6阶段至间冰期5e阶段最大幅度的迅速变化,在间冰期,微量元素记录变化幅度较小,变化波形与δ13C记录更为相似,研究表明,这些微量元素与δ13C记录一样也可以作为岩溶区生态环境重建的代用指标.     

贵州龙里高山草原泥炭沉积年代、速率及其有机碳同位素记录

通过对贵州龙里高山草原泥炭进行加速器(AMS)14C测年和有机碳的测定,获得泥炭层底部0.90 m和0.55 m处年龄分别为(7 933±33)a B.P.和(7 733±28)a B.P.,计算出泥炭层堆积速率为1.75 mm/a。获得泥炭层δ13C为-28.9‰～-26.6‰,平均为-27.8‰,说明植被以C3植物为主,与现在坪台沼泽上苔藓繁盛相似。结合其他地区的气候记录推断,研究区泥炭发育于相对温暖湿润的气候环境,是全新世大暖期的第一个暖湿期形成的产物。     

陆生蜗牛壳体碳氧同位素组成与气候

陆生蜗牛响应气候环境变化敏感,其壳体化石碳氧同位素组成（δ¹³C和δ¹⁸O）具有重建古生态和古大气水文条件的巨大潜力。然而目前针对中国黄土古土壤沉积序列中蜗牛化石碳氧同位素组成开展的古环境古气候重建研究却仍然不足,根源在于对蜗牛壳体δ¹³C和δ¹⁸O指标气候意义的认识仍不明确。文章从现代过程研究着手,综述了目前有关蜗牛壳体δ¹³C和δ¹⁸O气候环境意义的研究进展,并指出各自指标存在受控因子的复杂性和多解性等问题。通过总结这些研究认为：陆生蜗牛壳体δ¹³C值主要通过反映植物（尤其C₃）δ¹³C值变化来进一步响应当地降水量变化,进而指示环境的干湿程度,但同时需要考虑环境碳酸盐、大气CO₂等额外因子对壳体δ¹³C的影响;壳体δ¹⁸O值可以在较大程度上反映大气降水δ¹⁸O值变化,但同时需要考虑蒸发作用和温度等因素对壳体δ¹⁸O的影响;壳体δ¹³C和δ¹⁸O在作为气候指标时常受区域和蜗牛种属等因素影响。此外,还介绍了目前中国北方黄土地层中蜗牛壳体化石稳定同位素组成重建季风变化的研究进展和近十年来有关蜗牛壳体团簇同位素新方法的研究进展。最后,论文针对壳体δ¹³C和δ¹⁸O指标存在的问题提出可能的解决办法,并对以后蜗牛碳氧同位素古环境研究方向进行展望。