西秦岭MIS4阶段洞穴石笋古气候记录对比研究

Western Qinling Region locates close to the northwestern boundary of the modern summer monsoon, the climate of this region sensitively corresponds to the variation of the monsoon. In this study, the stalagmites from Jinjia Cave, Zhangxian and Wanxiang Cave, Wudu were selected as the main study projects, through the U-series dating method and stalagmite δ18O, δ13C analysis, obtain the high resolution, precise dating stalagmite records during MIS4, fill in the gap of the climate records in this region, investigate the character and mechanism of the climate change during the climate transition period and millennial abrupt climate events; Through the precise comparison of Wanxiang and Jinjia records as a responsible test of the results, and compare these data with Sanbao, Hulu records to investigate the migration of the summer monsoon boundary during the Monsoon recession in MIS 4.

西秦岭地区靠近现代亚洲夏季风的西北边界，区内气候变化对季风的响应十分敏感。本研究拟以西秦岭地区漳县金袈洞及万象洞石笋为主要研究对象，通过U系定年和石笋碳、氧同位素分析，获取MIS4阶段该地区准确定年的高分辨率石笋记录，填补目前MIS４阶段古气候研究在该区域的空白，探讨季风千年尺度气候突变事件及转型时期的气候变化特征和机制，通过金袈洞、万象洞同时段石笋记录的精确对比，对获取的同位素记录进行重复性检验，并通过与三宝洞、葫芦洞等记录进行对比，探讨MIS4阶段研究夏季风边界在季风衰退时期的迁移。

对洞穴沉积现代过程的的认识是理解洞穴石笋气候环境指示意义的关键。对万象洞近3个水文年的洞穴现代过程监测结果显示：洞内CO2分压夏季偏高，冬季降低接近于当地大气的CO2分压水平；滴水中Ca2+达到一定浓度是方解石沉积的必要条件，万象洞夏季CO2分压的升高对方解石形成产生明显的抑制作用。万象洞石笋沉积的主要受控于滴水饱和度和洞穴CO2分压；万象洞洞穴内部狭窄部位气象监测显示，在大气气压发生明显波动时，洞穴内外存在显著的通风效应，对洞穴CO2分压有显著影响；.武都降水同位素δD-δ18O组合特征具有很好的区域代表性。洞穴滴水同位素年内变幅较小，基本反映了当地大气降水同位素值的月加权平均水平。洞穴次生碳酸盐与洞穴滴水之间符合同位素平衡分馏基本规律。万象洞洞穴滴水、石笋氧同位素信号在年代际尺度上可以很好的指示区域内大气降水的同位素变化特征。.万象洞上覆植被δ13C值对降水变化的响应显著，降水越多，洞穴上覆植被、土壤δ13C值越偏负；万象洞方解石沉积δ13C值与环境温度之间无显著关联；土壤有机物δ13C值与海拔高度显著正相关，海拔越高，土壤有机物δ13C值越偏正；δ13C信号在植被-土壤-方解石现代沉积的沉积体系中呈现出良好的信号传递性，石笋δ13C值偏正指示恶劣生境下植被覆盖的降低和干旱导致的植物水分利用效率的提高，反之亦然。. 金袈洞石笋碳、氧同位素记录显示了气候由冷期向DO20的转换过程，气候由冷期向DO20暖期的转换具有3个显著的特征：1、δ18O记录清晰的显示了75~73ka BP大幅显著的偏负过程，2Ka内石笋δ18O偏负约2‰；2、偏负过程被一个持续千年左右的疑似“冷事件”所打断，该事件内部表现出了较为明显的双峰特征；3、δ13C记录在74Ka BP开始逐渐偏正，与δ18O偏正的突变事件发生时间相符。可能受到了同期Toba火山爆发事件的影响，大气CO2背景δ13C的整体偏正可能是该现象的成因。