年层石笋记录的华北倒三冰期终止期的起始时间和精细结构

The drive of Ice Age Terminations has long been controversial since the oxygen isotope ratio (δ18O) measurements on marine sediments. In the past few years, the stalagmite record from southern China has established the last 6 ice age cycles with exact timing control, which supplies a new time scale to explore the forcing of terminations. The climate patterns during the antepenult (T-III) and the last (T-I) is largely consistent. Nevertheless, there are still some obvious differences between them in detail. Additionally, the few available stalagmite records covering T-III are all from south of 35 degrees north latitude and the detailed structures of millennial-scale climate changes documented in them are not always consistent. Thus, to fully understand the climate patterns during T-III in various areas and also the similarities and differences during T-III and T-I, we should get the corresponding stalagmite records in northern China. Here we propose the two calcite-stalagmites from Kulishu Cave in Beijing, northern China, which cover most portions of T-III. The preliminary analysis indicates that the precisions of the uranium series dating are better than 1% and both of the stalagmites have very clear laminae with no hiatus. Accordingly, we can establish the high-resolution stable isotope series controlled by precise time scale and then depict the detailed structures of T-III in northern China by laminae-counting. This work will provide a new critical evidence to understand the drives of ice age cycles and the millennial-scale oscillations within them.

自深海氧同位素记录发表以来，冰期终止期的驱动问题就争议不断。近年来发表的具有精确年代控制的中国南方石笋记录跨越了最近6个完整的冰期旋回，为分析冰期终止机理提供了新的年代框架。其中倒三冰期终止期（T-III）与末次冰期终止期（T-I）气候模式最为相似，但也存在细节差异。迄今为止，为数不多的关于T-III的石笋记录都在北纬35度以南，它们记录的千年尺度气候事件的精细结构仍存在显著差异。因此，要能全面了解T-III在不同区域的气候变化模式及T-III与T-I的异同，我们亟需获得中国北方T-III精细结构的记录。申请者获取的北京苦栗树洞的两根可衔接的方解石类石笋几乎跨完整T-III时段，铀系年代精度优于1%，两根石笋都发育清晰年层，无明显沉积间断。因此可以建立精确时标控制的华北T-III高分辨石笋同位素记录，通过年层计数精细刻画该时段千年事件结构，为理解冰期旋回及千年气候波动的成因提供关键证据。

我国石笋记录显示倒三冰消期与末次冰消期结构相似，都表现出一个千年尺度的强季风事件将一个弱季风事件一分为二。类比于末次冰消期，倒三冰消期的强季风事件被命名为BA-III，两个弱季风事件被命名为MI-III和YD-III。但是，不同石笋记录关于这三个气候突变事件的持续时间以及相邻气候事件转换经历的时间存在较大差异。此外，关键气候区华北仍缺失包含倒三冰消期的石笋记录。因此，为了全面了解倒三冰消期在不同气候区的结构特征以及其与末次冰消期的异同，我们亟需建立华北倒三冰消期的石笋记录。.我们在北京房山苦栗树洞找到了两根石笋样品，KLS0902沉积于245±2.0 ka BP至254±2.2 ka BP，包含倒三冰消期。KLS0901沉积于236±1.7 ka BP至243±2.0 ka BP，包含倒二间冰期初期（MIS7e）。通过对这两根石笋样品进行铀系年代学，微层年代学和地球化学分析，建立了以精确时标控制的高分辨石笋δ18O和δ13C时间序列。.石笋KLS0902 δ18O和δ13C呈显著的正相关关系，但δ18O高频波动显著，本研究主要利用δ13C来讨论，具体结果如下：1、δ13C记录表明倒二间冰期开始于244.9 ± 1.5 ka BP，为北半球高纬夏季太阳辐射是冰期向间冰期转换的关键驱动因子提供了新的证据。2、与我国南方石笋记录一致，华北倒三冰消期也是由MI-III，BA-III和YD-III构成。通过年层计数确认，由MI-III向BA-III转换经历了52年，由BA-III向YD-III转换经历了87年，由YD-III向倒二间冰期转换经历了68年。3、苦栗树洞石笋记录表明倒三冰消期与末次冰消期千年-百年尺度气候突变事件的结构存在高度相似性。4、MI-III和YD-III可能是由淡水注入北大西洋引起的；5、倒三冰消期太阳辐射的增幅和变率相对较小，可能是其存在两个弱季风事件的主要原因。此外，石笋KLS0901 δ18O记录表明倒二间冰期初期（MIS7e）内部发生了三次百年尺度的弱季风事件。.苦栗树洞石笋记录厘定了华北倒三冰消期的时间和精细结构，进一步证实了倒三冰消期与末次冰消期结构存在高度相似性；为理解冰期向间冰期快速转换的驱动机制提供了关键证据；揭示了倒二间冰期初期（MIS7e）存在三次百年尺度的弱季风事件。