石笋记录的中国西南地区97-59 ka B.P.期间夏季风的演化

发布时间：2020-04-07 06:59

【摘要】：自影响深远的葫芦洞石笋记录发表在国际顶级期刊Science上以来,石笋作为古气候研究的重要载体日益为科学界所重视。由于我国科学家近十几年来不懈努力,石笋逐渐在国际古气候研究领域中占有一席之地,并成为其它古气候研究载体的重要参考标准。末次冰期最典型的气候变化特征为一系列的百年-千年尺度的气候振荡,千年尺度事件以“Dansgaard-Oeschger(D/O)循环”和“Heinrich(H)事件”最为典型。而通常伴随着较长的格陵兰间冰阶出现的一系列短暂的、突然的变暖事件,“Precursor-type events,PE”和“Rebound-type events,RE”则代表百年尺度气候变化。但由于缺乏高精度定年、高分辨率的地质记录,关于一系列D/O循环和H事件的起止时间和变化模式等还存在争议,其驱动机制也尚未被确切的认识。石笋因具有生长时间跨度长、储存信息完整并适合于精确定年和具有独立的绝对年代标尺等优势,在古气候重建领域的地位和作用日益显现。本文基于重庆市羊口洞一根连续生长的石笋YK-02的36个~(230)Th绝对年代数据、780个氧同位素数据分析,重建了97-59 ka B.P.期间中国西南地区夏季风的演化。YK-02记录中出现的5次千年尺度亚洲夏季风增强事件即中国间冰阶(Chinese Interstadials,CIS)18-22与格陵兰间冰阶(Greenland Interstadials,GIS)18-22相对应。YK-02记录表明GIS18事件是Marine Isotope Stage(MIS)4阶段非常强的一次夏季风增强事件,而GIS19事件持续时间和强度可能不如之前研究所认为的那样强烈,同时GIS20、GIS21、GIS22事件与格陵兰冰芯记录也存在差异。这表明亚洲夏季风强度主要受到北半球高纬度地区气候变化的影响,但对具体的气候事件响应可能存在不同的模式。石笋YK-02记录中GIS21事件呈现三段式变化(GIS21a、GIS21b、GIS21c),GIS22事件则表现为两个峰值(GIS22a、GIS22b),这表明千年尺度事件内部仍会出现振荡。YK-02记录还表明在97-59 ka B.P.时段内,百年尺度事件PE和RE反复出现,在GIS18-19、19-20、20-21、21-22事件之间均存在百年尺度气候波动事件。这说明末次冰期气候呈现出的不稳定状态可能比之前所认为的更强烈。百年和千年尺度事件的足迹也清晰的见于亚洲季风区,表明地球气候系统各组成要素,特别是海洋-大气-冰冻圈之间的联系和相互作用。石笋YK-02清晰的记录下H6事件,进一步证实H6事件也存在于亚洲季风区石笋记录中。通过与亚洲季风区各地已发表的古气候记录资料对比分析,H6事件期间亚洲夏季风强度显著减弱,南亚、中国南方和北方均为降水减少的干旱环境。石笋YK-02记录显示GIS20结束以后,在73-70.9 ka B.P.阶段内亚洲夏季风强度呈现出弱季风状态,但被在72.3 ka B.P.附近出现的夏季风短暂增强事件分割成两部分,而这可能分别是对“Toba”火山喷发活动事件和“72 ka”降温事件的响应。“Toba”火山喷发活动对“72 ka”降温事件产生的影响有限,同时“72 ka”降温事件在中低纬度地区可能不如高纬度地区强烈。基于石笋YK-02的U-Th年代数据,本文尝试性地对97-59 ka B.P.阶段百年-千年尺度事件的年代进行标定。YK-02记录显示GIS22和GIS18起止的时间要早于基于GICC05时标的NGRIP记录;而GIS19、GIS20、GIS21的起止时间却刚好相反。综合已发表的亚洲季风区其它石笋记录,本文尝试将MIS 5a向MIS 4阶段转换的中点定在76.54±0.3 ka B.P.,MIS 4阶段结束的时间定为59.4±0.2 ka B.P.。石笋YK-02氧同位素曲线记录的亚洲夏季风的变化趋势与北半球夏季太阳辐射能量变化基本一致,说明该时期重庆地区的夏季风变化整体上响应轨道尺度上太阳辐射的变化,但可能还受到其它因素的影响。
【图文】：

亚洲季风区,洞穴,地理位置

西南大学硕士学位论文面形态为单一廊道状，支、岔洞相对不发育，是区内空间结构最简单的洞穴系统，由两条沿地层走向（北东-南西向）平行发育的廊道及连接通道构成。通道空间规模较大，宽度一般为 15-20 m，最宽 64 m；一般高 8-12 m，最高 27 m，洞底面积约 35000 m2。洞底高程自北东向南西降低，洞内崩塌强烈，崩塌石块遍布洞底，洞口段尤为显著（图 2.1）。洞内石笋生长集中在局部地区，其石笋断面呈现深褐色，U 含量基本在 10 ppm 左右，而且拥有很高的230Th/232Th 值，这为获得高精度的 U 系年代提供了很好的物质基础（张任等, 1998; 李廷勇等, 2014）。

剖面图,石笋,年代,剖面

第 2 章研究区概况及样品采集与测试2.2 样品测试结果2.2.1 石笋样品石笋 YK-02 取自羊口洞大厅，沿石笋生长轴切开，石笋纵剖面呈暗褐色，颜色较深，，有清晰的生长纹层，石笋的生长中心轴未发生明显的偏移，沿石笋的中心轴测量计算，石笋 YK-02 长度共 455 mm。石笋 YK-02 上部略窄，底部较宽，直径在 195-200 mm 之间，整体上呈圆柱体。经 U-Th 测年后，据石笋顶部 30 mm内沉积间断显著，因而本文重点研究距石笋YK-02顶部30-455 mm 部分（图 2.2b）。
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P532

【参考文献】