热电离质谱法测定贵州郑家洞石笋的铀系年代及其古气候意义

本文报道了用高精度热电离质谱（ＴＩＭＳ）法测定的贵州郑家洞ＡＺＪ－２号石笋的铀系年代。该石笋经历了三个速度不同的生长阶段，顶部９０ｃｍ及底部２１ｃｍ生长迅速，ＴＩＭＳ铀系法高分辨率年代结果仍不足以给出其确切的生长速率。精确建立碳氧同位素演化时间坐标的困难，应是从新生碳酸盐提取古气候演变信息的重要制约因素之一。ＡＺＪ－２的生长起止年代为距今１４．７￣１３．８万年，贵州在此期间可能处于温暖湿润的气候条     

东亚季风“2.8ka”事件高分辨率的石笋记录

据湖北省神农架永兴洞一支石笋的8个230Th年龄、648个δ18O数据,建立了晚全新世4.40～ 1.75ka B.P.时段平均分辨率为4a的东亚夏季风演化序列,其中在2.92～ 2.74ka B.P.期间,δ18O发生显著正偏,幅度达2.5‰,指示一个显著的弱季风事件(这里称之“2.8ka”事件).该事件以夏季风缓慢减弱开始,迅速增强结束,事件内部有两个次一级的振荡旋回(两峰三谷结构),在内部细节与转型特征上类似湖北和尚洞石笋δ18O记录的“8.2ka”事件,暗示发生在全新世这两个冷事件的驱动机制基本一致.这两个弱季风事件都发生在太阳活动明显减弱时期,并分别与北大西洋Bond 2和Bond 5冰漂碎屑事件同步,表明百年尺度的东亚季风环流的演化由太阳活动和北高纬气候共同驱动.     

石笋氧同位素和微量元素记录的陕南地区4200～2000a B.P.高分辨率季风降雨变化

基于陕南祥龙洞石笋XL2的19个230Th年龄、218个氧同位素分析以及896个Sr/Ca分析数据,高分辨率重建了4200～1972a B.P.期间陕南地区季风降雨变化.重建结果显示陕南地区这一时期季风降雨有显著的127～105a和57a周期,可能分别受控于太阳活动、PDO和/或AMO的变化.重建时段有3次百年尺度的干旱事件,分别发生于2200～2100a B.P.,2900～2700a B.P.和3600～3400a B.P.,其中2900～2700a B.P.干旱事件对应于北大西洋地区2.8ka冷事件.对比研究显示,尽管祥龙洞石笋和董哥洞石笋δ18O记录整体一致,但除了2900～ 2700aB.P.干旱事件之外,其他两次干旱事件在董哥洞石笋记录中并不明显.而尽管总体上祥龙洞和和尚洞石笋δ18O记录的差异要大,但XL2的3次干旱事件在和尚洞记录都有明显体现.有精确年代控制的祥龙洞、董哥洞及和尚洞石笋氧同位素记录的差异,揭示晚全新世我国季风降雨在十一百年尺度存在区域差异.     

岩溶沉积物的古气候记录研究

从测年方法和石笋年代学的研究入手,分别论述了国内外在这一领域的研究进展,继而揭示了其特有的代用指标,如微层结构、稳定碳氧同位素以及微量元素等所蕴含的古气候与古生态环境信息.并进一步指出各代用指标在实际应用中存在的一些问题.     

石笋流体包裹体中的惰性气体及其在重建长江中游古温度变化中的作用

文中讨论了一种评估古气温变化的新方法。我们成功地利用石笋流体包裹体所捕获的Xe/Ar比值,重建了末次冰盛期以来盛行东亚季风的长江中游地区的气候演化。一种表达成ln(CXe/CAr)的对数式被证明与冷暖周期变化具有密切的关系。从研究的石笋中所提出的δ13C与Mg/Ca曲线一般随区域古气温波动而变化,但不能排除其中有另类气候信号的叠加。我们的工作则明确地指出,流体包裹体所记录的Xe/Ar在各种反映温度变化的替代指标中可能是最好的一种。整体而言,ln(CXe/CAr)曲线与那些基本随暖期和冷期振荡的曲线保持一致。将稀有气体曲线与δ13C和Mg/Ca信号整合对比之后,我们在研究区划分出末次冰盛期以来8组暖/冷旋回。整合后的气温变化模式合理地解释了过去20000年里的区域环境变化。     

北京石花洞第四纪钟乳石剖面的年代学研究

北京石花洞位于房山花岗岩体边缘向形带的东北扬起端,与北京猿人遗址南北相望。地层为460Ma前形成的中奥陶统马家沟组石灰岩,洞穴大形态从25Ma前的上新世开始形成,洞内钟乳石从0.37Ma前的中更新世开始形成。在中国岩溶洞穴中,北京石花洞的层数最多,洞穴钟乳石种类齐全,裂隙渗透水沉积的石盾多、体积大,滴水沉积的石笋叠置关系明显,池水沉积的月奶石发育好,全新世石笋微层理发育清晰。该洞的大形态反映了北京西山新构造运动的期次,可以同华北地文期和永定河阶地对比,洞内钟乳石记录了中更新世以来北京西山古环境的变化,可以建立第四纪剖面,与周口店洞穴群碎屑沉积物剖面进行对比。钙板的铀系年龄为334.99～366.74ka,可定名钙板组。粗犷石笋的铀系年龄为169～235ka,粗犷石笋的电子自旋共振年龄为130～518ka,为中更新世沉积,可定名云水洞组。杆状石笋的铀系年龄为14.9±2.1～100.3±11.1ka,为晚更新世沉积,可定名石花洞组。在全新世石笋中,微层与微层之间存在厚约1μm的条带状纹线,是划分微层层数的标志,具有微层理的石笋14C年龄为为0.58～2.50ka,AMS14C年龄为为130±100～670±130a,可定名守备支洞组。     

高精度ICP-MS 230Th测年新技术及其在贵州衙门洞Y1石笋测年研究中的应用

在系统介绍洞穴石笋高精度ICP-M S铀系年代学原理与方法的基础上,对贵州荔波县衙门洞Y1石笋进行了IC P-M S 　230 Th测年研究。综合分析认为精确时标的建立对于利用石笋进行古气候重建具有重要的实际意义;采用ICP-M S　230 Th测年方法进行石笋样品定年准确可靠,并且比TIM S方法具有更高的效率,所需样品更微量。通过生长速率变化分析表明,石笋生长速率记录了过去冷暖突变事件,因此可以用它作为一个有意义的环境记录替代指标来研究古降水及古气候变化。      

东亚夏季风石笋记录中缺失格陵兰间冰段25?

东亚季风是全球气候系统的重要组成部分[16]。了解北大西洋地区温度变化和东亚夏季风之间的关系对了解东亚季风的控制机制具有重要意义。葫芦洞和董哥洞石笋δ18O记录显示距今7510ka北大西洋地区千年尺度温度变化对东亚夏季风变化具有重要影响:较强的东亚夏季风与北大西洋地区较高气温对应,反之亦然[7,8]。但是,在此之前东亚夏季风变化与北大西洋地区温度变化之间是否具有类似的联系?到目前为止对这一问题尚没有明确的探讨。     

再论洞穴石笋的沉积速率

通过对滇、黔、湘、桂洞穴石笋大型剖面的综合研究、,以代表性剖面和典型时（笋）段系统测年和沉积速率研究为例,初步认为,石笋沉积速率大小是气候演变、暖气候、冷气候的识别指标之一,沉积速率为10mm／100a以上是冰后（间冰）期温暖气候的沉积,趋于10mm／100a或以下者,是温暖期气候的冷转变,或冷期（阶）的沉积;1mm／100a左右是冰期寒冷气候的沉积,趋于1mm／100a或以上者是冰期寒冷气候的暖转变或间冰期的沉积;沉积速率极小,往往是冷气候显示,甚至是沉积间断,或是气候和地质、灾害事件的突变点。沉积速率具多变性,引用和识别时应避免以单一速率推算长时（笋）段年序和确定气候或地质事件的年代,不宜跨旋回计速,以避免遗漏沉积间断和气候、地质、灾害事件。石笋沉积间断很普遍,特别是寒冷的冰期气候间断更频繁,观测和测年表明,沉积间断时间累计占成笋期的28．92％～76．26％,全新世温暖气候的沉积间断时间累计,只占成笋期的13．80％以上。     

末次冰期亚洲季风千年尺度事件的频谱特征分析

基于神农架永兴洞3支石笋氧同位素记录,拼接重建了末次冰期88~22 ka B.P.平均分辨率达70 a的东亚季风演变序列。本文以小波诊断技术为基础,对去除65°N夏季太阳辐射和72 ka异常事件影响的石笋δ¹⁸O进行了多时间尺度分析。小波频谱分析结果表明,末次冰期亚洲季风具有明显的近8 ka、4 ka、2 ka左右的周期。其中近8 ka周期是唯一一个贯穿整个末次冰期的显著周期。小波方差分析结果也显示该时段仅有1个突出的峰值,对应时间约为7.7 ka。进一步分析发现这个周期组分其实也出现在格陵兰冰芯δ¹⁸O和南极温度变化中,可能被年龄误差和异常事件所掩盖。已有的千年尺度机制难以有力地解释该周期组分,我们利用外差法对轨道参数的周期进行分解,获得16 ka周期,这个周期的一半刚好与发现的8 ka周期相匹配。因此,地球轨道参数单独或共同作用,引起海表温、大冰盖、海洋/大陆生态系统的变化,通过大气、大洋等环流作用,从而产生地球气候系统轨道和千年尺度的振荡。