石笋初始<sup>234</sup>U/<sup>238</sup>U值的冰量周期特征及其环境意义&mdash;&mdash;以湖北三宝洞为例

崔田丰; 段福才; 张伟宏; 董进国; 朱丽东

doi:10.14027/j.issn.1000-0550.2018.123

ISSN 1000-0550 CN 62-1038/P

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石笋初始²³⁴U/²³⁸U值的冰量周期特征及其环境意义——以湖北三宝洞为例

崔田丰, 段福才, 张伟宏, 董进国, 朱丽东

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崔田丰, 段福才, 张伟宏, 董进国, 朱丽东. 石笋初始234U/238U值的冰量周期特征及其环境意义——以湖北三宝洞为例[J]. 沉积学报, 2019, 37(2): 301-308. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.123

引用本文:

崔田丰, 段福才, 张伟宏, 董进国, 朱丽东. 石笋初始²³⁴U/²³⁸U值的冰量周期特征及其环境意义——以湖北三宝洞为例[J]. 沉积学报, 2019, 37(2): 301-308. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.123

CUI TianFeng, DUAN FuCai, ZHANG WeiHong, DONG JinGuo, ZHU LiDong. Ice Volume Cycle Characteristics and the Environmental Significance of the Initial 234U/238U Ratio Inferred from Stalagmites: A case study from Sanbao Cave, Hubei[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2019, 37(2): 301-308. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.123

Citation:

CUI TianFeng, DUAN FuCai, ZHANG WeiHong, DONG JinGuo, ZHU LiDong. Ice Volume Cycle Characteristics and the Environmental Significance of the Initial ²³⁴U/²³⁸U Ratio Inferred from Stalagmites: A case study from Sanbao Cave, Hubei[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2019, 37(2): 301-308. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.123

引用本文:

Citation:

石笋初始²³⁴U/²³⁸U值的冰量周期特征及其环境意义——以湖北三宝洞为例

doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.123

1.
浙江师范大学地理与环境科学学院, 浙江金华 321004;
2.
南通大学地理科学学院, 江苏南通 226007

基金项目: 国家自然科学基金项目（41602181，41602350，41572345）

详细信息

作者简介:
崔田丰,男,1992年出生,硕士研究生,自然地理学,E-mail:cuitianfeng001@163.com

通讯作者:
段福才,男,讲师,E-mail:fcduan@foxmail.com

中图分类号: P532

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Ice Volume Cycle Characteristics and the Environmental Significance of the Initial ²³⁴U/²³⁸U Ratio Inferred from Stalagmites: A case study from Sanbao Cave, Hubei

1.
College of Geography and Environmental Sciences, Zhejiang Normal University, Jinhua, Zhejiang 321004, China;
2.
School of Geographic Science, Nantong University, Nantong, Jiangsu 226007, China

Funds: National Natural Science Foundation of China, No.41602181, 41602350, 41572345

摘要

摘要: 石笋氧同位素记录具有明显的2万年周期，其他记录中广泛存在的10万年周期是否在石笋中有所表现目前还鲜有报道。通过对湖北三宝洞20支石笋的铀同位素数据的分析研究发现，石笋初始²³⁴U/²³⁸U值在序列连续性较好的640.3~299.6 ka B.P.时间段有强烈的10万年周期特征。在间冰期和冰期时，初始²³⁴U/²³⁸U值分别呈增大和减小状态。初始²³⁴U/²³⁸U值的10万年周期与全球冰量、黄土磁化率、黄土平均粒度和大气CO₂变化有良好的对应关系。这些对应关系表明全球冰量、大气CO₂对喀斯特区地球化学元素富集和迁移作用有重要影响。石笋氧同位素的显著岁差周期独立于石笋微量元素、高纬冰量和全球温室气体变化，暗示了太阳辐射变化对中低纬水汽环流的直接影响。石笋初始²³⁴U/²³⁸U与氧同位素、太阳辐射在冰消期时的对应变化支持北半球太阳辐射能量变化对冰期-间冰期旋回的调控作用。
- 石笋 /
- 初始²³⁴U/²³⁸U /
- 周期 /
- 古气候 /
- 三宝洞
Abstract: Obvious 23 000-year-long cycles have been identified in stalagmite oxygen isotope records, but 100 000-year cycles are also widely recorded in other geological records. Based on the analysis of isotopic data for 20 stalagmites from Sanbao Cave, Hubei, it is found that the initial ²³⁴U/²³⁸U ratio has a strong cycle of 100 000 years in the period 640.3-299.6 ka B.P. The values of (²³⁴U/²³⁸U)₀ increases during interglacial periods and decreases in glacial periods. The 100 000-year cycle of (²³⁴U/²³⁸U)₀ corresponds closely with changes in global ice volume, loess grain size and atmospheric CO₂ concentration. This coherence indicates that the changes of global ice volume and CO₂ concentration had important effects on the enrichment and migration of geochemical elements in karst areas. These observations indicate that the oxygen isotope record for the precession cycle in stalagmites is independent of the influences of high-northern-latitude ice volume and global greenhouse gases, suggesting a direct effect of solar radiation change on low-latitude water circulation. Corresponding changes of (²³⁴U/²³⁸U)₀, oxygen isotope and insolation in terminations support the hypothesis that the northern hemisphere summer insolation modulate the glacial to interglacial cycle.
- stalagmite /
- initial ²³⁴U/²³⁸U /
- cycle /
- paleoclimate /
- Sanbao Cave

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[1]	柳静, 张伟宏, 徐昊, 邵庆丰, 卢海欣, 李茂霞, 陈剑舜. 近千年气候环境快速变化的长江中游石笋δ¹³C记录 . 沉积学报, 2024, 42(3): 956-969. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2023.028
[2]	王琴, 金鑫, 陈俞超, 张云望, 李滨兵, 杜怡星, 芦刚, 时志强. 川西北地区晚三叠世须家河组初始成煤期古气候重建与成煤机制 . 沉积学报, 2024, (): -. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2024.064
[3]	陈公哲, 陈仕涛, 刘笑, 赵侃, 王真军, 张振球, 汪永进. 倒数第三次冰消期气候变化的石笋多指标分析 . 沉积学报, 2023, 41(4): 992-1001. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2022.020
[4]	王秋军, 郑军, 孙柏年, 马福军, 王振, 王万梅. 广西渐新世宁明组三种植物碳同位素与古气候分析 . 沉积学报, 2020, 38(2): 358-366. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2019.019
[5]	陈剑舜, 张伟宏, 陈仕涛, 邵庆丰, 赵侃, 尹敬文, 朱丽东. 小冰期气候的湖北石笋碳同位素记录 . 沉积学报, 2020, 38(3): 497-504. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2019.058
[6]	张华生, 殷建军, 程海, R Lawrence Edwards, 林玉石, 唐伟, 杨会, 涂林玲, 王华, 潘谋成, 吴夏. 全新世早期弱夏季风事件的精确定位及机制探讨——以湖南莲花洞LHD5石笋为例 . 沉积学报, 2016, 34(2): 281-291. doi: 10.14027/j.cnki.cjxb.2016.02.007
[7]	张银环, 杨琰, 杨勋林, 殷建军, 黄帆, 任小凤, 赵景耀, 刘肖, 聂旭东. 早全新世季风演化的高分辨率石笋δ¹⁸O记录研究——以河南老母洞石笋为例 . 沉积学报, 2015, 33(1): 134-141. doi: 10.14027/j.cnki.cjxb.2015.01.014
[8]	李辰丝, 杨勋林, 黄帆, 李国军, 吕春艳, 杨琰. 重庆羊子洞MIS5a/MIS4转换时期石笋微量元素记录及其气候意义 . 沉积学报, 2015, 33(2): 299-305. doi: 10.14027/j.cnki.cjxb.2015.02.009
[9]	徐兆辉. 古气候恢复及其对沉积的控制作用——以四川盆地上三叠统须家河组为例 . 沉积学报, 2011, 29(2): 235-244.
[10]	. 末次间冰期东亚季风气候不稳定的神农架洞穴石笋记录 . 沉积学报, 2008, 26(1): 139-143.
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[12]	张美良. 贵州荔波地区2000年来石笋高分辨率的气候记录 . 沉积学报, 2006, 24(3): 339-348.
[13]	张美良, 林玉石, 覃嘉铭, 章程, 涂林玲, 程海. 黔南七星洞石笋古气候变化记录及末次间冰期终止点的确定 . 沉积学报, 2003, 21(3): 473-481.
[14]	黄俊华, 胡超涌, 周群峰, 杨桂芳. 长江中游和尚洞石笋的高分辨率同位素、微量元素记录及古气候研究 . 沉积学报, 2002, 20(3): 442-446.
[15]	张美良, 袁道先, 林玉石, 覃嘉铭. 贵州荔波董哥洞3号石笋的同位素年龄及古气候信息 . 沉积学报, 2001, 19(3): 425-432.
[16]	罗静兰, 张云翔. 黄河中游三趾马红粘土的岩石学研究及古气候意义——以陕西府谷老高川三趾马红粘土剖面为例 . 沉积学报, 1999, 17(2): 214-220.
[17]	张美良, 林玉石, 覃嘉铭. 桂林水南洞石笋的沉积学特征 . 沉积学报, 1999, 17(2): 233-239.
[18]	王兆荣, 支霞臣, 张汉昌. 杭州地区石笋稳定同位素古气候探索 . 沉积学报, 1997, 15(1): 77-79.
[19]	李平, 彭子成, 文启彬, 李玉成, 杨辉, 洪阿实, 许志峰, 王明亮, 业渝光, 和杰, 刁少波. 福建宁化天鹅洞石笋年代和古温度 . 沉积学报, 1996, 14(1): 149-155.
[20]	费富安. 对苏北含油盆地下第三系古环境和古气候的探讨 . 沉积学报, 1988, 6(1): 21-28.

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石笋初始²³⁴U/²³⁸U值的冰量周期特征及其环境意义——以湖北三宝洞为例

doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.123

1. 浙江师范大学地理与环境科学学院, 浙江金华 321004;

2. 南通大学地理科学学院, 江苏南通 226007

基金项目: 国家自然科学基金项目（41602181，41602350，41572345）

作者简介:
崔田丰,男,1992年出生,硕士研究生,自然地理学,E-mail:cuitianfeng001@163.com

通讯作者: 段福才,男,讲师,E-mail:fcduan@foxmail.com

收稿日期: 2018-02-02
修回日期: 2018-03-28
刊出日期: 2019-04-10

中图分类号: P532

关键词:

石笋 /

初始²³⁴U/²³⁸U /

周期 /

古气候 /

三宝洞

摘要: 石笋氧同位素记录具有明显的2万年周期，其他记录中广泛存在的10万年周期是否在石笋中有所表现目前还鲜有报道。通过对湖北三宝洞20支石笋的铀同位素数据的分析研究发现，石笋初始²³⁴U/²³⁸U值在序列连续性较好的640.3~299.6 ka B.P.时间段有强烈的10万年周期特征。在间冰期和冰期时，初始²³⁴U/²³⁸U值分别呈增大和减小状态。初始²³⁴U/²³⁸U值的10万年周期与全球冰量、黄土磁化率、黄土平均粒度和大气CO₂变化有良好的对应关系。这些对应关系表明全球冰量、大气CO₂对喀斯特区地球化学元素富集和迁移作用有重要影响。石笋氧同位素的显著岁差周期独立于石笋微量元素、高纬冰量和全球温室气体变化，暗示了太阳辐射变化对中低纬水汽环流的直接影响。石笋初始²³⁴U/²³⁸U与氧同位素、太阳辐射在冰消期时的对应变化支持北半球太阳辐射能量变化对冰期-间冰期旋回的调控作用。

English Abstract

Ice Volume Cycle Characteristics and the Environmental Significance of the Initial ²³⁴U/²³⁸U Ratio Inferred from Stalagmites: A case study from Sanbao Cave, Hubei

1. College of Geography and Environmental Sciences, Zhejiang Normal University, Jinhua, Zhejiang 321004, China;

2. School of Geographic Science, Nantong University, Nantong, Jiangsu 226007, China

Funds: National Natural Science Foundation of China, No.41602181, 41602350, 41572345

Received Date: 2018-02-02
Rev Recd Date: 2018-03-28
Publish Date: 2019-04-10

Keywords:

Abstract: Obvious 23 000-year-long cycles have been identified in stalagmite oxygen isotope records, but 100 000-year cycles are also widely recorded in other geological records. Based on the analysis of isotopic data for 20 stalagmites from Sanbao Cave, Hubei, it is found that the initial ²³⁴U/²³⁸U ratio has a strong cycle of 100 000 years in the period 640.3-299.6 ka B.P. The values of (²³⁴U/²³⁸U)₀ increases during interglacial periods and decreases in glacial periods. The 100 000-year cycle of (²³⁴U/²³⁸U)₀ corresponds closely with changes in global ice volume, loess grain size and atmospheric CO₂ concentration. This coherence indicates that the changes of global ice volume and CO₂ concentration had important effects on the enrichment and migration of geochemical elements in karst areas. These observations indicate that the oxygen isotope record for the precession cycle in stalagmites is independent of the influences of high-northern-latitude ice volume and global greenhouse gases, suggesting a direct effect of solar radiation change on low-latitude water circulation. Corresponding changes of (²³⁴U/²³⁸U)₀, oxygen isotope and insolation in terminations support the hypothesis that the northern hemisphere summer insolation modulate the glacial to interglacial cycle.

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石笋初始²³⁴U/²³⁸U值的冰量周期特征及其环境意义——以湖北三宝洞为例

doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.123

作者简介:
崔田丰,男,1992年出生,硕士研究生,自然地理学,E-mail:cuitianfeng001@163.com

通讯作者:
段福才,男,讲师,E-mail:fcduan@foxmail.com

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doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.123

1. 浙江师范大学地理与环境科学学院, 浙江金华 321004;

2. 南通大学地理科学学院, 江苏南通 226007

作者简介:
崔田丰,男,1992年出生,硕士研究生,自然地理学,E-mail:cuitianfeng001@163.com

通讯作者: 段福才,男,讲师,E-mail:fcduan@foxmail.com

English Abstract

Ice Volume Cycle Characteristics and the Environmental Significance of the Initial ²³⁴U/²³⁸U Ratio Inferred from Stalagmites: A case study from Sanbao Cave, Hubei

1. College of Geography and Environmental Sciences, Zhejiang Normal University, Jinhua, Zhejiang 321004, China;

2. School of Geographic Science, Nantong University, Nantong, Jiangsu 226007, China

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1. 浙江师范大学地理与环境科学学院, 浙江金华 321004; 2. 南通大学地理科学学院, 江苏南通 226007

作者简介: 崔田丰,男,1992年出生,硕士研究生,自然地理学,E-mail:cuitianfeng001@163.com

通讯作者: 段福才,男,讲师,E-mail:fcduan@foxmail.com

English Abstract

Ice Volume Cycle Characteristics and the Environmental Significance of the Initial 234U/238U Ratio Inferred from Stalagmites: A case study from Sanbao Cave, Hubei

1. College of Geography and Environmental Sciences, Zhejiang Normal University, Jinhua, Zhejiang 321004, China; 2. School of Geographic Science, Nantong University, Nantong, Jiangsu 226007, China

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通讯作者:
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1. 浙江师范大学地理与环境科学学院, 浙江金华 321004;

2. 南通大学地理科学学院, 江苏南通 226007

作者简介:
崔田丰,男,1992年出生,硕士研究生,自然地理学,E-mail:cuitianfeng001@163.com

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1. College of Geography and Environmental Sciences, Zhejiang Normal University, Jinhua, Zhejiang 321004, China;

2. School of Geographic Science, Nantong University, Nantong, Jiangsu 226007, China