【摘 要】
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末次冰期发生了一系列千年尺度气候突变事件,剖析其转型结构及内部细节,对深入了解气候变化规律有着重要作用。本文基于黔西南雾露洞两支石笋的19个铀钍年龄、1907组氧、碳同
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末次冰期发生了一系列千年尺度气候突变事件,剖析其转型结构及内部细节,对深入了解气候变化规律有着重要作用。本文基于黔西南雾露洞两支石笋的19个铀钍年龄、1907组氧、碳同位素及微量元素数据,重建了深海氧同位素三阶段(MIS 3)中晚期(41.1~26.1 ka BP)亚洲季风演化、岩溶生态过程,重点探讨了H3和H4事件的转型模式、内部细节特征及局地岩溶生态过程。两支石笋δ18O记录揭示,H事件在结构上均表现为不规则“V”字形,即“三段式”演化过程:(1)事件以突变方式开始,δ18O值显著偏正,季风迅速减弱;(2)H事件内部,δ18O缓慢偏负,季风缓慢增强;(3)H事件结束,δ18O值快速偏负,季风急剧增强。H事件内部季风的不稳定性,广泛发现于亚洲季风区其他洞穴石笋记录中,并与冰芯中大气甲烷、粉尘指标及广泛低纬地质记录一致。此时,格陵兰气温一直稳定维持低温状态,说明在H事件内部,高、低纬气候解耦。一个可能的解释是:(1)H事件早期,北大西洋淡水注入导致了亚洲夏季风的显著减弱;(2)随后淡水注入作用减弱,低纬水热活动随着ITCZ逐渐北移或扩张而加强,进而推进了低纬雨带向东亚季风区移动,导致亚洲夏季风缓慢增强;(3)最终当淡水注入停止时,AMOC继续正常运转,从而使亚洲季风增强,H事件结束。在千年尺度上,发育于同时段的两支石笋δ18O具有较好的重现性,但δ13C却差异显著,尤其在冷期(H3,H4)偏差较大。其中,Wu81氧、碳在H事件期间负相关,且δ13C值异常偏负。Wu81石笋生长速率变化大,这一现象产生的原因可能由于上覆土壤层较薄,渗滤性较强,故在暖事件期间发生了“过湿模式”,使石笋沉积中的δ13C显著增大(偏正)。Wu20石笋沉积速率稳定,渗滤带上方可能土壤层较厚,蓄水能力较强,生长速率变化不如Wu81石笋变化显著。在H3和H4事件期间,降水减少使得过湿模式不显著,反而适量的降水却能够使洞穴滴水达到饱和或者过饱和的状态,从而产生大量沉积,导致生长速率较好维持。同时,稳定的渗水与土壤CO2交换充分,使得δ13C值变化较小。在百年尺度上,两支石笋δ18O和δ13C在间冰阶内具有相似的耦合性,而在H3及H4事件期间内,δ18O和δ13C解耦。可能是季风减弱,降水减少,蒸发量增大,从而使δ13C所继承的有效湿度信号降低。因此,凸显了岩溶系统内CO2的脱气等动力过程的影响,从而最终产生了季风减弱期间δ18O和δ13C不同步的现象。微量元素(Mg/Ca、Ba/Ca及Sr/Ca)分析显示,Mg/Ca对于气候突变事件响应不显著,而Ba/Ca及Sr/Ca在季风增强期间反映了渗流水状况;在H3及H4期间可能更多的反映了当地大气粉尘活动变化。其变化模式与石笋δ13C所指示的信号相一致。这说明微量元素和δ13C一样,影响因素较为复杂:一方面受到气候要素的影响,能够反映千年尺度气候事件,另一方面还显著受到区域环境,如土层厚度、植被发育、土壤微生物活性以及岩溶洞穴环境等变化的综合影响。
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