岩溶洞穴环境及石笋古气候记录

作者：中国地质调查局岩溶地质研究所、国土资源部岩溶动力学重点实验室古环境研究组

简介：2005年以来，研究组先后完成了国家自然科学基金“中国西南2万年来高分辨率的石笋记录与全球变化的响应研究”、“中国西南50万-15万年来石笋记录的气候事件与全球变化的响应”、“西南地区高分辨率洞穴石笋记录的MIS5a/4气候转换特征”、“黔桂地区洞穴现代碳酸盐沉积对气候变化的响应研究”，中国地质调查局“高分辨率洞穴石笋记录的气候突变及其规律性研究”、“中国气候变化岩溶沉积物记录研究”及中国地质科学院“岩溶洞穴滴水-碳酸盐记录对极端降水事件的响应研究”等7个项目。该书以岩溶洞穴石笋古气候环境重建与全球变化研究为主线，系统论述了石笋碳、氧同位素的古气候指示意义，集成了上述项目10余年来的研究成果，是一部融合岩溶科学和古气候环境学最新理论与方法的综合性专著。研究内容涉及岩溶洞穴环境与地质背景，洞穴石笋沉积学，石笋高精度U-230Th测年，碳、氧同位素和微量元素及现代洞穴碳酸钙沉积物、滴水的稳定同位素分析，洞穴环境的连续监测与大气降水的水汽来源等 。2100433B

石笋指在溶洞中直立在洞底的尖锥体。

石笋是由饱含着碳酸钙的水通过洞顶的裂隙或从钟乳石上滴至洞底，一方面由于水分蒸发，另一方面，由于在洞穴里有时温度较高，水溶解CO2的量减小，所以，钙质析出，沉积在洞底而形成的。日积月累就会自下向上生长的是石笋，从上往下生长的是石钟乳。石笋形如竹笋出土，自下向上生长。石笋与钟乳石成长缓慢，一万年约长高一米。

西南大学研究发现石笋记录第四纪气候变化

2009年，李廷勇在喀斯特地貌明显的金佛山羊口洞，发现铀浓度极高的石笋。“通过铀含量衰变的规律，可以测算出石笋的‘年龄’。”李廷勇说，羊口洞罕见的高铀浓度石笋，为获取准确的地质年代奠定了基础。

此后7年，李廷勇带领团队陆续从洞穴收集倒塌的石笋样本，并与国内外多所高校开展合作，最终通过放射性衰变序列的方法，精确测定其中一段石笋沉积于距今5.8至7.9万年间。此外，团队通过该石笋高分辨率的氧18同位素比值变化的记录，精确重建了距今5.8至7.9万年之间亚洲夏季风变化的历史。

“在亚洲季风区，夏天的降水都由夏季风带来。此次我们发现亚洲夏季风变化不仅受北半球高纬度地区气候变化的影响，还受到热带海洋以及南半球气候的影响。”李廷勇介绍，在全球气候变暖的情况下，各种极端天气频发，未来需要分析地球气候系统本身的变化规律，然后综合人类活动的影响作出气候预测。该石笋的研究成果，为一系列气候突变事件的准确标定提供了参考，对今后分析环境变化、建立预测参考模型，都有很重要的意义。

为预测未来的气候变化提供重要参考

通过洞穴中发现的一颗石笋，就能为了解古气候变化和预测未来气候变化提供重要参考，这听起来有些神奇。然而这就是西安交通大学全球环境变化研究院程海教授带领他的团队所做的科研项目，该项目的论文《过去64万年的亚洲季风记录和冰期终止》在2016年发表于国际顶级学术期刊《自然》（Nature）上，引起了国际的关注。

据程海教授介绍，亚洲季风的变化规律、趋势及其与全球气候变化的联系一直是备受关注的科学问题和研究热点。该项研究基于在中国中部神农架三宝洞内获得的洞穴石笋样品，利用西安交通大学同位素实验室拥有的全球领先水平的铀系测年技术，将亚洲季风的洞穴石笋氧同位素记录延伸至过去640,000年（从过去的37万年拓展到64万年）。研究所获得的洞穴石笋氧同位素记录是全球最长尺度高精度高分辨率的亚洲季风石笋记录，覆盖了过去7次主要冰期结束期。该记录具有全球可比对性，对研究亚洲季风与全球气候变化的联系及驱动因素具有重要意义。该项目的研究成果为预测未来的气候变化提供了重要参考。 2100433B