高分辨率石笋记录的重庆地区60～90 ka BP时段气候变化研究

【摘要】近年来随着极端气候事件、各种地质灾害频繁发生,对未来气候变化的预测显得越来越重要。然而,想要准确的预测末来气候,我们就必须对过去气候变化有深刻地了解和研究,特别是与我们所处的全新世最接近的末次间冰期气候。60～90kaBP时段是末次间冰期向末次冰期的过渡时期,然而这一时段又恰逢第四纪以来最猛烈的火山喷发—Toba火山喷发,从不同学者的研究可以发现：目前对Toba火山喷发与72kaBP气候事件”的关系还存在争议,而72kaBP又是MIS5a和MIS4的分界。因此,想要了解间冰期向冰期气候转换的过程及其机制,以及为了更好的预测未来气候可能的变化趋势,我们有必要深入研究这一时段。石笋由于定年精确、分辨率高、对气候信息保存完整等特点常作为古气候重建的载体。本文选取亚洲季风区的重庆丰都羊子洞作为研究区域,利用羊子洞Y02石笋的氧碳同位素、微量元素和U/Th年龄数据重建了60～90kaBP时段的高分辨率δ18O值记录、δ13C值记录和微量元素比值记录,结合其他地区的石笋记录、深海岩芯记录等,对比分析60～90kaBP时段的气候变化,通过功率谱分析研究气候变化的机制,探讨Toba火山喷发与72kaBP气候事件”之间的关系、H6事件的起始时间。得出如下结论：(1)羊子洞Y02石笋的高分辨率δ18O记录。a.在MIS5b向MIS5a过渡时期,羊子洞石笋记录的季风变化与山宝洞石笋记录相似,季风变化为缓慢渐变模式。羊子洞石笋记录的季风变化与甘肃万象洞不同,表明中国季风区的MIS5b向MIS5a时段季风变化过程不同于黄土高原西缘地区(夏季风边缘区)。b.羊子洞石笋氧同位素记录的D/O事件存在较大差异,并且羊子洞Y02石笋δ180曲线记录的72ka事件强度弱于山宝洞石笋δ18O等记录。因此,对D/O事件内部结构的研究,还需要更多高分辨率的记录。c.羊子洞Y02石笋δ18O曲线记录的D/O18事件的起始时间为64.39kaBP,与天鹅洞和葫芦洞石笋δ18O记录相近。d.H6事件起始时间被定为60kaBP,但包括董哥洞石笋氧同位素记录在内的多个石笋氧同位素记录在60kaBP并未有H6事件的记录,羊子洞石笋氧同位素记录显示H6事件的发生时间在63～64kaBP,天鹅洞石笋记录为60～63kaBP,因此将H6事件定在60kaBP还需要更多的证据。总之,Y02石笋稳定氧同位素曲线与其他石笋氧同位素曲线、冰芯记录在变化趋势上存在一致性,表明石笋氧同位素作为研究古气候变化的代用指标是经得住检验的,并且气候变化总体趋势各地是一致的;但不同石笋氧同位素记录在细节上特别是某些气候事件上还存在差异,表明石笋δ180记录重建古气候还存在不足,需要许多的石笋来对比完善。(2)羊子洞石笋Y02高分辨率δ13C值记录。许多研究认为印尼Toba火山喷发时间为72kaBP左右,Toba火山的喷发导致了72kaBP气候事件。而羊子洞Y02石笋碳同位素曲线的72kaBP左右并未有72kaBP气候事件的记录,Toba火山附近的部分深海沉积和岛屿生物记录也没有发生突然变化,这些Toba火山附近的地质记录在火山喷发前后并未发生显著变化,使得Toba火山喷发与72kaBP气候事件的关系变得更加复杂。因此Toba火山喷发是否导致72kaBP的气候事件尚不能断定,还需要更多的低纬度、高分辨率的地质记录来佐证。(3)羊子洞石笋Y02的Mg/Ca、Sr/Ca、Ba/Ca和U/Ca这4种微量元素比值记录。a.在60～85kaBP时段内,Y02石笋的Mg/Ca、Sr/Ca、Ba/Ca和U/Ca比值受季风降水的影响。当夏季风增强时,降水增多,由于先期沉积的作用,Mg/Ca等微量元素比值偏轻。b.Y02石笋氧碳同位素记录和微量元素比值对H6事件都有响应,并且Y02石笋氧碳同位素记录和微量元素比值都显示H6发生在63kaBP左右。c.从Y02石笋微量元素比值曲线可以看出：石笋微量元素比值在70.5～72.5kaBP之间存在三次波动,并且在70.6kaBP曲线波动最大,对应于钻孔MD972151重建的海表温度(SST)记录的Toba火山喷发。而Y02石笋微量元素比值在Toba火山喷发前还有2次波动。因此,尚不能断定Toba火山喷发导致72kaBP左右的气候事件。(4)石笋Y02氧碳同位素记录的功率谱分析结果表明百年尺度的太阳辐射是60,–90kaBP时段气候变化的主要驱动机制,并且小波分析显示出60-90kaBP时段气候变化还具有5000a左右的变化周期。羊子洞Y02石笋记录可以得出这样的结论：在同一根石笋中,不同的代用指标对气候事件的响应是不同的。因此利用石笋重建古气候,应该利用石笋多种代用指标,综合研究古气候的变化。
【作者】黄帆；
【导师】杨勋林；
【作者基本信息】西南大学，第四纪地质学，2014，硕士
【关键词】石笋；氧碳同位素；微量元素；72kaBP；羊子洞；

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