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洞穴石笋δ18O与δ13C气候意义研究.PDF

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第28 卷 第5 期 热 带 地 理 Vol.28 ,No.5 2008 年9 月 TROPICAL GEOGRAPHY Sept. ,2008 18 13 洞穴石笋 δ O与 δ C气候意义研究 a a,b a,c 王建明 ,王建力 ,李廷勇 (西南大学 a .地理科学学院;b .三峡库区生态环境教育部重点实验室;c .地球化学与同位素实验室,重庆 400715 ) 摘 要:利用洞穴次生化学沉积物进行古环境重建是第四纪全球变化研究的一个热点,而碳氧稳定同位素是最重 要的气候替代性指标。不少研究者利用洞穴次生沉积物如石笋中碳氧稳定同位素的记录已恢复了部分地区不同时 间尺度古气候。同时,研究人员也面临着合理解释一系列机理性问题的挑战,如氧稳定同位素气候意义的多解性、 碳氧稳定同位素在定量重建古气候方面存在一定程度失真现象等诸多问题。文中全面论述碳氧稳定同位素在古气 候重建中定性与定量研究上存在的局限性,并在此基础上指出:要分别探究石笋中δ18 13 O与δ C各种来源进入洞穴 石笋的地球物理化学全过程及其控制机制;研究现代大气降水同位素组成的各种效应在不同时空的组合规律;尽 快建立更为科学的大陆矿物–水地质温标。 关键词:石笋;碳稳定同位素;氧稳定同位素;气候意义 中图分类号:P534.63 文献标识码:A 文章编号:1001 –5221 (2008 )05 –0395 –05 岩溶洞穴次生化学沉积物是岩溶动力系统与 质意义。然而研究发现,不同地域对洞穴石笋δ18O – [13 15] 13 地球岩石圈、水圈、大气圈和生物圈4个圈层相互 气候意义的解译存在较大差别 ;对δ C指标的 作用的产物,蕴含着丰富的环境信息[1] 。石笋是岩 应用也有值得商榷之处。 溶洞穴次生化学沉积物最为重要的代表之一,主要 1 氧稳定同位素指标的局限性及原 具有以下优势:(1)时空分布广泛。石笋的古气候 因探讨 记录,时间跨度可从现代追溯到数千年乃至几十万 8 2 1.1 定性分析 年前;全球岩溶面积约0.2×10 km ,从滨海到内陆, 从热带到寒带都有分布。(2 )适合于铀系定年,可 洞穴碳酸盐岩δ18O在不同地域古环境意义的不 建立精确的时标。(3 )分辨率高。(4 )代用指标丰 确定性主要体现在:δ18O主要记录的是古气候中气 – 富[1 5] 。洞穴化学沉积物古环境重建常用的替代性 温变化信息还是降水变化信息,或同等记录着气温 指标有碳氧稳定同位素、生长率、微层厚度、灰度 与降水信息。例如,法国石笋碳酸盐岩δ18O变化主 等10余种,多指标的环境解译体系,增加了古环境 要记录西欧古环境中的温度变化[13] ;而以色列 重建的可靠性。洞穴石笋的这些优点,使其成为一 Soreq Cave石笋δ18O却主要记录了过去气候变化中 种不可多得的陆地古环境信息源。 降水量的变化情况[16] ;在季风
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