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高分辨率洞穴石笋中稳定同位素应用——北京元大都建立后对森林资源 … 总被引：5，自引：0，他引：5
对采自北京西山石花洞内的石笋进行了δ＾１８Ｏ,δ＾１３Ｃ和Ｍｇ／Ｓｒ分析,获得分辨率为２５ａ的北京地区３０００ａ认来的古气候和古环境信息,以δ＾１８Ｏ和Ｄｍｇ／Ｃａ作为气候变化信息,证实石笋δ＾Ｃ反映了古气候变化对植被的影响,当石笋δ＾１３Ｃ植增大时,表示Ｃ３／Ｃ４植物比值降低,气候变干热,当石笋δ＾１３Ｃ值减小时,表示Ｃ３／Ｃ４植物比值升高,气候变湿冷,同时,笔者也发现了北京元大都建立以来对森林 相似文献
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利用川东北梭子洞石笋SZ2的稳定碳同位素组成(δ~(13)C)高分辨率重建了120~103ka时段的石笋碳同位素序列。SZ2的δ~(13)C变化与该石笋稳定氧同位素组成(δ~(18)O)的长期变化趋势明显不同。在整体变化趋势上δ~(13)C变化与生长速率相似,反映石笋表面滴水时间间隔影响的CO_2脱气作用和CaCO_3沉积可能是影响SZ2的δ~(13)C长时间尺度上变化的主要因素。但在较短时间尺度上,SZ2的δ~(13)C与δ~(18)O变化基本趋势一致,反映了地表植被类型(如C3/C4植被比例)、植被密度、土壤微生物活动以及洞穴通风效应的变化可能是引起SZ2的δ~(13)C短时间尺度上变化的主要因素。 相似文献
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《地球化学》2015,(5)
基于川东北宋家洞石笋SJ1的399个稳定碳同位素组成(δ13C)数据建立了末次冰期中晚期(14~43 ka)高分辨率δ13C时间序列。SJ1的δ13C变化与已发表的该石笋稳定氧同位素组成(δ18O)变化趋势非常一致,清晰地记录了该地区植被对D/O事件5-10的敏感响应。东亚夏季风气候控制的地表植被(包括C3和C4植被比例C3/C4变化和植被密度变化)和土壤微生物活动变化可能是影响SJ1的δ13C变化的主要因素。在这些D/O事件发生时δ13C变轻,指示了C3/C4植被比例上升和植被密度增加。此外,受降水控制的岩溶地下水流速影响的水-岩相互作用,石笋表面滴水时间间隔、洞穴空气的CO2分压和洞穴通风效应等因素影响的CO2脱气作用和先期碳酸盐沉积也可能对SJ1的δ13C变化产生了影响。 相似文献
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石笋是古气候重建的重要地质载体,文石与方解石是石笋碳酸钙晶体的常见矿物形态。根据现代洞穴监测数据分析洞穴新生碳酸钙沉积物 (Active Speleothem: AS)的矿物形态的研究较少。本文在重庆武隆芙蓉洞三个滴水点 (MP2、MP5、MP9)下放置玻璃片,收集新生碳酸钙沉积物和滴水样品,监测新生碳酸钙沉积物矿物形态、滴水的Mg/Ca比值、pH、滴率和洞穴环境等指标,分析玻璃片正面和反面新生碳酸钙沉积物的δ18O、δ13C和Mg/Ca比值。研究发现:(1) MP2滴水点下的玻璃片正反面新生碳酸钙沉积物的矿物形态均为方解石;MP5和MP9滴水点的正面沉积方解石和文石-方解石混合两种情况,反面沉积文石-方解石,且反面文石多于正面。 (2) MP2滴水Mg/Ca比值小于MP5和MP9,说明滴水Mg/Ca比值是影响新生碳酸钙沉积物矿物形态的重要因素;而滴水pH值对AS矿物形态的影响在不同滴水点有差异。(3) 不论是玻璃片正面还是反面,文石-方解石混合的新生碳酸钙沉积物δ18O和δ13C比以方解石为主的沉积物偏正,说明AS矿物形态的变化会导致δ18O和δ13C发生变化。通过在芙蓉洞的系统监测和分析,发现新生碳酸钙沉积物的矿物形态与地表环境、洞穴上部岩溶水文地质条件密切相关,并验证了洞穴新生碳酸钙沉积物的矿物形态对石笋δ18O和δ13C具有重要影响。 相似文献
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石笋氧碳同位素古气候代用指标研究进展 总被引：3，自引：0，他引：3
洞穴石笋以其独立的绝对年龄和稳定的古气候代用指标而成为很好的陆地古气候研究材料。应用U 系定年,可以获得独立精确的日历年时间序列,结合年纹层统计,可以获得年际甚至是季节性变化古气候记录。作为古气候代用指标,石笋氧同位素具有全球可对比性,现已建立了氧同位素的全球气候变化曲线,显示了比深海氧同位素及极地冰芯氧同位素记录更多的优势。石笋δ18O 的影响因素很多,在东亚季风控制区和其它季风控制区,石笋的δ18O 反映了夏季风的强度或者是季风降雨的变化。这些全球可对比的具有高精度绝对定年的石笋δ18O 记录,突破了早期的单一温度控制机理,不仅为古气候学家提供了坚实的古气候变化时间序列,而且使古气候研究能从机理上探讨其变化规律。δ13C不如δ18O 具有全球可对比性,在同位素平衡的开放体系,石笋δ13C 主要反映了洞穴上覆土壤CO2 的同位素特征。因此,一般认为石笋δ13C可直接反映当地植被的特征,包括植被类型C3/C4 比率的变化及植被的茂盛与衰退,在一些地区也可作为大气降水和温度变化的指标。石笋δ13C 很易受到蒸发作用、滴水的快速去气、动力分馏、碳酸盐的先期沉积等影响而使得其数值偏正,应该予以重视。通过介绍石笋氧碳同位素的研究现状,使得读者对石笋的稳定同位素指标有一个初步认识。同时,对今后的研究方向给与一定的探讨。 相似文献
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通过分析长江中下游南漪湖柱状沉积物中正构烷烃分布特征及其单体碳同位素组成,重建了该地区8.0 ka BP以来的植被变化,进而反演古气候变迁;同时与其他地质记录的相关指标进行对比,探讨了长江中下游地区中全新世以来东亚夏季风的变化。8.0~4.8 ka BP,长链正构烷烃nC_(27)–nC_(33)含量占绝对优势,Paq值偏低,正构烷烃以陆生高等植物输入为主;相对较低的nC_(27)/nC_(31)比值及较高的ACL27–33值表明这一阶段以草本植物相对发育;长链正构烷烃δ~(13)C整体偏负(–34.7‰~–32.9‰),C_3植物为主;这一时期气候温暖湿润,是东亚夏季风最强盛时期。4.8~2.4 ka BP,长链正构烷烃nC_(27)–nC_(33)含量降低,Paq值偏高,陆生高等植物对正构烷烃的贡献相对减少;nC_(27)/nC_(31)比值升高,ACL27–33值降低,木本植物占优势,草本植物减少;长链正构烷烃δ13C相对正偏(–33.5‰~–29.1‰),C_4植物有一定的增加,但依然以C_3植物为主;这一时期东亚夏季风减弱,气候朝冷干转变。2.4 ka BP以来,长链正构烷烃nC_(27)–nC33含量升高,Paq值逐渐降低,陆源高等植物的贡献逐渐增加;逐渐降低的nC_(27)/nC_(31)比值以及逐渐升高的ACL27–33值表明草本植物重新占相对发育,木本植物含量逐渐减少;长链正构烷烃δ~(13)C波动剧烈,呈现逐渐偏负的趋势,C_3植物继续占据绝对优势,C_4植物呈现逐渐减少的变化趋势;气候由寒冷干燥逐渐向温暖湿润过度。同时,这一时期各指标呈现剧烈波动的变化趋势,推测可能与长江流域人类活动逐渐增加,显著影响了自然植被变化的过程。这些指标记录的东亚夏季风随着北半球夏季太阳辐射量的减少而持续减弱,同时记录了多次冷暖/干湿交替事件,存在6次冷干事件(夏季风减弱事件),其中5次与Bond et al.提出的北大西洋冰筏漂流事件一一对应。 相似文献
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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。 相似文献
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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 总被引：6，自引：2，他引：4
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。 相似文献
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影响石笋δ13C的因素众多,且其中一些影响机制未知,从而导致利用石笋δ13C准确重建古环境仍存在一定的困难.作为形成石笋母液的洞穴滴水,其δ13CDIC变化必然会导致石笋δ13C的变化,因而只有对影响洞穴滴水δ13CDIC的各种因素进行细致的研究才能更好地利用石笋δ13C重建古气候环境.对贵州夜郎洞、天钟洞和普定岩溶模拟试验场的研究均表明,雨季上覆植被生物量的大小以及植被类型(C3和C4)是控制岩溶地下水δ13CDIC变化的主要因素.而对于夜郎洞的研究还得出旱季先期CO2脱气作用对岩溶地下水δ13CDIC的影响较大,如夜郎洞C3植被下雨季δ13CDIC值在-10.94‰～-12.15‰之间,旱季为-3.66‰～-5.50‰,夜郎洞C3植被下滴水点雨季旱季之间差异最大达到-8.49‰,这些不仅仅是由生物量的变化而引起的,先期CO2脱气对滴水碳同位素的影响也是不可忽略的.不同于夜郎洞旱季滴水δ13CDIC,先期CO2脱气作用对天钟洞滴水δ13CDIC的影响较小,天钟洞滴水δ13CDIC总体上能够反映上覆植被发育状况,因而先期CO2脱气作用等过程对滴水δ13CDIC影响因洞穴而异,可能反映了洞穴顶部包气带不同水文地质条件的影响. 相似文献
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《地球科学进展》2016,(9)
由于受气候、复杂岩溶过程等影响,石笋碳同位素(δ~(13)C)研究相对于其他代用指标甚少,甚至被忽略。从影响石笋δ~(13)C的气候与非气候因子入手,结合全球数十个洞穴记录及现代观测试验,分析碳同位素信号在岩溶系统内部的传递方式和路径,探讨不同时间尺度下δ~(13)C与气候变化之间的关系。指出石笋δ~(13)C虽然在百年—年代际尺度上表现出的噪音强度明显上升,但从轨道至千年尺度上看,温度、湿度(降水)等气候要素在不同区域所充当的主控因子角色直接或间接地影响上覆土壤植被状况、土壤CO2产率等当地生态环境变化。未来研究应深入挖掘δ~(13)C信号在岩溶系统中的传输共性及其气候、环境控制因子,注重石笋δ~(13)C季节变化特征研究,充分发挥其在揭示当地环境或灾害性事件方面的独特优势,并运用多指标、多种方法手段理解岩溶过程、全球碳循环与气候变化之间的联系。 相似文献
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辽宁暖和洞石笋δ13C记录的古气候环境意义初探 总被引：2，自引：0，他引：2
基于辽宁暖和洞石笋NH33铀系测年结果,利用900条年纹层及302个碳、氧同位素和灰度数据,建立全新世大暖期内近1000年的石笋δ13C与灰度序列(8638±60 - 7748±53 aBP)。碳同位素与灰度序列细节特征变化趋势上的一致性,证实了δ13C所指示的古气候意义。在百年尺度上,石笋δ13C主要响应于温度变化,由地表生物量的变化驱动。石笋δ13C序列可进一步划分为3个气候段:(1)8655 – 8366 aBP,气候偏热;(2)8366 – 8048 aBP,气候转冷;(3)8048 – 7756 aBP,气候相对温暖。这与同时段孢粉记录具有很好的一致性。其中,8366-8048aBP的冷期与北大西洋地区“8.2 kaBP冷事件”相吻合。石笋δ13C记录中也包含一定的非气候因素,主要由渗水速率变化引起围岩CaCO3溶解量的变化造成。将石笋δ13C和灰度数据进行回归分析,可有效地剔除这一水动力因素的影响。 相似文献
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在贵州中西部四个洞穴取得水样和碳酸钙样品,其中地表水与洞穴水的δD和δ~(18)O_(SMOW)的平均值分别为-51．1‰±6．2‰和-7．48‰±0．88‰,代表了该地区的大气降水δD和δ~(18)O的平均值。一方面,尽管只是一次取样,多数洞穴滴水的δD和δ~(18)O值还是反映了地表水的同位素年平均值。而另一方面,在个别滴水点可能由于洞顶包气带很薄,能够灵敏地反应季节性雨水δD和δ~(18)O值的变化,那么,短期的滴水测量不一定反映地表水的年平均值。石将军洞的年轻鹅管δ~(13)C_(PDB)值(-1．6‰)远比织金洞(-7．00‰)的重,是由于植被覆盖率低、严重石漠化造成的,织金洞上覆植被由于受到人为的保护,恢复较好。其他洞穴碳酸钙沉积物的δ~(18)O和δ~(13)C显示,全新世时期的植被发育较好,δ~(13)C值轻;而冷干的冰期时,植被覆盖减少,δ~(13)C值偏重。因此,洞穴沉积物的δ~(13)C可以作为重建古植被和贵州喀斯特地区石漠化演变的重要依据。 相似文献
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通过有机碳同位素(δ~(13)C_(crg)),磁化率和粒度的测定和分析,结合光释光年龄标定,对新疆巴里坤湖区滨湖相沉积物14ka B.P.以来δ~(13)C_(crg)值变化的影响因素及其反映的气候特征进行了研究。结果表明:在巴里坤湖区植被类型主要以C_3植被为主,干湿变化是导致δ~(13)C_(crg)值波动的主要因素,在末次冰消期至早全新世阶段(14.0~8.4ka B.P.),巴里坤湖区周围冰川尚未融化,剖面δ~(13)C_(crg)值最为偏正,在-22‰到-21‰之间变化,暗示剖面处在干-旱的气候条件下;进入全新世后,随着巴里坤山冰川的融化,湖区湿度增加,同位素值持续偏负,达到23.5‰,同时中值粒径和磁化率同步降低;在中全新世阶段(7.2~5.0ka B.P.)出现高湖面,同位素值达到-24‰左右,为剖面同位素值最低阶段;中晚全新世阶段(5.0~1.5ka B.P.)δ~(13)C_(crg)值开始逐渐偏正,表明气候开始变干;1.5ka B.P.至今的δ~(13)C_(crg)值则是在-24‰~-23‰间频繁波动,反映了该时段气候的不稳定性。 相似文献
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洞穴文石石笋古气候环境变化研究进展、存在问题及研究方向 总被引：1，自引：1，他引：0
在全球变暖、极端事件频发的背景下,利用地质载体重建过去2 000年来气候变化规律、研究极端事件发生机制是未来气候变化,特别是极端天气/气候事件预测的重要手段。文章综述了高U含量、能够高精度测定年龄的洞穴文石石笋在古气候环境重建的应用:用于研究气候变化与人类文明的关系、反演区域气候差异性、准确重建区域气候变化及极端事件的发生;并针对洞穴文石石笋古气候环境重建中存在的问题提出以下研究方向:综合87Sr/86Sr、δ26Mg、δ18O和δ13C等同位素技术追寻洞穴文石的物源、利用Mg/Ca、Sr/Ca和δ13C、△47综合分析洞穴文石形成的环境及水文过程,加强洞穴文石的结晶学、物理化学研究,查明其形成及转化为方解石的条件。 相似文献
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桂林盘龙洞石笋中新仙女木事件及全新世气候变化记录 总被引：3，自引：1，他引：2
中国古气候研究的重要内容之一,就是要研究中国季风形成的机制和演化过程。中国南方岩溶区地处夏季风最敏感的地区,但由于缺乏象湖泊、冰芯和黄土那样的记录载体,还缺乏高分辨率古气候研究成果。因此,通过对桂林盘龙洞一1.22m长,直径约45 cm石笋的加速质谱~(14)C测年和详细的氧碳同位素记录以及洞穴环境的研究,初步得出以下结果:①由末次冰期向全新世的突然变暖过程中,有一短暂冷事件记录,发生时间大约在距今11.3～10.8 ka,这可能是新仙女木事件在该地区的反映;②在距今9.0～7.0ka,该地区逐渐变得温暖和湿润,即夏季风逐渐增强,但在其期间同位素记录也显示存在一些小波动,即在距今9.0～8.0ka,夏季风较强,而在距今8.0ka左右,δ~(18)O值增加,可能记录了一次短暂的冷事件;③从距今7.0～4.5 ka,尤其距今6.0～4.5 ka,δ~(18)O总体上比现代碳酸盐的δ~(18)O值低,同时石笋的生长速度最大,δ~(13)O值也低,因此这一时期可能夏季风要比现代强,但在距今5700年至距今5500年,δ~(18)O值与现代相似,表明夏季风有所减弱;④在距今4.5 ka后,δ~(18)O值与现代δ~(18)O值相似,这表明夏季风减弱,该地区进入现代气候模式,石笋的生长速度减小,在距今几百年前停止生长。但在近几千年中,也有数次波动,即在距今4.0～2.5 ka,距 相似文献
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长江中游和尚洞石笋的高分辨率同位素、微量元素记录及古气候研究 总被引：9，自引：2，他引：9
通过对长江中游和尚洞HS-2号石笋的沉积特征及C、O同位素Mg、Sr微量元素相结合分析,利用U系法定年,获取了长江中游19.0ka～6.9ka的古气候、古环境信息(平均分辨率为17a,局部分辨率达到7a).得出如下结论(1)19.0～16.6ka, C、O同位素偏轻,气候冷湿;(2)16.6～11.1ka, C、O同位素偏重, 气温上升,降水偏少;(3)11.1～10.3ka 干热时期中的突然回冷事件对应于新仙女木事件(Younger Dryas Event);(4)10.3～6.9 ka B.P δ18O及δ13C值逐渐变轻,而Mg/Sr比继续增大,表现为气温上升,降雨量较大.反映了历史时期湿冷、干热、湿暖交替变化的气候趋势,得出了长江中游千年级和百年级的一些气候变化趋势,特别是发现了新仙女木事件在长江中游洞穴石笋中完整的记录,说明新仙女木事件是全球性气候突变与环境灾变事件 相似文献
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碳酸盐岩C,O,Sr同位素研究是地球化学重要的示踪手段之一,它可以为研究古气候、古环境的变化提供定量的依据.研究结果表明:δ(13C)的高值对应海平面的上升和有机碳埋藏速率的增加,δ(13C)的低值则对应了海平面的下降和有机碳埋藏速率的降低;87Sr/86Sr比值与海平面变化呈负相关性;δ(18O)常作为判断碳酸盐是否受后期变化的标志之一.用海相碳酸盐岩C,O,Sr同位素示验古气候,古海洋环境,一般要求(Mn/Sr)＜-10×10-3,δ(13C)与δ(18O)不呈正相关关系. 相似文献