會計學1洞穴石筍中氧同位素在恢復古氣候中的應用前言近幾十年來,許多科學家分別應用沉積巖、河流沉積物、湖泊沉積物、深海和淺海沉積物、黃土、古土壤、古風化殼、洞穴石筍、珊瑚、冰川冰芯、孢粉組合、樹木、植物殘體以及地貌地形等載體來研究古氣候和古環境。在對這些載體的研究中，石筍具有高精度準確定年等優勢，成為全球古氣候對比的標尺，對晚第四紀氣候在時間和空間變化的研究有著極為重要的科學意義。第1頁/共13頁目前對石筍的研究主要集中在利用各種環境代替指標來重建古氣候并提取高精度的古環境和古氣候信息方面，而石筍中氧同位素是重建古氣候較為理想的指標。自O’Neil等人和Hendy系統提出以洞穴碳酸鹽及其氧同位素來重建古氣候的方法以來，該領域的研究已取得了不少成就。20世紀80年代末90年代初，用石灰巖洞穴內生長的石筍樣品進行氧同位素測定，得出了石筍生長時期的溫度變化曲線。除溫度外，石筍中的氧同位素還承載著降雨量和季風的信息。第2頁/共13頁石筍氧同位素與溫度的定性關系目前，石筍對溫度的指示意義存在兩種截然不同的解譯，一種情況是和溫度呈正相關，另一種情況是值與溫度呈負相關。我國石筍的研究多集中在京津、長江中下游(靖南京)和西南巖溶區(廣西、貴州和云南)。對京津、陜南和湖北清江等地巖溶物研究表明其 值的變化與地面溫度呈正關系；對南京、廣西和云貴高原地區的巖溶沉積究表明值的變化則與地表溫度呈負相關。這兩種觀點似乎以長江為界。第3頁/共13頁王兆榮等對浙江地區的洞穴石筍研究分析后獲得浙江臨安瑞晶洞穴變化與溫度變化的相關關系圖(圖1)?？梢郧宄匕l現，兩者之間在變化趨勢上明顯存在一種負相關性。圖1浙江臨安瑞晶洞穴石筍的與古 溫度的變化關系第4頁/共13頁

綜合分析可以看出，在我國中高緯度地區，越向大陸內部，與溫度之間的正相相關關系越密切，而在中低緯度地區和青藏高原南部，兩者之間的負相關性較為顯著。第5頁/共13頁石筍氧同位素與降水量的變化在中低緯的東亞季風區，石筍的值大小主要反映夏季風降水量變化。在石筍同位素平衡的條件下，降水量越大，值就越?。▓D2）。降雨量與石筍值的這種負相關關系被稱為降水量效應。在我國，降水量效應主要分布在東南沿海、云貴高原和青藏高原。第6頁/共13頁

貴陽5年降雨量和降雨中對比圖第7頁/共13頁石筍氧同位素與季風的變化研究表明，某一地區降水汽團的值是該汽團從源地遷移距離的函數。根據同位素分餾原理，輕同位素趨向于汽相中富集，重同位素則趨向于液相中富集。因此，降水汽團運移的時間、距離越大，汽團凝聚次數越多，則造成其偏輕。第8頁/共13頁當亞洲夏季風盛行時，長距離的水汽輸運(遠的水汽來源)、豐沛的降水(總降水量大)和相對暖的氣候(溫度高)均有利于在同位素分餾過程中負偏，因而石筍碳酸鹽的也就偏負；反而，亞洲夏季風偏弱時，水汽輸運的距離短，降水量小，加上相對偏低的氣溫，石筍氧同位素組成偏正。第9頁/共13頁結語 盡管石筍古氣候研究已經取得了引人矚目的成果，但目前的研究還存在很多需要解決的問題：1）石筍的生長機理。到底在什么樣的氣候背景下有利于石筍的生長，不同的區域石筍生長有何特征。這些都是重建古氣候變化的重要因素。2）氧同位素對氣候的指示意義一直沒能量化，因此還需要進一步的對比研究予以討論。3）對洞穴碳酸鹽的 氣候意義的解譯在不同地域存在不確定性。因此，要更好理解石筍形成過程中的同位素機理及其環境意義,必須詳細研究石筍形成的洞穴內現代碳酸鹽—水體系的同位素特點。第10頁/共13頁參考文獻：【1】甄治國，鐘巍，薛積彬，劉偉。洞穴石筍氧同位素古氣候重建應用[J]。華南師范大學學報(自然科學版)，2006，2：125-131。【2】王兆榮，胡秀章，周德昌，葛寧潔。洞穴次生沉積物石筍的穩定同位素古氣候的研究[J]。自然雜志，1996，19（2）。【3】李紅春，顧德隆，DortePaulsen等。陜南石筍穩定同位素記錄中的古氣候和古季風信息[J]。地震地質，2000，2(增刊)：63-78?！?】胡超涌，黃俊華，楊冠青，方念喬。湖北清江石筍的碳氧同位素組成及其古氣候意義[J]，礦物巖石地球化學通報，2001，20(4)：388-390?！?】李紅春，顧德隆。利用洞穴石筍的δ18O和δ13C重建3000a以來北京地區古氣候和古環境[J]，地震地質，1997，9(1)：77-86?！?】李平，彭子成，文啟彬等。福建寧化天鵝洞石筍年代和古溫度[J]。沉積學報，1996，14(1)：149-155?！?】李彬，袁道先，林玉石等。桂林地區洞穴碳酸鹽氧碳同位素的環境指代意義[J]。第四紀研究，1999，2：35-36?！?0】覃嘉銘，袁道先，林玉石等。桂林44kaB.P.石筍同位素記錄及其環境解譯[J]。地球學報，2000，21(4):408-416?！?1】王麗，汪勇，王建力。巖溶沉積物的古氣候記錄研究[J]。熱帶地理，2004，24（1）：1-5?！?2】王兆榮，彭子成，孫衛東等。洞穴碳酸鈣古氣候研究進展[J]。礦物巖石地球化學通報，1999，18(1)：38-41?！?3】孔興功。石筍氧碳同位素古氣候代用指標研究進展[J]。高校地質學報，2009，5（2）： 165-170【14】王麗，汪勇，王建力。氧同位素在高分辮率古氣候研究中的應用[J]。海洋地質動態，2004，20（9）：16-22?！?5】陳昌海,姜修洋。中全新世十～百年降水波動的江蘇宜興石筍記錄[J]。中國巖溶，2004，23(4)：273—276?！?6】蔡演軍，彭子成，安芷生等。貴州七星洞全新世石筍的氧同位素記錄及其指示的季風氣候變化[J]。科學通報，2001，46（16）：1398-1402?！?7】程海，艾思本，王先鋒等。中國南方石筍氧同位素記錄的重要意義[J]。第四紀研究，2005，25（2）：157-163?！?8】周翀，胡超涌，黃俊華等。同步變化的東亞季風和印度季風:來自年層石筍氧同位素的證據[J]。2008,29（6）：761-764?！?9】汪福順，萬國江，黃榮貴。洞穴沉積物的環境記錄研究進展[J]。地質地球化學，2000， 28（3）：83-87?！?0】王建明，王建力，李廷勇。洞穴石筍δ