中国北方石笋记录的高分辨率全新世气候变化研究

The variability and forcing mechanism of the East Asian Summer Monsoon (EASM) during the Holocene have been a key topic in paleoclimatology. The stalagmite oxygen isotope has been a valuable strategy in the studying of EASM. However, until now most of stalagmite records of EASM were derived from Northern China, where the local climate also influenced by India Summer mosoon more or less. In this study, Holocene stalagmites from three caves in Northern china, caves MiaoDong and ShuiDong of Benxi Liaoning Province and cave Shihua of Beijing, will be chosen to reconstruct high resolution proxy index of EASM during Holocene, based on Mc-ICP-Ms-230Th dating and high resolution stable oxygen isotope analysis. The second purpose of this study is to discuss the nature of orbital-scale and millenary scale variability of the EASM and its forcing mechanism.

全新世东亚季风演化历史及其驱动机制是古气候研究的热点之一。基于高精度230Th定年的石笋氧同位素记录在东亚夏季风研究中愈来愈受到重视，然而，已有的高分辨率全新世石笋记录主要来自秦岭以南地区。本研究拟选择中高纬度地区（北京和辽宁）的石笋，通过高精度230Th定年和高分辨率的碳氧同位素测试分析，建立全新世高分辨石笋氧同位素序列，部分时段结合石笋微层年代学和微量元素分析，建立基于石笋微层年代标尺的多参数高分辨率时间序列。为全新世东亚夏季风记录的空间对比提供数据基础。在此基础上，综合各种有关全新世气候变化的资料，深入探讨全新世轨道尺度和千年尺度上的东亚夏季风演化特征及其动力学机制。

本研究采集了北京石花洞、辽宁本溪水洞和庙洞石笋，通过大量的U-Th年代学研究和碳氧同位素测试，结合石笋微层年代学、微量元素分析和庙洞滴水沉积的现代过程监测。建立了三条1-10年分辨率的全新世石笋氧同位素序列。这些古气候代用序列不仅记录了全新世轨道尺度的东亚夏季风变化过程，而且记录了年代-世纪尺度的全新世气候突变事件，基于这些数据，探讨了全新世东亚夏季风在轨道尺度变化和千年尺度气候突变过程。（1）庙洞滴水沉积观测结果发现该洞穴继承了夏季降水氧同位素组成，冬季降水补给影响非常有限，滴水沉积物氧同位素基本保持同位素平衡分馏，继承了滴水氧同位素变化，对于滴水速率非常小的滴水点，其碳氧同位素出现不同程度的正偏，这说明沉积速率非常慢的石笋可能会受到不同程度的动力分馏影响。（2）基于年纹层定年的北京石花洞早全新世石笋氧同位素和层厚序列显示出早全新世最初的1千年多年内，发生了4次弱季风事件，中心年龄分别为10.9, 10.7, 10.5 and 10.3 ka BP, 持续时间分别约为 ~166, ~167, ~158 and ~87年。（3）本溪石笋清晰记录了2.8 ka事件的详细过程，起止时间为2.75-2.65ka BP. , 夏季风最弱发生在2.67±25 ka BP。这个时间正好对应于太阳活动记录中晚全新世最为显著的极小期，证明2.8事件受太阳活动直接驱动。