重慶水鳴洞MIS9-8階段高分辨率石筍記錄的多指標(biāo)研究.pdf

1、許多地質(zhì)記錄體的研討結(jié)果表明，在第四紀(jì)時(shí)期最顯著的特征就是存在周期性的氣候冷/暖旋回。其中發(fā)生在冰期/間冰期內(nèi)部的冷暖波動(dòng)為國(guó)內(nèi)外學(xué)者所關(guān)注。氣候的劇烈波動(dòng)引起的夏季風(fēng)降水發(fā)生較大變幅，使得生態(tài)環(huán)境和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展面臨遭受?chē)?yán)重危害的威脅。因此，提高對(duì)將來(lái)氣候氣象、環(huán)境變換的預(yù)測(cè)技能，制定出有利于人類(lèi)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的合理對(duì)策成為當(dāng)前亟待解決的重大問(wèn)題。然而，要提高對(duì)將來(lái)氣候氣象、環(huán)境變換的預(yù)測(cè)技能，必須利用高分辨率的古環(huán)境記錄載體對(duì)過(guò)往的

2、氣候變遷和變率進(jìn)行研究。查明過(guò)去氣候冷暖轉(zhuǎn)換的規(guī)律、邊界條件、影響機(jī)制，才能清晰氣候環(huán)境的演變過(guò)程和人類(lèi)活動(dòng)的影響機(jī)理，精準(zhǔn)地把握氣候、環(huán)境變化的走向，為制定出合理的應(yīng)對(duì)環(huán)境變化計(jì)劃方案提供科學(xué)依據(jù)。
　　本文以受季風(fēng)顯著影響的中國(guó)西南地區(qū)的重慶豐都為研究區(qū)域，利用豐都地區(qū)水鳴洞 SMY1石筍的25個(gè)230Th測(cè)年數(shù)據(jù)和430個(gè)穩(wěn)定碳氧同位素?cái)?shù)據(jù)建立268.47ka~332.94kaBP期間高分辨率的石筍氧碳同位素時(shí)間序列，結(jié)合同

3、屬長(zhǎng)江流域的其它洞穴石筍記錄，分析 MIS9~MIS8期間的氣候內(nèi)部特征，通過(guò)對(duì)比65°N太陽(yáng)輻射曲線記錄、南極冰芯記錄數(shù)據(jù)、大西洋 SST數(shù)據(jù)，結(jié)合運(yùn)用功率譜軟件進(jìn)一步探討亞洲季風(fēng)氣候冷暖變化的驅(qū)動(dòng)機(jī)制；并與使用 ICP-MS/OES測(cè)試所得的SMY1石筍的Ca、Mg、Sr、Ba微量元素和穩(wěn)定氧碳同位素進(jìn)行比較，在此基礎(chǔ)上對(duì)水鳴洞微量元素的控制因素和氣候指示意義進(jìn)行簡(jiǎn)單的探討。得出如下結(jié)論：
　?。?）石筍穩(wěn)定氧同位素分析結(jié)果表

4、明：與湖北神農(nóng)架林竹洞石筍 LZ15對(duì)比顯示，二者呈現(xiàn)類(lèi)似的變化趨勢(shì)，證明SMY1石筍記錄的可靠性。SMY1石筍δ18O的變化曲線類(lèi)似于65°N太陽(yáng)輻射曲線，具有明顯的三谷四峰的變化特征。表明長(zhǎng)時(shí)間尺度上西南地區(qū)的季風(fēng)氣候敏感地響應(yīng)于太陽(yáng)輻射能量的變化，支持我國(guó)季風(fēng)在軌道尺度上受北高緯區(qū)冰量變化較小影響，而直接響應(yīng)于太陽(yáng)輻射變化的說(shuō)法。同時(shí)，海洋溫度梯度、水汽運(yùn)移路徑和地形的變化也可能是引起石筍δ18O變化的重要因素。
　?。?）

5、SMY1石筍δ18O能夠明顯的記錄MIS9期間的5個(gè)亞階段及其起止時(shí)間，其中3個(gè)間冰階：9a=277.84~296.58kaBP、9c=303.30~315.10kaBP、9e=321.54~332.94kaBP，9c為本研究時(shí)段季風(fēng)最強(qiáng)時(shí)段。2個(gè)冰階：9b=296.58~303.30kaBP和9d=315.10~321.54kaBP；對(duì)比冰芯和 SST記錄，SMY1石筍δ18O明顯的記錄到發(fā)生的千年氣候事件；石筍SMY1δ18O記錄表

6、明，在MIS9/8轉(zhuǎn)型期之前，發(fā)生有一次千年的變暖事件，季風(fēng)強(qiáng)度偏強(qiáng)，氣候偏暖，而后氣候迅速轉(zhuǎn)向干冷，季風(fēng)強(qiáng)度變?nèi)酢Ｍㄟ^(guò)與CH4記錄、SB61-O等對(duì)比分析，認(rèn)為MIS9/8的轉(zhuǎn)換時(shí)期為278~281kaBP。
　?。?）石筍SMY1的δ13C值在MIS9/8時(shí)段內(nèi)的變化幅度為-2.94‰~-9.6‰，波動(dòng)幅度達(dá)5.7‰，平均值為-6.51‰。氣候環(huán)境由間冰期向冰期的轉(zhuǎn)化過(guò)程能夠通過(guò)外界植被環(huán)境的變化記錄到石筍中；在軌道尺度上，δ

7、13C可以作為反映地表植被變化的地質(zhì)記錄指標(biāo)，在氣候的冷/暖、冰期/間冰期轉(zhuǎn)型過(guò)程中，石筍δ13C可能主要受對(duì)溫度更加敏感的土壤CO2產(chǎn)率的影響；通過(guò)對(duì)石筍δ13C進(jìn)行REDFIT38功率譜分析，表明北大西洋溫鹽環(huán)流、太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)季風(fēng)氣候在千年尺度上起著中重要的作用。
　　（4）重慶水鳴洞石筍微量元素Mg/Ca、Sr/Ca、Ba/Ca的比值能較好的記錄軌道尺度上古氣候中的冰期/間冰期轉(zhuǎn)變過(guò)程，具有很好的氣候指示意義。SMY1石筍的S

8、r/Ca在（40~228）×10-6之間，Ba/Ca在（89~485）×10-6之間，Mg/Ca在（0.02~0.04）×10-6之間。通過(guò)與碳同位素進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)Mg/Ca與其呈正相關(guān)關(guān)系。溫度因素是Mg/Ca由間冰期MIS9到冰期MIS8逐漸降低的主要控制因子。Sr/Ca、Ba/Ca呈現(xiàn)類(lèi)似的變化趨勢(shì)，二者具有明顯的正相關(guān)關(guān)系，但與Mg/Ca呈現(xiàn)有明顯的反相關(guān)關(guān)系。說(shuō)明前兩者形成機(jī)制類(lèi)似，但與Mg/Ca不同。大氣粉塵活動(dòng)、上覆基