重庆新崖洞XY6石笋4.5ka以来高分辨率δ18O、δ13C记录的气候变化

对采自重庆市东北部奉节县新崖洞XY6石笋进行ICP-M S-U系测年表明,该石笋生长时期为4. 5～ 0. 25 ka。石笋在4. 5～ 4. 1ka、3. 2～ 2. 5ka、1. 85～1. 5ka 期间相对偏负的δ18O和δ13 C值记录了3个相对湿润的时期;其中以4. 5～4. 1ka 时期δ18O最偏负,之后突然偏重,表示了中全新世气候适宜期的快速结束;之后东亚夏季风在波动中逐步减弱。该石笋没有明显记录到发生在1. 1～ 0. 9ka 的“中世纪暖期”事件。在4. 1～ 3. 2ka、2. 5～ 1. 85ka、0. 5～ 0. 25ka 期间相对偏正的δ18O和δ13 C值代表3个相对冷干的时期, 0. 5～ 0. 25ka是欧洲小冰期事件在本地区的表现。该地区气候在1. 5～ 0. 5ka 相对平稳,从前半段的相对暖湿过渡到后半段的相对冷干。XY6石笋δ13 C与δ18O具有非常一致的变化趋势,可能暗示了该地区为“暖湿、冷干”的水热配套模式,也表明本地区植被对气候变化的响应是快速的,并没有明显的滞后期。δ13 C与δ18O变化峰值的差异表明,在东亚季风区植被变化不仅取决于夏季降水的多寡,可能更主要的是受制于有效湿度的变化。      

末次冰期东亚季风气候的变迁：贵州都匀七星洞石笋的δ18O记录

通过对贵州都匀七星洞4根石笋系统的31件TIMS U系及543件稳定同位素分析，揭示出其气候变化记录时限范围为1．1～8．5万a，相当于海洋同位素阶段的MIS2，MIS3，MIS4及MIS5a。根据δ^18O的变化可以准确确定它们之间的界线，其年龄值为：MISl／MIS2 11．3kaB．P．，MIS2／MIS3 28．7kaB．P．，MIS3／MIS4 59．6kaB．P．，MIS4／MIS5a 78．5kaB．P．。研究表明，末次冰期相当于格陵兰冰芯记录、北大西洋沉积记录的YD、Heinrich事件等的气候跃变事件，几根石笋取得了非常一致的准确定位及定年。其中YD事件发生于12．76～11．52kaB．P．，Heinrich事件的H1～H6分别为15～17kaB．P．，24．6kaB．P．，30．5kaB．P．，39．3kaB．P．，46．8～47．8kaB．P．以及60．4kaB．P．。在MIS4阶段，石笋记录于66．4kaB．P．及73．8kaB．P．揭示了两次冷事件，也可于格陵兰冰芯记录中找到相对应的冷谷。通过与GISP2的对比研究，表明东亚季风气候的百年至千年尺度的气候演变，与北大西洋及格陵兰高纬度地区的气候变化具有非常协调的对应关系。它对研究季风气候的动力机制及其与全球变化的响应关系具有特别重要的意义。     

中全新世十～百年降水波动的江苏宜兴石笋δ18O记录

据江苏宜兴茗岭洞穴M L石笋的Th230测年结果、年层计数以及与树轮14 C残差曲线的对比,建立了该石笋记录的中全新世持续561年的氧同位素时间序列( 5. 13～ 5. 69kaB. P. )。分辨率达3～ 4年的氧同位素曲线与相应时段树轮14 C残差呈显著的正相关( r= 0.54) ,揭示了中全新世东亚季风降水百年尺度上受太阳辐射驱动。从石笋δ18O功率谱中识别出类似树轮14 C的28～25a、10a 等周期成分,表明该地区十年尺度季风降水也受太阳活动的影响。      

全新世东亚夏季风演化的辽宁暖和洞石笋δ18O记录

研究区隶属于典型的东亚季风区,本文基于该区暖和洞4支石笋16个230h年龄和433个氧同位素数据,建立了10.5 ～0.3kaB.P.东亚夏季风强度时间序列.该序列可划分为3个气候段:1)10.5～5.5kaB.P.时段,东亚夏季风强度较强,峰值落在9.0～5.5kaB.P.;2)5.5～1.0kaB.P.时段,东亚夏...     

桂林茅茅头大岩近50年来石笋δ18O记录与局地气候/大尺度环流关系探讨

石笋记录是第四纪研究的重要力量,但是近年来中国季风区石笋δ~(18)O指示意义受到一定的质疑,关键问题是尚未通过石笋记录很好的衔接古气候与现代气候。基于此认识,选择桂林茅茅头大岩一个1968年以来连续生长的石笋记录。通过解译其δ~(18)O的气候指示意义,并进行局地和区域对比,发现桂林茅茅头大岩石笋δ~(18)O能很好的指示当地的夏季降水变化,同时响应了区域一致性的信号。在年代际尺度上表现为夏季风减弱,石笋δ~(18)O变重,夏季风增强,石笋δ~(18)O变轻。而通过比较东南水汽通道和西南水汽通道水汽来源比例变化,并未发现水汽来源变化与中国季风区石笋δ~(18)O的明显相关关系。而除桂林地区外,其他记录如湖北和尚洞、福建玉华洞石笋δ~(18)O虽然一致变化,但是与当地降水并无明显相关。因此夏季风强弱变化可能导致了中国季风区石笋δ~(18)O的一致变化,但是由于局地降水影响因素更加复杂,中国季风区并不是所有石笋δ~(18)O记录均指示当地降水量的变化。     

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。      

广西横县六景中泥盆统Mg、Ca、Na、Sr、δ13C和δ18O化学地层学特征

广西横县六景中泥盆统的Mg、Ca、Sr、Na、δ13C和δ18O化学地层特征清晰地量化了该剖面的岩相及其变化规律,并在生物地层框架内,使该剖面的高精度划分和高精度区域性对比成为可能.化学地层数据与该剖面的沉积相和生物相之间存在良好的对应关系,显示那叫期的中泥盆统段为滩后泻湖与蒸发滩3次交替沉积环境;民塘期至谷闭初期为碳酸盐礁滩后斜坡沉积环境.那叫组白云岩的化学地层数据显示不能简单排除白云岩的化学地层学研究价值,可以对成岩作用较弱的细晶、粉晶白云岩,尤其薄层、纹层白云岩开展适度的化学地层学研究.     

安图红松树轮稳定δ^13C、δ^18O序列记录的气候变化信息

测定了安图红松树轮稳定碳、氧同位素组成。选取与安图县毗邻的敦化市气象记录，分析了气象记录与树轮稳定碳、氧同位素的相关关系，发现红松树轮碳、氧同位素对气候变化均有显著的响应。合成了复合温湿指标（TH），相关分析表明树轮碳、氧同位素对复合温湿指标的响应更加灵敏，而且碳同位素和氧同位素均对5－8月的平均复合温湿指标有显著的响应。建立了碳、氧同位素对气候因子的响应函数，重建了安图地区近2000年来的气候变化。功率谱分析发现碳、氧同位素组成在95％的置信水平上存有准200年、准11年、准4年和准2年的变化周期。前两个周期变化基本上与太阳活动周期变化一致，后两个周期分别对应于“厄尔尼诺现象”和东亚夏季风的“准2年振荡”。     

早全新世季风演化的高分辨率石笋δ18O记录研究--以河南老母洞石笋为例

基于豫西老母洞LM2石笋8个高精度230Th年龄,449个氧碳同位素,建立了达十年际分辨率的8.2~10.9 ka B.P.亚洲季风变化的δ18O记录序列.老母洞石笋δ18O值最为偏负达-12.0‰,最偏正为-8.2‰,振幅达3.8‰.早全新世10.13~10.9 ka B.P.时段内,河南西部老母洞石笋和东石崖石笋,陕西九仙洞C996-2石笋δ18O曲线揭示该时段内季风稳定,而中国南方的衙门洞石笋、三宝洞石笋和极地冰芯GRIP记录揭示该时段季风逐渐增强;同时季风达到顶峰的时期也不相同,进一步说明中国南北方早全新世10.13~10.9 ka B.P.时段季风演变过程的差异,可能与中国南北方气候的响应机制有关.从早全新世平均分辨率10年的LM2石笋记录中识别出8.2 ka,9.5 ka,10.2 ka和10.9 ka显著弱季风事件,尤其是8.2 ka和9.5 ka事件.对比分析老母洞与已发表的高分辨率石笋δ18O记录发现:石笋所揭示的某些冷事件发生时间在亚洲季风区存在差异,主要表现在事件内部变化特征及趋势上.LM2石笋δ18O曲线并没有明显记录9.3 ka弱季风事件,而是在9.3~9.6 ka B.P.左右记录了一个弱季风事件,与DSY09(2009)、Y1、HS-4记录相似,表明在该时段内存在季风的减弱事件,但是氧同位素传输的复杂性,使其在南北方表现不同.此外,在LM2石笋δ18O的8.2 ka B.P.开始时段,氧同位素曲线阶段性下降,且变幅达3‰,与Zhang等研究万象洞石笋提出的“中国8 200阶段”吻合,表明中国北方地区的8.2 ka事件是阶段性的事件,而南方的石笋氧同位素记录揭示的8.2 ka事件并未表现出阶段性特征,其原因有待于更多北方高精度石笋记录来进一步研究.LM2石笋氧同位素记录进行功率谱分析发现:在短尺度上季风变化与太阳活动密切相关,这与近年来对早全新世极端气候变化研究的驱动机制是一致的,早全新世亚洲季风的演化与太阳活动变化引起的太阳辐射能量的变化和北半球高纬气候的变化状况有关.     

桂林地区44ka洞穴石笋碳酸钙（盐）δ^13C的同位素组成与大气CO2浓度估算

洞穴石笋碳酸钙（盐）δ^13C的同位素记录表明，其与δ^18O同位素记录一样，均能反映气候环境的冷暖旋回变化，也具有急速的突变事件记录。本文利用近期或古老的洞穴石笋碳酸钙（盐）δ^13C的同位素组成，对桂林地区44ka以来的大气CO2浓度进行了尝试性的估算，估算结果表明，它可与近期所测量的以及冰岩芯气泡组分分析和北方黄土碳酸盐δ^13C估算的大气CO2浓度值基本接近，可以进行相互对比，说明利用洞穴石笋碳酸盐δ^13C同位素组成对大气CO2浓度进行估算的方法是可行的。研究表明，洞穴石笋碳酸盐δ^13C同位素的记录，对地质时期的冷事件具有独特的敏感性，特别是对新仙女木冷事件和北大西洋Heinrich的H1至H5冷事件反映较为明显，在干冷期δ^13C同位素快速升高，总体上与大气CO2浓度的变化呈反比，大气CO2浓度的变化与全球性的气候波动大体一致，但存在明显的区域性变化特征。     

信风驱动的中国季风区石笋δ18O与大尺度温度场负耦合——从年代际变率到岁差周期的环流效应纪念GNIP建网50周年暨葫芦洞石笋末次冰期记录发表10周年

中国季风区很多单点石笋氧同位素记录与集成的大区域温度场在长时间尺度上呈负耦合变化模式.通过理论计算和观测记录校准分析,温度效应和雨量效应均不能加以解释.从环流效应角度分析,发现信风张弛既控制了中国季风区石笋δ18O的主要变化趋势,也决定了西太平洋暖池的温度高低和面积大小,而后者在很大程度上影响着全球温度的走向,因此可确认,二者的负耦合是信风决定的“一因二果”.进而分析了中国季风区石笋δ18O短尺度环流效应响应于ENSO循环的机理,并在此基础上,借助模式结果,将环流效应概念推广到轨道尺度,由此获得中国季风区石笋δ18O序列缺失偏心率周期等问题的初步解答.     

桂林地区不同类型岩溶地下水中δ13CDIC、δ18O的特征及意义

对桂林地区地下河水、岩溶大泉中的δ13CDIC、δ18O及Ca2+、Sr2+含量进行了测试分析。结果表明,地下河水的δ13CDIC值范围为–15.99‰～–12.29‰,平均值为(–14.03±1.15)‰;δ18O值范围为–6.63‰～–5.78‰,平均值为(–6.24±0.24)‰。岩溶大泉的δ13CDIC值范围为–15.26‰～–9.22‰,平均值为(–12.05±1.57)‰;δ18O值范围为–6.97‰～–3.19‰,平均值为(–5.68±0.97)‰。岩溶大泉的δ13CDIC值、δ18O值比地下河水的分别偏重1.98‰和0.56‰。通过分析发现,水的循环方式引起了不同类型地下水的同位素差异,地下河以管道流的形式进行循环,循环速度快,水岩作用时间短,碳酸盐岩碳的贡献相对较少;同时,出口处水所经历的蒸发作用时间也短,水的δ18O值偏轻。岩溶大泉以裂隙流的形式进行循环,循环速度慢,水岩作用时间长,碳酸盐岩碳的贡献相对较多;泉口处水所经历的蒸发作用时间也长,水的δ18O值偏重。Sr/Ca值与δ13CDIC值具有正相关关系,而与δ18O值的相关性差。这意味着δ13CDIC值与Sr/Ca值一样,可以在一定程度上反映出地下水的径流条件。     

东海DGKS96－03岩心中微体化石的古海洋学特点、δ18O曲线与AMS14C测年

运用微体化石的研究结果辨识岩心不同的沉积阶段的沉积特征及古海洋学特点,并辅以δ18O曲线及AMS14C测年去探讨岩心的沉积时代。该岩心是1996年5月中国、法国、韩国科学家一起利用法国L’ATAIANTE号海洋调查船在东海陆架获取的17个岩心中的一个,分别做了粒度、矿物、CaCo2、微体化石、δ18O、AMS14C测年等分析,初步分析认为：依据微体化石的冷、暖水种的丰度变化,可以辨识出该岩心气候的7个冷期(C1、C2、C3、C4-1、C4-2、C5、C6、C7),然后结合岩心中的矿物成份、CaCo3含量、粒度变化、AMS14C的测年数据把岩心划分为4个沉积阶段,1．晚更新世早玉木冰期沉积。2．玉木亚间冰期沉积。3．晚更新世玉木冰期沉积。4．全新世冰后期沉积。另外,利用浮游有孔虫壳体对不同的沉积阶段所做的AMS14C测年结果分别为9690aBP、12980aBP,26350aBP,27960aBP,37410aBP,41260aBP．。     

“雨量效应”与“环流效应”:近1 ka亚澳季风区石笋和大气降水δ18O的气候意义

亚澳季风主要由东亚季风、印度季风和澳大利亚季风三部分组成。目前,该地区石笋和大气降水δ18O气候意义的最大争议在于到底反映的是降水量变化还是水汽源的变化。针对这一争议,本文选取亚澳季风区的18个大气降水站点和5个洞穴近1 ka石笋记录的δ18O数据进行对比分析,主要得到以下几点认识：1）在月时间尺度上,亚澳季风区大气降水δ18O与月降水量均呈现明显的反相关关系,数学统计结果符合"雨量效应",而实质原因是不同季节水汽源的差异。2）在年际尺度上,在东亚季风区与澳大利亚季风区大气降水δ18O的年加权平均值与年降水量的相关性并不明显,但在印度季风区呈现明显的负相关关系,说明主要受相对单一水汽源影响的印度季风区大气降水中δ18O的年际变化"雨量效应"显著;在受复合水汽源影响的东亚季风与澳大利亚季风区"雨量效应"并不显著。3）在亚澳季风影响的广大地区,各地区年际尺度的大气降水中δ18O变化趋势以及近1 ka洞穴石笋记录δ18O变化趋势均呈现相似的特征,但二者本质并不相同。印度季风区大气降水和石笋δ18O反映的是"雨量效应",但在受复合水汽源影响的东亚季风与澳大利亚季风区大气降水δ18O和石笋δ18O反映的是"环流效应"。     

东海DGKS96—03岩心中微体化石的古海洋学特点、δ~(18)O曲线与AMS~(14)C测年

运用微体化石的研究结果辨识岩心不同的沉积阶段的沉积特征及古海洋学特点 ,并辅以δ18O曲线及AMS14 C测年去探讨岩心的沉积时代。该岩心是 1996年 5月中国、法国、韩国科学家一起利用法国L’ATALANTE号海洋调查船在东海陆架获取的 17个岩心中的一个 ,分别做了粒度、矿物、CaCO3、微体化石、δ18O、AMS14 C测年等分析 ,初步分析认为 :依据微体化石的冷、暖水种的丰度变化 ,可以辨识出该岩心气候的 7个冷期 (C1、C2 、C3、C4 -1、C4 -2 、C5、C6、C7) ,然后结合岩心中的矿物成份、CaCO3 含量、粒度变化、AMS14 C的测年数据把岩心划分为 4个沉积阶段 ,1.晚更新世早玉木冰期沉积。 2 .玉木亚间冰期沉积。 3 .晚更新世玉木冰期沉积。 4.全新世冰后期沉积。另外 ,利用浮游有孔虫壳体对不同的沉积阶段所做的AMS14 C测年结果分别为 96 90aBP、12 980aBP ,2 6 35 0aBP ,2 796 0aBP ,37410aBP ,412 6 0aBP .     

东海DGKS96-03岩心中微体化石的古海洋学特点、δ18O曲线与AMS14C测年

运用微体化石的研究结果辨识岩心不同的沉积阶段的沉积特征及古海洋学特点,并辅以δ18O曲线及AMS14C测年去探讨岩心的沉积时代。该岩心是1996年5月中国、法国、韩国科学家一起利用法国L'ATALANTE号海洋调查船在东海陆架获取的17个岩心中的一个,分别做了粒度、矿物、CaCO₃、微体化石、δ18O、AMS14C测年等分析,初步分析认为:依据微体化石的冷、暖水种的丰度变化,可以辨识出该岩心气候的7个冷期(C₁、C₂、C₃、C_4-1、C_4-2、C₅、C₆、C₇),然后结合岩心中的矿物成份、CaCO₃含量、粒度变化、AMS14C的测年数据把岩心划分为4个沉积阶段,1.晚更新世早玉木冰期沉积。2.玉木亚间冰期沉积。3.晚更新世玉木冰期沉积。4.全新世冰后期沉积。另外,利用浮游有孔虫壳体对不同的沉积阶段所做的AMS14C测年结果分别为9690aBP、12980aBP,26350aBP,27960aBP,37410aBP,41260aBP.