黄龙洞年轻石笋的~(210)Pb测年研究

利用210Pb测年法对来自亚洲季风系统相互作用的青藏高原边缘区、高海拔的黄龙洞两根年轻石笋进行了测年研究,数据分析结果显示黄龙洞石笋顶部的210Pb放射性活度随距离呈指数衰变,衰变的趋势逐渐减缓,表明所研究的石笋中含有过剩的210Pb,样品顶部年龄小于100a。对黄龙洞石笋过剩210Pb数据进行非线性拟合,计算出两根石笋的平均沉积速率分别为0.104mm/a和0.143mm/a,与利用230Th测年法得到的沉积速率在定年误差范围之内一致,表明黄龙洞的210Pb测年数据是可靠的,通过计算石笋的沉积速率,可以建立近百年的石笋记录。研究表明,利用210Pb测年方法可以判断石笋(或石笋顶部)是否为100a内沉积的年轻石笋,弥补230Th法测定年轻石笋年龄的不足,有利于建立更加精确的石笋年代标尺,对探讨洞穴现代沉积记录和现代气象数据之间的相关性,明确洞穴石笋δ18O值所指示的气候环境含义具有重要意义。     

赣北石笋记录的新仙女木事件

新仙女木事件（Younger Dryas,简称YD）是末次冰消期升温过程中发生的一次北半球急剧降温事件,目前全球范围多个地区的地质记录中均有发现该事件的印记。然而,受限于定年误差或采样分辨率等因素,关于YD事件的精确起止时间、精细内部结构和触发机制仍存在争议。本研究利用江西北部神农宫溶洞内一支文石石笋SN29（总长度426 mm,其中距离顶部220~388 mm用于本研究）,通过高精度²³⁰Th定年和氧、碳稳定同位素测试分析,建立了13614~10811 a B.P.期间平均分辨率12年的石笋氧同位素（δ¹⁸O）变化序列。该记录最为显著的特征是δ¹⁸O值在12851~11575 a B.P.时段偏正1.7 ‰,指示了一次显著的弱季风突变事件,响应于北大西洋YD事件。SN29为高铀含量文石石笋且生长速率较快,精确界定了响应于YD事件的东亚弱季风事件的起止时间和精细内部结构。结果表明：YD期间,SN29记录的东亚弱夏季风事件的开始时间为12851±16 a B.P.,经历了约249年;结束过程开始于11575±19 a B.P.,经历了约146年;整个YD弱季风事件共持续了1276±35年。东亚季风区各石笋δ¹⁸O记录的YD弱季风事件在误差范围内基本一致,且与格陵兰冰芯δ¹⁸O记录和低纬度其他记录的发生时间一致,支持YD时期东亚夏季风减弱事件可能是对大量淡水进入北大西洋导致径向翻转流减弱、北半球变冷、ITCZ南移的快速响应的假说。

     

MIS 5c向MIS 5b转换期亚洲夏季风的演变特征——万象洞石笋记录

根据亚洲季风边缘区武都万象洞一根长360mm石笋(WX0541A)的6个 230Th年代和828个 δ18O数据, 建立了104107~91858a B.P. 期间高分辨率和高精度亚洲夏季风变迁的时间序列。通过与中国东部季风腹地湖北三宝洞和现代西风控制区新疆科桑洞的石笋 δ18O记录对比发现, 三者的变化模式在研究时段内具有相似性。其中, 3个洞穴石笋同位素在MIS 5c中期相当于Greenland D/O 23暖阶段的偏负阶段, 从南到北显示出逐渐偏负的趋势, 是季风降水大陆效应的真实反映; 而在96495~92562a B.P. 之间的同位素偏重阶段, 万象洞和科桑洞石笋同位素组成相近并偏正于三宝洞石笋的 δ18O值, 偏离了亚洲夏季风的内陆入侵规律, 可能与MIS 5b太阳辐射降低时期万象洞和科桑洞地区可变的季节性降水或加入的西风降水有关。     

DO3事件的湖北神农架高分辨率年纹层石笋记录

基于湖北神农架青天洞一支年纹层石笋（编号：QT15）高分辨δ¹⁸O序列,重建了29.4~27.4ka B.P.亚洲夏季风演化历史。QT15石笋δ¹⁸O在约27.9ka B.P.和28.7ka B.P.显著偏负,指示亚洲夏季风增强事件,分别对应于格陵兰冰芯记录的DO3事件和DO4事件。基于年层和高分辨率δ¹⁸O记录分析,石笋QT15记录的DO3事件具有3个阶段演化过程：第一阶段（28.04~28.01ka B.P.）,亚洲夏季风在约30a内突然增强,对应于格陵兰地区该事件开始时的突然增温,揭示了北半球高、低纬突变气候事件的内在机制联系;第二阶段（28.01~27.91ka B.P.）,亚洲夏季风呈现持续增强趋势,与格陵兰地区逐渐降温趋势相反,表明亚洲夏季风与格陵兰温度存在显著的区域差异;第三阶段（27.91~27.74ka B.P.）,亚洲夏季风强度和格陵兰地区温度均显著降低,指示DO3事件结束。DO3事件确立后的季风持续缓慢增强与大西洋Cariaco海盆岩芯反射率记录基本一致,但明显不同于对应的格陵兰缓慢降温趋势。由此推断,在北半球突变事件诱发后,亚洲夏季风持续增强与赤道辐合带（ITCZ）北移以及越赤道气流增强高度耦合,与对应的格陵兰温度变化机制不同。

     

末次冰期贵州七星洞石笋高分辨率气候记录与Heinrich事件

通过对贵州都匀七星洞Q4、Q6 石笋进行高精度的TIMS-U系测年和氧同位素分析,建立了末次冰期60.5 ka B P以来都匀凯酉地区高分辨率的古气候变化时间序列.通过与格陵兰GISP2冰心的δ18O曲线对比分析,初步揭示并探讨了末次冰期以来反映的短时间尺度气候快速变化的D-O旋回事件1~18和Heinrich事件H1~H5在黔南七星洞中的石笋记录,并对冷事件发生的年代给出了界定.研究表明,黔南60.5 ka B P以来石笋记录冷暖事件所反映出的古季风环流变化,明显受北大西洋气候振荡的影响,显示与北极地区存在着古气候的遥相关.石笋δ18O记录表明,在60.5~11.29 ka B P间的末次冰期,δ18O值由负偏逐渐向正偏方向变化,反映东亚夏季风由强变弱,降雨由多变少,气温由高变低的变化趋势.     

云南仙人洞文石类石笋年层结构电镜分析

关于文石类石笋年层的研究,国外曾有报道.Brook等[1]发现马达加斯加岛的一根石笋,其微层由亮色(clear)的文石亚层和暗色(darker)的文石亚层互层组成,而后Bertaux等[2]又在巴西发现了类似的石笋微层,经过分析,均认为每对明暗相间的亚层组成一个年层,并指出暗色亚层可能是由于文石晶体中混入了粘土或者有机质造成的.     

甘肃武都万象洞石笋双重光性微层特征

自1993年Baker等利用高精度TIM S-U系法对Tartair洞一根全新世石笋的发光条带进行年代测定,并通过计数证明其为年生长层之后,石笋微层以其明确的年代学意义和气候环境变化指示意义,逐渐被成功地应用于古气候的定量重建;1995年在北京石花洞国内首次发现石笋微层后,我国学者也开始逐渐关注石笋微层气候学,并对其进行了全面和系统的研究.我国已观测到的石笋微生长层大致可分为"北方型"和"南方型"两种,其中"北方型',微层主要分布在东部地区,在北京石花洞、银狐洞、本溪水洞、南京葫芦洞、山东开元洞等地均已发现,但在我国西部地区尚未见石笋微生长层的报道.最近,笔者在2007年3月采自中国西部青藏高原和黄土高原过渡带万象洞(33019'N,105000'E;海拔1200m)中的一根石笋中发现了典型的"北方型"微生长层.     

179～129 ka B.P.时段千年尺度气候事件的湖北神农架石笋记录

根据湖北神农架1支石笋(SB11)13个230Th年龄和638个δ18O数据,重建了179～129 ka B.P.时段连续的高分辨率东亚夏季风历史.轨道尺度上石笋δ18O曲线呈现2个岁差旋回,指示东亚夏季风强弱变化受北半球夏季日辐射能量变化驱动.一系列千年尺度季风事件叠加于轨道尺度季风气候旋回上,与已有的东亚季风事件、北大西洋冰漂碎屑事件及地中海降温事件具有比较相似的变化规律,进一步证明了倒数第二次冰期千年尺度气候事件在北半球具有普遍性.山宝洞石笋记录与葫芦洞石笋记录的对比结果表明,最后两个冰期旋回千年尺度事件发生频率及变化幅度非常相似,有力地支持了千年尺度气候事件的冰量驱动模式.     

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。     

过去25万年黔桂地区千年尺度东亚季风气候的变化

对取自中国黔桂地区广西桂林水南洞、贵州都匀七星洞及荔波董歌洞的7根大型石笋,进行了系统的120件TIMS-U系测年及1295件稳定同位素分析,揭示的气候变化记录时限范围为25万年前至今,氧同位素样品平均分辨率为150~300a.研究表明,相当于海洋记录冰期旋回Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ终止点的石笋氧同位素跃变事件,其年龄值分别为11.3 kaB.P., 129.3中kaB.P.及242.5 kaB.P..相当于海洋同位素阶段MIS1~MIS7各阶段界线的年代及其延续时间,通过石笋记录也得到了准确的界定,此外还揭示出了25万年来东亚季风气候的波动过程和变化规律.黔桂地区25万年来的气候在千年尺度上与深海氧同位素记录的可比性,及与N65°夏季太阳幅射能量变化的一致性,显示了亚洲古季风的气候变化规律,同样受轨道参数变化周期以及全球冰量变化所驱动.