重庆金佛山地区全新世石笋微量元素记录研究

发布时间：2018-05-10 07:33

本文选题：石笋 + 全新世　；参考：《西南大学》2017年硕士论文

【摘要】：全球气候是一个不断发展演化的过程,气候变化会直接或间接地给人类社会带来影响。近年来,全球气候变化日益受到社会各界的关注与重视。而古气候环境是现代和未来气候环境演变的重要参照体,研究和掌握古气候演变的过程及机制,有助于预测未来气候变化趋势,从而使过去全球气候变化的研究在国际地学领域的地位逐渐提高。全新世(Holocene)是一个典型的间冰期且为漫长地质时代中的一个最新阶段,在此阶段,人类社会文明得到迅速发展并达到相当高的程度。全新世气候如何演化,未来气候环境如何改变,也会影响当今社会经济的发展;因此,全新世及其气候变化研究,关系着整个人类社会的发展,有着极其深远的意义。全新世古气候研究涉及领域广泛,其中关于亚洲全新世季风演化的研究便是其重要的热点之一。研究亚洲全新世季风变化中,石笋是目前重要的地质载体。在石笋的众多气候替代指标中,氧碳同位素的研究已趋于成熟,加上氧碳同位素的气候指代含义存在分歧,这迫切需要深挖石笋其他替代指标的潜力。前人研究表明,全新世的总基调为气候温暖湿润,夏季风的变化特征表现为减弱趋势,亚洲季风也在全新世呈现持续减弱的趋势;但在持续减弱的过程中表现并不平稳,内部存在数次气候振荡,出现气候快速变冷变干的弱季风气候事件。全新世季风整体变化趋势和驱动机制目前已被广泛探讨,但对于弱季风事件的探讨,除了4.2ka B.P.与8.2ka B.P.事件外,其他几次冷事件仍未受到足够重视,有待进一步的研究。本文利用重庆金佛山黑风洞高铀含量的HF01石笋,通过实验共获取了31个高精度的230Th数据,结合石笋微量元素数据、碳氧同位素数据以及灰度数据重建了全新世东亚季风区的季风演化过程;再通过将石笋微量元素数据、碳氧同位素数据以及灰度数据与北半球夏季太阳辐射能量变化曲线进行对比,分析石笋微量元素对外界气候环境的响应,探讨HF01石笋记录的全新世东亚季风演化规律;最后利用功率谱分析和小波分析,探讨HF01石笋所反映的全新世东亚弱季风气候事件,并分析其驱动机制,主要结论如下:1.研究发现石笋HF01的Sr/Ca比值与反映东亚季风演化规律的δ18O变化趋势基本一致,整体上呈现显著的负相关关系,HF01的Sr/Ca比值随夏季风增强而升高,气候越温暖湿润,Sr/Ca值也更高,表明了石笋HF01的Sr/Ca比值可作为东亚季风变化的代用指标。Sr/Ca比值变化与地表化学风化速率有关,并能响应夏季风强度,间接地指示洞外的干湿状况。黑风洞洞穴顶板较薄,滞留时间因素可能对Sr/Ca比值影响有限,化学风化作用机制得到放大。石笋HF01的Sr/Ca比值与δ18O变化趋势基本一致,但在不同的生长阶段,Sr/Ca比值的主控因素发生了改变。两者在8-9ka B.P.之间相关系数很低,在9ka B.P.前为显著正相关,8 ka B.P.后为显著负相关,表明Sr/Ca的影响机制较为复杂,在讨论Sr/Ca比值变化时,对于地表化学风化速率和滞留时间这两种机制,Sr/Ca所反映的干湿条件是截然相反的。因此,在运用Sr/Ca比值探讨环境意义时不能简单地归结为温度、降水或者植被因素,而应视为多种因素影响下不同作用机制叠加和抵消的结果。利用Sr/Ca进行古气候重建的时候需要谨慎,特别是要注重多指标对比研究,分析其具体作用机制,防止误判发生。2.Mn/Ca与Ni/Ca比值与石笋δ18O有着基本一致的变化趋势,能反映全新世东亚夏季风的演化规律,但在千年尺度上的波动与广东湛江湖光岩湖泊沉积物中Mn元素含量有较好的对应关系,经分析发现其可能与强盛的冬季带来的空气粉尘有关。V/Ca、Cr/Ca、Fe/Ca、Cu/Ca比值变化不同于Sr、Mn、Ni等元素,其变化幅度较大,甚至增幅可达几十倍。V/Ca、Cr/Ca、Fe/Ca、Cu/Ca比值变化的可能机制是:早、中全新世时水动力条件较好,上覆岩层及土壤进入滴水中的微量元素及杂质较多,此时滴水速率较快,石笋生长速率较快;晚全新世时期,则与之相反。3.黑风洞石笋HF01的碳氧稳定同位素、灰度和微量元素Sr/Ca比值均能支持了ITCZ南北迁移驱动了亚洲季风变化的观点,表明在轨道尺度上,该地季风气候的演化主要是受太阳辐射能量的宏观调控作用。HF01石笋碳氧同位素、石笋灰度和微量元素比值对北大西洋9个冷事件(Bond事件)均有不同程度的记录,经小波分析发现δ18O、δ13C、灰度和微量元素比值均存在准千年周期。但Bond事件对亚洲季风的驱动机制还不是很清楚。全新世百年-数十年尺度周期的气候变化敏感地响应了太阳辐射的驱动作用,并且能较好地在石笋HF01的灰度和微量元素记录中反映出来,Redfit37谱分析程序检测出的灰度和微量元素众多百年-数十年尺度周期能够与太阳活动的主要周期对应起来。
[Abstract]:The global climate is an evolving process , and climate change impacts directly or indirectly on the human society . In recent years , global climate change has become more and more important in the field of international geoscience . The Sr / Ca ratio of stalagmite HF01 can be considered as an alternative to the change of Sr / Ca ratio . The evolution of the local monsoon climate is mainly influenced by the macro - control of solar radiation energy . The ratio of carbon oxygen isotope , stalagmite gray scale and trace element ratio of HF01 has different degrees to 9 cold events ( Bond events ) in the North Atlantic . However , it is not clear that 未 18 O , 未13C , gray scale and trace element ratio exist in North Atlantic . But Bond events are sensitive to the driving effect of solar radiation and can be well reflected in the gray scale and trace element records of stalagmite HF01 . The gray scale and trace elements detected by Redfit37 spectral analysis program can correspond to the main periods of solar activity .

【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P532;P534.632

【参考文献】