洞穴石笋代用指标的古气候意义初探

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1、33—．37．201l地质学刊第35卷第1期doi：10．3969／j．issn．1674-3636．2011．01．33洞穴石笋代用指标的古气候意义初探(西南大学地理科学学院，重庆400715)熊波摘要：现代全球气候变化是当前人类社会普遍关注的一个热门问题。全球气候变化研究的热点问题是获得十年到百年甚至年月分辨的气候变化规律。洞穴石笋作为恢复占气候、研究古环境演变的一把钥匙，因其诸多优点，将在古环境研究中发挥越来越重要的作用。从当前研究现状出发，对石笋中微层年层对比、微层形成机制、稳定同位索记录、微苗兀素记录、生长速率及微层发光等方面进行一个简单的回顾。

2、关键词：石笋；古气候；微层；稳定同f_《7=素中图分类号：P467文献标识码：A文章编号：1674—3636(2011)0l一0()33一050引言在?埒前全球变暖背景F，人类社会对全球气候变化问题越来越关注。全球气候变化也成为现代人类社会的一个热门话题。人f

3、’J迫切需要知道过去的全球广e候是如何变化的，未来将会如何变化?而当前人们对全球变化研究更关心的问题是获得十年到百年甚至年月分辨的气候变化规律。但是，历史器测资料仪有几百年历史，科学家f

4、’J迫切需要能记录长时间的古气候记录的地质载体。而在各种环境信息载体中，岩溶石笋因其分布广泛、町记录时间范围较宽

5、、敏感地记录r区域甚至全球环境的变迁、可以提供时间分辨率从年到十年的高精度环境信息，将在全球变化研究中发挥重要作用。GMHenderson(2006)在《Science>>上就撰文写道：过去20年是冰岩心研究辉煌时期，今后20年将进入洞穴石笋研究的盛期11岩溶石笋古气候研究的优势目前，极地冰心、珊瑚、树轮、湖泊纹泥和洞穴石笋都可以提供高分辨率的古气候信息，然而，冰心、珊瑚的发育受地域条件限制，树木生长受生命周期限制，湖泊纹泥又町能受到E{然、生物活动的扰动。因此洞穴石笋以其Fl身的优势受到普遍重视。石笋是古气候信息的有效载体。石笋能成为古产e候研究的最重要

6、地质载体之一，主要原因有以F几点(王建力等，2009)。(1)分布比较广泛。伞球陆地岩溶面积约为2200万km2，我国有300余万km2，按碳酸盐岩出露面积计算，也有90余万km2。而在岩溶发育的地方就有可能有岩溶石笋的分布。事实[：，从滨海到内陆、从热带到寒带均能较容易地找到石笋。(2)可确定高精度的时标。石笋中的U／Th比值一般都较大，u含量一般可以达到0．05仙g／g以上，适合于铀系定年。而TIMS一铀系技术的使用，更提高了石笋的年代测试精度和分辨率。(3)时间跨度较大。在岩溶发育Ⅸ的溶洞中，一般町以找到各个时段的石笋，从现代到数十万年。(4)记录比

7、较连续完整。单个石笋本身就可连续记录很长时间尺度的古环境信息，而多个石笋的拼接可获得数卜万年来比较连续的古环境信息。(5)外界干扰因素小。适用于占环境信息研究用的石笋一般处于封闭的溶洞体系中，风化侵蚀等外动力地质作用一般不会发生或者可以忽略，因而石笋可完整地记录占环境信息。(6)代用指标丰富。现今在石笋中用于古环境信息研究的代用指标已经很多，如，E长率、微层厚度、灰度、稳定同位素、微量元素、荧光强度、结晶学岩石学特征，等等，表明石笋的生长机制对环境的变化非常敏感，可以用于收稿日期：2010一t2一09；编辑：陆李萍作者简介：熊波(1988一)，男，硕士研究

8、生．主要从事岩溶学与环境变化方向研究，E-mail：cqzkl23@163．eOIll地质学刊2011年3月古环境信息研究。此外，还可以利用多指标对比是否一致来判定古环境信息记录的准确性。(7)可对比性强。多个同时代石笋的对比，不仅可以消除不确定凶素造成的古环境信息失真，还町以弥补个别石笋因沉积间断所造成的古环境信息缺失。石笋同其他环境信息载体进行占环境信息的对比将丰富过去全球变化研究的内容，而不同地区相同时段石笋的相互比较在过去伞球变化研究中更具有新的意义。(8)采样成本较低。和珊瑚、湖泊沉积物、冰心等相比较，石笋的采样成本相对较低。2石笋中各代用指标研

9、究状况2，I石笋微层石笋微层是由于气候年季旋回和相应的土壤地球化学旋回，造成了滴水化学行为的规律性变化，从而造成的碳酸盐沉积不连续边界。国内洞穴石笋微层的研究开始于刘东生院士。后续学者的研究方向丰要侧重F探讨微层灰度特征、物质组成、微量元素组分以及纹层环境机理等方面，同时，通过研究也获得了对伞新世京津地区气候演化的初步认识。就我国而言，一般南方石笋中微层发育较差，而北方石笋微层发育较好。关于石笋微层的形成机制，一般认为生长层内的明暗条纹变化足季节性变化造成的，具体因素包括土壤有机质含量、降水量，等等。在考虑石笋微层形成机制时必须重点考虑以下3个方面的问题(

10、张兆峰等，2001)：(1)形成白笋微层物质的来源。(2)微层形成