全新世中期石笋高分辨率氧碳同位素记录研究

摘要

全新世是第四纪冰期-间冰期旋回中最近的一次间冰期，气候变化极其不稳定，同时也是人类社会文明发展的重要时期。本文基于江苏省宜兴市茗岭石笋(编号ML13)7个U/Th年龄、1452条年纹层、3064对δ18O和δ13C数据建立了中晚全新世年际-季节尺度平均分辨率达0.47a的亚洲季风演化序列。
　　茗岭石笋ML13序列覆盖时段为4500～6100a BP，δ18O值的变化范围为-9.70～-5.58‰，最大振幅达4.12‰，相邻数据点间的平均振荡幅度达到0.435‰。通过Hendy检验，同一生长层同位素变化小、δ18O与δ13C序列相关性弱，且与亚洲其他石笋记录的重现性说明了ML13石笋达到同位素平衡分馏，能够作为可靠的代用指标用于古气候、古环境重建。
　　茗岭石笋δ13C序列与微量元素Mg/Ca值在总体变化趋势上较为一致，呈现出峰谷对应关系;在季节尺度上振荡一致，与石笋明暗纹层也具有一致的对应关系。一方面说明了气候代用指标的可信度高，另一方面表明了二者对气候环境变化的共同响应机制:季节性气候条件的变化植被生长及微生物活动的影响十分显著，季风气候区，雨热同期，夏季温暖湿润，洞穴上覆植被生长茂盛，生物量较大，根系呼吸作用及残体氧化分解作用强，进而引起石笋δ13C值偏负;而在冬季，气候寒冷干燥，地表植被凋零，导致生物量变小，根系呼吸作用及植物残体氧化作用减弱，使得石笋值偏正。
　　茗岭石笋δ18O、δ13C与纹层厚度序列功率谱和小波分析结果显示2～6a周期，与ENSO周期相同，说明了ENSO循环通过海-气耦合作用在中国东部地区降水的遥相关表现;11、21～22、91、200a周期与太阳黑子周期、太阳活动磁周期、太阳活动世纪周期、太阳活动双世纪周期一致，揭示了太阳活动对亚洲季风系统的主导作用;小波分析检测出50～70a周期，与太平洋年际振荡周期一致，表明了气候系统的相互影响，PDO对亚洲季风变化（降水量、强度等）的控制作用。

目录

声明

摘要

第一章 前言

1．1 全新世气候研究的关键问题

1．2 研究内容

第二章 区域环境与研究方法

2．1 研究区简介

2．1．1 区域环境特征

2．1．2 研究区域概况

2．1．3 洞穴概况

2．2 研究材料

2．3 实验方法

2．3．1 氧碳同位素样品的采集

2．3．2 氧碳同位素样品的测试

2．3．3 年代测试

2．3．4 微量元素

2．3．5 纹层数目、厚度的统计与测量

2．4 论文工作量统计

2．5 技术路线

第三章 时标的建立

3．2 ML13石笋内插时标的建立

3．3 ME13石笋年纹层时标的建立

3．3．2 ME13纹层判定

3．3．3 年纹层计数

3．3．4 年纹层时标的建立

3．4 ML13石笋时标的对比

第四章 氧同位素气候重建

4．1 氧同位素重建结果

4．2 氧同位素机理研究

4．2．1 洞穴碳酸盐氧同位素的来源

4．2．2 同位素平衡分馏检验

4．2．3 “重现性检验”原则

4．3 氧同位素气候意义研究

4．3．1 ENSO循环

4．3．2 氧同位素与太平洋年代振荡

第五章 碳同位素生态效应

5．1 影响石笋碳同位素的因素概述

5．2 碳同位素的生态效应及其机理探究

5．2．1 碳同位素的季节性旋回特征

5．2．2 碳同位素的百年尺度波动

5．3 碳同位素记录所揭示的太平洋年代际振荡

第六章 气候变化机制探讨

结论

不足与展望

参考文献

致谢