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石笋是洞穴次生碳酸盐的一种,是由含Ca2+和HCO3的洞穴滴水滴到洞穴地面后,水中碳酸钙在一定条件下过饱和析出,经年复一年沉积形成.石笋是古气候研究的重要地质材料之一,其优势在于空间分布广、适合UTh和U-Pb精确定年、气候代用指标丰富、记录较连续、时间跨度较大、相互对比性强和采样成本低等.以上有利因素使得洞穴石笋在全球气候变化研究领域有着不可替代的重要作用.石笋古气候研究于20世纪60～70年代在欧美等西方国家起步,中国的相关研究是在改革开放后80～90年代中期逐步发展起来的.这一时期虽然总体研究水平与国际水平有较大差距,但打下了良好的研究基础、培养了多个人才队伍.进入21世纪,以2001年发表南京葫芦洞石笋记录为起点,中国石笋古气候研究在开放合作的基础上,迎来了蓬勃发展和真正意义上的飞跃,产生了重大国际影响,在多个相关技术和研究领域迈向了国际前沿.标志性成果包括建立了目前世界最长的东亚季风(64万年)石笋记录,以及印度季风(28万年)、南美季风(25万年)、北美西风区(33万年)、中亚西风带(13.5万年)和中国西部西风带(50万年)最长的石笋记录,奠定了这些气候系统石笋古气候研究的里程碑;揭示了轨道-亚轨道尺度上亚洲季风与太阳辐射、南-北极地气候变化的关联,以及与南美季风的反相位关系,为发展轨道-亚轨道气候变化理论提供了新的内涵和证据;阐述了亚洲季风与西风带气候模态之间的耦合和分异关系;精细刻画了全新世亚洲季风变化历史、提供了中国和印度文明-文化演化的水文气候变化背景;建立了大量的2000年以来的高分辨率石笋记录,对理解短尺度气候变率、幅度、事件、周期及预测未来气候变化具有重要意义;改进或发展了包括U-Th测年技术在内的多项重要技术和新的水文气候学指标;为精准重建大气14C做出了重要贡献.展望未来,中国石笋界将继续发展关键技术、进一步厘清石笋指标的水文气候学意义、注重与相关学科的融合交叉、聚焦全球气候变化的前沿科学问题和重大社会需求,做出新的更大的科学贡献. 相似文献
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早全新世季风演化的高分辨率石笋δ18O记录研究--以河南老母洞石笋为例 总被引：1，自引：0，他引：1
基于豫西老母洞LM2石笋8个高精度230Th年龄,449个氧碳同位素,建立了达十年际分辨率的8.2~10.9 ka B.P.亚洲季风变化的δ18O记录序列.老母洞石笋δ18O值最为偏负达-12.0‰,最偏正为-8.2‰,振幅达3.8‰.早全新世10.13~10.9 ka B.P.时段内,河南西部老母洞石笋和东石崖石笋,陕西九仙洞C996-2石笋δ18O曲线揭示该时段内季风稳定,而中国南方的衙门洞石笋、三宝洞石笋和极地冰芯GRIP记录揭示该时段季风逐渐增强;同时季风达到顶峰的时期也不相同,进一步说明中国南北方早全新世10.13~10.9 ka B.P.时段季风演变过程的差异,可能与中国南北方气候的响应机制有关.从早全新世平均分辨率10年的LM2石笋记录中识别出8.2 ka,9.5 ka,10.2 ka和10.9 ka显著弱季风事件,尤其是8.2 ka和9.5 ka事件.对比分析老母洞与已发表的高分辨率石笋δ18O记录发现:石笋所揭示的某些冷事件发生时间在亚洲季风区存在差异,主要表现在事件内部变化特征及趋势上.LM2石笋δ18O曲线并没有明显记录9.3 ka弱季风事件,而是在9.3~9.6 ka B.P.左右记录了一个弱季风事件,与DSY09(2009)、Y1、HS-4记录相似,表明在该时段内存在季风的减弱事件,但是氧同位素传输的复杂性,使其在南北方表现不同.此外,在LM2石笋δ18O的8.2 ka B.P.开始时段,氧同位素曲线阶段性下降,且变幅达3‰,与Zhang等研究万象洞石笋提出的“中国8 200阶段”吻合,表明中国北方地区的8.2 ka事件是阶段性的事件,而南方的石笋氧同位素记录揭示的8.2 ka事件并未表现出阶段性特征,其原因有待于更多北方高精度石笋记录来进一步研究.LM2石笋氧同位素记录进行功率谱分析发现:在短尺度上季风变化与太阳活动密切相关,这与近年来对早全新世极端气候变化研究的驱动机制是一致的,早全新世亚洲季风的演化与太阳活动变化引起的太阳辐射能量的变化和北半球高纬气候的变化状况有关. 相似文献
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豫西鸡冠洞洞穴水及现代沉积物Mg, Sr和Ba记录及其意义 总被引：4，自引：1，他引：3
采用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）和电感耦合等离子体光谱仪（ICP-OES）对2009年12月-2013年8月采自河南省栾川县鸡冠洞洞穴水（滴水、池水及地下河水）和现代碳酸盐沉积物的 Ca、Mg、Sr和 Ba 微量元素地球化学指标进行了分析。结果显示：（1）鸡冠洞洞穴水的 Mg/Ca对地表环境的干湿条件变化响应迅速,具体表现为池水和地下河水 Mg/Ca旱季高而雨季低,而 Sr/Ca 和Ba/Ca的变化与降水和气温的关系并不明显;（2）鸡冠洞现代沉积物的 Mg/Ca 变化与滴水有着良好的对应关系,但现代沉积物的 Sr/Ca和 Ba/Ca可能受大气粉尘活动和地表土壤的影响,变化趋势与 Mg/Ca 相反;（3）鸡冠洞碳酸盐岩与岩溶水间 Sr/Ca和 Mg/Ca的分配系数KSr值在0.02-0.18之间,KMg值在0.01-0.03之间,KMg值与洞穴温度的正相关关系不明显。 相似文献
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H2事件是发生于末次冰盛期的一次显著的气候突变事件,对理解千年气候事件和内部机制具有重要意义.然而,目前具有高精度和精确定年的H2事件气候记录依然很少,这在很大程度上限制了对H2事件起止时间、内部细节和触发机制的进一步研究.本研究基于印度东北部乞拉朋齐洞(Cherrapunji Cave)具有年纹层的石笋CHE-2 (总长940 mm)的21个U-Th年代、 2701条纹层的计数和259个δ18O数据,重建了25. 50~24. 76 ka B. P.和24. 38~22. 42 ka B. P.(99. 5~437. 0 mm样品段)期间石笋δ18O的高分辨率(24. 38~23. 08 ka B. P.时段平均分辨率8年,其他时段平均分辨率14年)、精确时间序列,刻画了印度东北部地区H2事件的结束过程和精细结构.研究表明,乞拉朋齐洞石笋记录的H2事件结束时段为 24. 280±0. 028~23. 436±0. 028 ka B. P.,共持续 844±3年,振幅约为1. 9‰,事件发生时间在误差范围内与东亚季风区石笋记录和格陵兰冰芯记录同步,在此期间,δ18O记录呈现了两次负偏过程(24. 28~24. 17 ka B. P.和23. 90~23. 44 ka B. P.)和一段相对稳定过程(24. 17~23. 90 ka B. P.),叠加了多个百年-十年际尺度的气候振荡.本研究得到的高分辨率δ18O精确时间序列对于改善气候模型和检验气候事件假说有一定意义.从亚洲季风区与高纬地区同时段H2事件记录的对比来看,其发生机制可能主要包括以下几个方面: 1)淡水注入北大西洋导致AMOC减弱,北高纬温度降低,推动ITCZ南移;北高纬温度变化的信号通过西风带和蒙古冷高压传递到亚洲季风区,从而影响亚洲夏季风;2)H2事件结束过程可能受到南极缓慢变暖的影响;3)低纬和青藏高原的变化也可能对H2事件产生复杂的影响.这些依然有待更多的高分辨率记录和气候模拟结果的进一步验证. 相似文献
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具有精准年代控制的高分辨率气候记录对于深入研究小冰期气候变化规律具有重要意义。文章基于黔南荔波县董哥洞D41石笋(研究部分长约11.7 cm)的24个U-Th绝对定年和1165组碳、氧稳定同位素测试数据,得到明清小冰期期间(公元1400~1880年)平均分辨率高于0.5年的洞穴上游水汽传输路径的空间集成降雨量变化记录。重建记录表明小冰期内部气候变化存在着多年代际-百年尺度变化趋势和年际-年代际波动;次级波动与干旱事件、火山活动的响应表明石笋δ^18O能够反映一定的大尺度气候信号。D41石笋的δ^18O序列功率谱分析结果显示出160年、11.5年、9年以及14~16、4~7年周期,可能反映了太阳活动和ENSO等地球气候系统内部变率的影响。中国南北方多根石笋氧同位素记录的对比表明崇祯大旱期间(公元1628~1643年)石笋记录显示出与历史文献资料类似的干旱边界,从南方至北方水汽传输路径上,干旱状态反映的空间集成降雨量减少可能是引起北方石笋氧同位素偏重的主要原因。另外,石笋氧同位素记录在年际-年代际尺度上明显的区域差异表明在短尺度上将单个洞穴石笋氧同位素记录用作亚洲季风强度指标时需要谨慎。 相似文献
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程海 张海伟 蔡演军 石正国 易亮 邓成龙 郝青振 彭友兵 Ashish SINH A 李瀚瑛 赵景耀 田野 Jonathan BAK ER Carlos PEREZ-M EJIAS 《中国科学:地球科学》2021,(4):507-522
亚洲夏季风影响着亚洲大陆数十亿人口.半个世纪以来,亚洲夏季风研究取得了许多重要成就,但一些科学问题依然有待深入探索.这其中包括轨道时间尺度的两个难题:(1)中国黄土的磁化率序列显示亚洲夏季风变化以冰期-间冰期~100kyr周期为主,而中国石笋氧同位素(δ18O)序列则以~20kyr岁差周期为主,两者主导周期的差异成为了悬而未决的"中国的100kyr周期问题";(2)亚洲大陆石笋δ18O序列与许多海洋沉积记录在岁差波段上的显著相位差异,是争议已久的"海-陆岁差相位的困惑".应当如何解答这些难题呢?首先,伴随着轨道尺度数值模拟的不断发展,岁差波段上降水量和风场变化在亚洲夏季风广大区域中的不均匀性及其区域模态差异逐渐明朗,不同气候记录的分歧在很大程度上可能只是这种降水和风场空间不均一性的体现.其次,不同记录载体有其固有的优势和局限,而此间差异则部分反映了这些局限性.总体而言,亚洲夏季风的黄土、海洋和石笋记录之间并不存在相互否定的关系,而是具有互补性;它们各自刻画了亚洲夏季风动力学系统的不同方面.因此,从整体季风系统的视角审视这些记录,能够基本解释亚洲季风的"中国的100kyr周期问题"和"海-陆岁差相位的困惑"这两个科学难题. 相似文献
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