论文部分内容阅读
冰期气候研究一直是古气候研究的重点,末次冰期的研究已取得很多成果,而对更老冰期(如倒数第二次冰期)的研究尚存在很多不足。本文基于中国湖北恩施落水洞石笋(编号LS30)29件U/Th年代、1588组氧碳同位素记录,重建了倒二冰期170 ka B.P.~135 ka B.P.轨道至千年尺度亚洲夏季风高分辨率时间演化序列,平均分辨率为36 a。石笋LS30在深度0~892mm的上半段沉积连续,在深度为893~1458mm的下半段存在15组有韵律的沉积旋回和长短时间不同的沉积间断。LS30与同时段的三宝洞、葫芦洞和羊口洞石笋δ18O记录在变化模式和细节特征上都显示出良好的一致性,均在轨道尺度上整体跟随北高纬太阳辐射量的变化,呈现岁差周期,在此基础上叠加千年尺度的快速振荡,表明其具有很好的重现性,是指示亚洲季风强度的可靠指标。将LS30的δ18O记录去除北高纬太阳辐射得到新的残差信号Aδ18O,但仍然存在轨道或亚轨道趋势,表明轨道要素变化对千年尺度事件的塑造和影响仍然不能忽视。△δ18O与指示南极温度变化的EDC冰芯δD记录对比,发现两者在亚轨道和千年尺度上都有很强的同步反相位关系,指示了 δ18O所代表的亚洲季风强度变化在去除北高纬太阳辐射显热信号影响后,更多地受到了来自南半球尤其是南大洋的潜热释放所驱动,南大洋温度的变化驱动马斯克林高压与澳大利亚高压相应变化,再通过越赤道气流与西太副高的位置、强弱变化从而影响亚洲夏季风强度。另外,△δ18O支持了 MIS6.4阶段南极温度出现的短时间突变现象(不同于末次冰期的缓变),可能意味着在倒二冰期冰量极大的全球气候背景下南极“库效应”减弱甚至消失,反应了不同气候边界条件下南大洋储热性质及气候响应的差异。去除轨道趋势后的氧碳同位素在千年-百年尺度呈正相关关系,这种强耦合关系很可能表明δ13C指示了与降水相关的土壤湿度,即倒二冰期总体冷干的气候背景下氧碳同位素共同反映气候-环境的演化。LS30下半段有15组沉积旋回及其对应的岩性变化,这些岩性变化对应气候的冷暖干湿变化或岩溶系统的调整。岩性分析表明黄褐色溶孔丰富的沉积旋回对应冰期暖阶或间冰期暖湿气候,而灰白色和灰褐色对应冰期末期冷干气候。有12组旋回自起始至结束存在着δ13C正偏过程,这可能反映了当时土壤湿度降低,石笋母液流速减慢,PCP效应的加强。