早全新世季風演化的多指標高分辨率石筍記錄研究——以河南老母洞石筍為例.pdf

1、近年來各地氣候異常時有發(fā)生，促使我們對氣候變化進行研究。過去氣候變化是全球變化的重要組成部分，對其研究可以為未來氣候環(huán)境研究提供理論基礎。由于我國的氣候環(huán)境變化既受全球大氣系統(tǒng)的影響而具有全球性一般特點，又受我國特殊地理位置影響而具有區(qū)域性特點。因此，我國氣候環(huán)境的變化具有很大的復雜性，在全球變化的研究中處于較重要地位。近幾十年來，人們利用洞穴沉積物、海洋、黃土、冰芯、湖泊、樹輪、珊瑚等地質記錄已取得豐富的成果。其中，由于洞穴沉積物的高

2、精度年代學及高分辨率等特征，已成為研究幾十萬年來長尺度及近幾千年來短尺度季風氣候、環(huán)境變化的理想載體。
　　本文以河南省西部欒川縣老母洞LM2、LM3石筍為主要研究對象，利用石筍氧、碳同位素及微量元素恢復了過去早全新世的氣候變化歷史，對其可能的驅動機制進行了探討，并對老母洞微量元素的控制因素及氣候指代意義進行了初步討論，得出如下結論:
　　(1)利用豫西地區(qū)欒川老母洞LM2、LM3石筍氧、碳同位素數(shù)據(jù)重建了早全新世時段中國北

3、方地區(qū)亞洲季風的演化趨勢，且分析了兩根石筍記錄的早全新世弱季風事件。據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，認為豫西老母洞石筍δ18O變化指示了季風強弱的變化;早全新世中國南北方石筍氧同位素對弱季風事件的記錄并不相同:在LM2石筍中，10.9ka BP到10.13ka BP時段，中國北方石筍氧同位素記錄與南方石筍及海灣地區(qū)阿曼石筍變化趨勢表現(xiàn)出的差異可能是受到區(qū)域因素的影響;LM2石筍δ18O曲線并沒有記錄9.3ka BP冷事件，而是在9.3-9.6ka BP

4、左右記錄了一個冷事件-9.5ka事件，與DSY09、Y1、HS-4記錄相似，表明在該時段內(nèi)存在季風的減弱事件，但是由于氧同位素傳輸?shù)膹碗s性，使其在南北方表現(xiàn)不同。兩根石筍δ18O值曲線均記錄了8.2ka事件的開始時段，在時間上亞洲季風區(qū)不同地區(qū)石筍具有一致性，但是老母洞石筍出現(xiàn)了階段性下降（中國“8200階段”），且變幅較大，說明不同區(qū)域記錄在變化上存在差異，這可能與季風區(qū)水汽耦合過程中各個圈層氧同位素對氣候事件響應及傳輸?shù)膹碗s性有關兩

5、根石筍的氧同位素曲線。在8.4-8.5ka BP時段出現(xiàn)了最負值，GRIP冰芯δ18O值在該階段最為偏正，進一步推斷北高緯氣候的變化（溫度）與亞洲季風強弱變化有關。
　　(2)欒川老母洞石筍微量元素Mg/Ca、Sr/Ca、Ba/Ca的比值能夠較好的響應外界氣候條件的變化。通過對微量元素與穩(wěn)定同位素綜合討論，可以較好的重建古氣候變化歷史，恢復其古氣候演變過程。在早全新世時段，老母洞兩根石筍Mg/Ca與δ13C呈正相關關系，降水減少引

6、起大的CO2脫氣作用和碳酸鹽先期沉積作用(PCP)可能是導致兩根石筍δ13C值和Mg/Ca呈正相關的主要因素。Sr/Ca、Ba/Ca變化趨勢顯示出高度的一致性，暗示兩者之間可能受共同的影響因素。它們的變化與δ18O變化趨勢相似，因此推斷Sr/Ca、Ba/Ca的變化受到降水的影響;根據(jù)老母洞上覆基巖中Sr、Ba元素含量分析發(fā)現(xiàn)，Sr/Ca、Ba/Ca的變化也受基巖影響;此外，大氣粉塵、沙塵、地表植被、上覆土壤也可能是其影響因素。Sr/Ca

7、、Ba/Ca比值受多種因素影響，且主導因素并不明顯，將其作為某一氣候的代用指標的指示作用并不明顯。在強冷事件中，Sr/Ca、Ba/Ca比值的變化是先減少后增加，與Mg/Ca、δ13C和δ18O一致偏正的變化趨勢相反，可能是由于強冷事件中植被狀況、溫度和降水均發(fā)生巨大變化有關。鑒于微量元素在巖溶系統(tǒng)中變化的復雜性，還需在今后工作中加強機理研究。
　　(3)通過功率譜分析發(fā)現(xiàn)河南老母洞兩根石筍氧同位素的周期主要表現(xiàn)為太陽活動周期和EN