石笋碳酸盐热释光古温度计.pdf

第33卷第6期 第四纪研究 V01．33，No．6 2013年11月 SCIENCES November，2013 QUATERNARY doi：10．3969／j．issn．1001—7410．2013．06．08 文章编号 石笋碳酸盐热释光古温度计水 廖 金 胡超涌 (中国地质大学(武汉)生物地质与环境地质国家重点实验室，武汉430074) 摘要 利用湖北清江和尚洞的两支具有精确年代的年层石笋，建立了20世纪逐年石笋碳酸盐热释光积分强度 序列，调查石笋热释光对气温的响应。通过石笋热释光与现代仪器记录的气温观测资料的对比，发现和尚洞石笋 保存的气候信息存在11～12年的滞后。HS4和HS6石笋热释光具有相似的变化特征，且分别与宜昌年均气温具 用简便，对定量重建过去气温变化历史具有潜在的应用价值。 主题词 石笋热释光古温度计和尚洞 文献标识码 A 中图分类号P588．24+5，P597+．2，P532 气温是指示气候变化最为重要的参数之一，是 温度呈正相关，sr2+不受温度影响，但sr“与石笋生 地球表层能量及其分布特征的主要表现形式。因 长速率相关，并且围岩性质和水文条件对其Mg／Sr 而，地球古温度的定量重建既是理解地球气候系统 比值影响也较大，所以利用Mg／Sr很难达到定量重 演化的关键，又是准确预测未来气候变化的基础。 建古温度的目的…’”。…。 借助于孢粉‘1’2|、树轮‘”1、冰芯‘5。1、珊瑚‘。等 热释光(TL)是指物体在加热过程中以光的形 载体，科学家重建了不同时期地球表层温度，并揭 式释放出来的一种物理现象。根据发光机制的不 示时空变化特征，对了解地球环境演化提供了重要 同，热释光可分为辐射发光和非辐射发光两种，前者 的证据。 是物体受辐射后，晶体场改变引起的发光，而后者则 洞穴石笋具有时间序列长、年代精确、高频和低 是由测定样品的物理和化学特性所决定的，与辐射 频信息共存、分布广泛等优点，在重建陆地古气候和 没有关联。最近，我们通过对石笋碳酸盐热释光的 古环境中发挥重要的作用，成为近年来国际古气候 详细研究¨7I，发现石笋碳酸盐热释光主要来自碳酸 研究的重要载体。石笋的一些地球化学组成，如碳 盐中有机质的氧化产生的化学发光，属于假性热释 氧同位素Ⅲ“6|、微量元素及其同位素¨7以0|、年层厚光(非辐射发光)，是对石笋碳酸盐中腐殖质酸(富 度Ⅲq“、荧光强度Ⅲ’263、包裹体Ⅲ，283等作为古气候 里酸和胡敏酸)含量的定量响应。国外学者通过荧 的替代指标，已被用于指示过去气候的演变。过去 光技术示踪了石笋碳酸盐中的有机质的来源，发现 20年，科学家开展了石笋古温度重建的尝试，分别 洞穴上覆土壤是其贡献者∞¨42I。Shopov等口5川认 提出了氧同位素、年层厚度、包裹体和Mg／Sr等古为，两个过程控制土壤中可溶性腐植酸的释放：生物 温度指标。然而，这些指标通常同时受到多个气候 根部的生理作用和土壤有机质分解作用。生物根部 因子的共同作用，导致对气温的响应存在不确定 释放的可溶性腐植酸与太阳辐射有关，辐射强则速 性心9|。以Mg／Sr为例，早期的研究认为石笋Mg／Sr率大；土壤有机质分解与微生物降解过程有关，而 反映温度变化口¨321，但随着研究的深入，其结论受 生物降解又受到土壤温度变化的显著影响，降解速 到越来越多学者的质疑’33’34。。尽管Mg“的浓度与率随温度变化呈指数增长关系。在地球表面，土壤 第一作者简介：廖 金 男 23岁硕士研究生 第四纪地质与全球变化专业 E-mail：liaojin—ear