抚仙湖沉积物记录的12ka以来的气候变化

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全新世是最近的一个间冰期和人类文明高度发展的一个时期,全新世以来的气候变化及驱动机制是第四纪气候学研究的热点和重点。对于理解古气候、古环境的演化规律和古文明的兴衰具有重要作用,同时对预测未来气候的发展具有重要意义。湖泊可以储存来自大气、流域地表和湖泊水体中的各类信息,其沉积环境稳定、分辨率高,是研究区域古环境变化的理想素材。抚仙湖位于我国西南季风区内的云南省滇中地区,形成年代久远,湖泊沉积连续,受人类活动影响较小,具有独特的地理位置和区域环境,因此其湖泊沉积物是研究古气候变化的理想材料。本文选取滇中地区的抚仙湖为研究对象,从抚仙湖南部水深约80 m处钻取296 cm长的沉积物岩芯,顶部0-50 cm按照0.5 cm的间隔高密度取样、50-296cm按照1 cm的间隔取样,进行碳酸盐、粒度、方解石、石英、元素Ca、元素Si、以及Sr/Rb比值等环境代用指标的详细分析,并与碳酸盐稳定同位素研究结果进行讨论。同时对所获得的9个(AMS)14C年代数据使用Int Cal13进行校正,并进行相应的计算后转换为日历年龄,重建抚仙湖流域12 cal.ka BP以来的环境变化历史以及抚仙湖湖泊变化过程。主要获得以下结论:(1)12-8.8 cal.ka BP:抚仙湖沉积物碳酸盐类物质含量、Sr/Rb比值均呈上升趋势。元素Si含量呈现上升-平稳-再下降的变化;粒度中值粒径变化不明显。表明该阶段抚仙湖流域自末次冰消期到全新世早期以来,水位较高、西南季风较强,处于早全新世升温的湿润气候期。8.8-4.4 cal.ka BP:方解石、CaCO3含量、元素Ca相对含量以及Sr/Rb比值较前一阶段都有所升高,元素Si含量变化波动较大,石英含量呈小幅度上升趋势;表明该阶段抚仙湖流域降水持续减少,湖水水位下降,西南季风强度先增强后减弱,抚仙湖流域处于持续暖干的气候期。在此期间抚仙湖流域5.1 cal.ka BP时有一次短暂气候突然变冷、季风减弱的气候事件。4.37-2.0 cal.ka BP:抚仙湖沉积物的各个指标均发生较大变化,流域环境变化明显。尤其是2.2-2 cal.ka BP期间,气候呈现从自12 ka以来最暖干到接近现代湿润程度的巨大变化。该时期抚仙湖流域已有人类文明的兴起,但人类活动对流域环境变化的影响并不显著。西南季风的变化可能是影响流域环境变化的主要控制因素,揭示了西南季风控制区区域降水的特殊性和突发性。2 cal.ka BP以来,该阶段CaCO3含量、元素Ca、方解石和石英相对含量、Sr/Rb比值以及中值粒径均为整根钻孔的最低值。表明该阶段抚仙湖湖水经过快速上涨后沉积环境较稳定,是全新世以来水位较高并维持较长时间的时期,也是气候比较湿润的时期。植被覆盖率降低、人类活动对流域环境产生一定影响。(2)抚仙湖沉积物中碳酸盐类物质主要为方解石(其它碳酸盐类矿物相对含量极微甚至可以忽略不计),沉积物中Ca元素主要来自碳酸盐,因此其含量由碳酸盐、即方解石矿物含量决定。沉积物中碳酸盐含量的变化可以用沉积物中Ca元素XRF扫描结果进行表示,这使得在碳酸盐地区用湖泊沉积岩芯Ca元素XRF扫描数据开展高分辨率重建湖泊演化历史成为可能。(3)抚仙湖流域全新世以来气候驱动机制分析:抚仙湖流域全新世以来的气候主要是受太阳辐射、印度季风以及高原地形和大气状况的综合影响,呈现出印度季风控制区区域降水的特殊性和气候的突发性特点。抚仙湖FXH-B2钻孔中的记录的12000年以来抚仙湖流域气候的演化与西南季风以及其他记录基本相一致,但由于区域环境的影响也表现出了气候的特殊性。在约12 cal.ka BP至2.2 cal.ka BP期间的湖泊水位变化主要经历了波动式降低的过程;其中4.37-2.2 cal.ka BP期间各项指标的变化均指示抚仙湖水位一度出现低于现代湖面的低水位,可能记录了抚仙湖流域极端的干旱气候。在2.2-2 cal.ka BP期间抚仙湖沉积物各项指标均发生了较大的变化,水位快速上升至接近现代水位。
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