贵州七星洞石笋记录的最近2300年气候和环境变化研究

发布时间：2018-11-23 08:34

【摘要】：七星洞地处云贵高原,具体位于其东南缘同广西桂北地区丘陵接壤的斜坡带上,属于云贵高原中的岩溶峰丛洼地,该地区同时受到印度季风和东亚季风的双重影响,是典型的亚热带季风气候区,也是利用洞穴次生碳酸盐研究全球变化及区域响应关系很理想的区域位置。本文选用贵州七星洞石笋QX-3作为研究对象,通过提取石笋QX-3的灰度照片,获得了其灰度变化曲线,观察了微观矿物晶体的结构构造特征,研究了造成七星洞石笋灰度变化的驱动机制;基于其16个230Th年代结果和1403个碳氧同位素测试结果重建了过去2300年来该区的δ13C序列与δ18O序列;对比分析灰度和同位素变化特征,探讨了石笋记录的近2300年来亚洲季风的演变过程,;通过对石笋QX-3与董哥洞石笋DA的d18O时间序列的原始数据进行集合经验模态分解(EEMD)分析,探究石笋氧同位素记录的不同时间尺度的气候波动特征,及控制该气候周期特征的主要驱动因子。获得了以下认识和结论:1)七星洞石笋QX-3的灰度变化主要反映了方解石晶体中孔隙和杂质的多寡,与石笋沉积环境的变化有关,亦可作为一个替代指标对古气候和古环境进行重建,能够对其他代用指标进行佐证。δ13C序列与δ18O序列及灰度序列呈显著正相关,表明该洞穴石笋的灰度和碳、氧同位素受控于相同的环境因子的影响,一致记录了研究区气候变化特征,2)七星洞石笋QX-3过去2300年石笋δ18O的变化特征主要表现为:在100~200a,600~800a,1500~2000a三个时段内显著偏正,表示气候相对干旱;在400BC~100a,200~600a,800~1500a三个时段内δ18O相对偏负,指示气候相对湿润。石笋δ13C和石笋灰度记录与δ18O记录的变化一致,进一步确认了这些时段的气候和环境变化特征。3)功率谱分析显示石笋QX-3的δ18O序列具有显著的24~18 a和14 a周期,与亚洲季风强度变化有关;24~18 a和14 a周期成分与树轮14C周期有很好对应,为太阳辐射驱动亚洲季风气候变化提供又一重要证据。4)万象洞、黄爷洞、和尚洞、董哥洞和七星洞的δ18O年代序列曲线对比显示,邻近洞穴最近2000年δ18O记录均在部分时段存在一定差异。即使洞穴所处地理位置相距不远(如万象洞与黄爷洞、七星洞与董哥洞),这种百年至数十年尺度上变化的差异仍然存在,表明季风气候影响下的降水分布模式,在历史时期存在一定的变化,不同区域分布的范围以及降水变化趋势的关系均存在变化,可能指示了降水对季风变化响应的区域差异。5)七星洞与董哥洞石笋记录δ18O值EEMD分析结果对比表明:两洞穴石笋氧同位素记录在34~50年,62~84年时间尺度上具有很好的一致性,与太平洋年代际涛动(PDO)相对应,说明在年代际时间尺度上受同一外界强迫因子控制,主要是由太阳活动变化控制PDO正、负相位转换,从而造成的亚洲季风强度的变化,最终引起区域降水量的多寡,说明七星洞石笋与董哥洞石笋在记录季风气候波动与响应太阳活动变化方面具有较好的同步性。
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【学位授予单位】：中国科学院研究生院(地球环境研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P532

【参考文献】