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Implications of stalagmite density for past climate change:An example from stalagmite growth during the last deglaciation from Wanxiang Cave,western Loess Plateau

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Chinese Science Bulletin 2010年第34期55卷 3936-3943页

作者： ZHANG DeZhong ZHANG PingZhong sang wencui CHENG Hai WU XiuPing YUAN Ye BAI YiJun WANG JiangLin JIA JiHong Key Laboratory of Western China's Environmental System of Ministry of Education College of Earth and Environmental Sciences Lanzhou University Lanzhou 730000 China Institute of Global Environmental Change Xi'an Jiaotong University Xi'an 710049 China Department of Geology and Geophysics University of Minnesota Minneapolis MN 55455 USA

The density of a stalagmite(WX42A)from Wanxiang Cave,Wudu County,Gansu Province,China,in the western margin of the Asian summer monsoon region,presents regular fluctuations in different deposition periods during the last *** long timescales,high-precision 230Th dating and high-resolution stalagmite density data indicate that the density-time series between 17644 a BP and 12758 a BP is quite similar to the stalagmite δ18O record which reflects Asian monsoon ***/weakening(lighter/heavier stalagmite δ18O values)of the Asian monsoon is accompanied by increase/decrease in stalagmite *** short timescales,decrease in stalagmite density correlates to monsoon-retreat events such as the Inter-AllerФd Cold Period(IACP),Older Dryas(OD)and Inter-BФlling Cold Period(IBCP).Generally,this kind of decrease in stalagmite density reflects precipitation decrease with weakening of the Asian monsoon,which in turn slows cave dripwater rate and decreases crystal nuclei,leading to enlargement of calcite crystals,weakened biological activity and decreased soil pCO2 which increases the abundance of impure detrital materials in ***,during the period of large amplitude reduction of precipitation and biological activity which resulted from extreme monsoon-retreat events,temperature variation would dominate fluctuation of stalagmite *** example,stalagmite density increased suddenly when temperature dropped suddenly in the north Atlantic during Heinrich event 1(H-1).This may be caused by low seepage water temperature,more dissolved calcium carbonate,compact regular crystals forming under higher supersaturation,leading to the stalagmite increased *** density fluctuation sensitively recorded stalagmite growth history and environment,demonstrating that stalagmite density can be used as a proxy for paleoclimatic research.

关键词：石笋记录记录密度黄土高原西部末次冰消期 Heinrich事件气候变化笋生长方解石晶体

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Asian summer monsoon precipitation recorded by stalagmite oxygen isotopic composition in the western Loess Plateau during AD1875―2003 and its linkage with ocean-atmosphere system

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Chinese Science Bulletin 2008年第13期53卷 2041-2049页

作者： LIU JingHua ZHANG PingZhong CHENG Hai CHEN FaHu YANG XunLin ZHANG DeZhong ZHOU Jing JIA JiHong AN ChunLei sang wencui Kathleen R. JOHNSON Key Laboratory of Western China's Environmental System of Ministry of Education College of Earth and Environmental Sciences Lanzhou University Lanzhou 730000 China Department of Geology and Geophysics University of Minnesota Minneapolis MN 55455 USA School of Geographical Sciences Southwest University Chongqing 400715 China Department of Earth System Science University of California Irvine CA 92697 USA

Based on 5 high-precision 230Th dates and 103 stable oxygen isotope ratios (δ18O) obtained from the top 16 mm of a stalagmite collected from Wanxiang Cave,Wudu,Gansu,variation of monsoonal precipita-tion in the modern Asian Monsoon (AM) marginal zone over the past 100 years was reconstructed. Comparison of the speleothem δ18O record with instrumental precipitation data at Wudu in the past 50 years indicates a high parallelism between the two curves,suggesting that the speleothem δ18O is a good proxy for the AM strength and associated precipitation,controlled by "amount effect" of the pre-cipitation. Variation of the monsoonal precipitation during the past 100 years can be divided into three stages,increasing from AD 1875 to 1900,then decreasing from AD 1901 to 1946,and increasing again thereafter. This variation is quite similar to that of the Drought/Flooding index archived from Chinese historical documents. This speleothem-derived AM record shows a close association with the Pacific Decadal Oscillation (PDO) between AD 1875 and 1977,with higher monsoonal precipitation corre-sponding to cold PDO phase and vice versa at decadal timescale. The monsoonal precipitation varia-tion is out of phase with the PDO after AD 1977,probably resulting from the decadal climate jump in the north Pacific occurring at around AD 1976/77. These results demonstrate a strong linkage between the AM and associated precipitation and the Pacific Ocean via ocean/atmosphere interaction. This rela-tionship will aid to forecast future hydrological cycle for the AM monsoon region,and to improve forecasting potential of climatic model with observation data from cave.

关键词：石笋同位素季风降水

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末次冰消期亚洲季风强度变化的黄土高原西部万象洞石笋灰度记录

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第四纪研究 2011年第5期31卷 791-799页

作者：张德忠白益军桑文翠张平中程海兰州大学资源环境学院兰州730000 西安交通大学全球环境变化研究院西安710049 Department of Geology and Geophysics University of Minnesota

基于对石笋扫描图像灰度值的提取和10个^(230)Th年代数据,建立了末次冰消期万象洞石笋灰度变化时间序列。在17.6～12.8kaB P.期间,石笋灰度值在千年-亚千年尺度上呈现出明显的9次增大(峰)和9次减小(谷)交替变化的特征。对比分析发现,万... 详细信息

基于对石笋扫描图像灰度值的提取和10个^(230)Th年代数据,建立了末次冰消期万象洞石笋灰度变化时间序列。在17.6～12.8kaB P.期间,石笋灰度值在千年-亚千年尺度上呈现出明显的9次增大(峰)和9次减小(谷)交替变化的特征。对比分析发现,万象洞石笋灰度与密度指数在高频变化上呈显著的负相关关系,石笋灰度值的减小对应于密度的增大和葫芦洞石笋δ^(18)O值的偏正,指示在末次冰消期期间石笋灰度与密度的变化同时记录了亚洲季风强度的变化。季风的强烈衰退导致环境温度突然降低,洞穴滴水碳酸氢钙过饱和度的升高,形成晶型规则且排列整齐的方解石晶体,使得石笋透光性增强而反射光能力降低,灰度值减小;反之亦然。Heinrich-1冷旋回期间,万象洞石笋灰度值的逐渐增大与季风强烈衰退造成降水减少和植被恶化使得杂质含量增加有关。同时末次冰消期万象洞石笋灰度记录的千年-亚千年尺度上亚洲季风强度的变化与高北纬气候存在密切的联系。

关键词：万象洞石笋灰度末次冰消期亚洲季风 H1事件

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甘肃武都万象洞方解石现代沉积控制因素分析

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第四纪研究 2013年第5期33卷 936-944页

作者：桑文翠张德忠王晓锋白益军张平中吴秀平兰州大学西部环境与气候变化研究院兰州730000 兰州大学资源环境学院兰州730000 兰州大学地质与矿产资源学院兰州730000

对洞穴次生碳酸盐沉积机理的认识是解释洞穴石笋气候环境指示意义的关键。近两个水文年的洞穴现代过程监测结果显示,万象洞内温湿度全年基本保持恒定;洞穴滴水的pH值夏季偏低、冬季偏高,呈现出一定的季节变化特征,电导率和HCO_3^-浓度... 详细信息

对洞穴次生碳酸盐沉积机理的认识是解释洞穴石笋气候环境指示意义的关键。近两个水文年的洞穴现代过程监测结果显示,万象洞内温湿度全年基本保持恒定;洞穴滴水的pH值夏季偏低、冬季偏高,呈现出一定的季节变化特征,电导率和HCO_3^-浓度及主要阴阳离子含量年内变化不显著;洞内CO_2分压夏季偏高,冬季降低接近于当地大气的CO_2分压水平。对不同滴水点的对比研究表明,滴水中Ca^(2+)达到一定浓度是方解石沉积的必要条件。此外,万象洞夏季CO_2分压的升高对方解石形成产生明显的抑制作用。万象洞石笋沉积的主要受控于滴水饱和度以及洞穴CO_2分压。

关键词：万象洞石笋洞穴CO2分压石笋沉积洞穴监测

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甘肃武都万象洞石笋双重光性微层特征

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第四纪研究 2010年第6期30卷 1225-1226页

作者：袁野白益军桑文翠段武辉张德忠谭明张平中程海兰州大学资源环境学院西部环境教育部重点实验室兰州730000 中国科学院地质与地球物理研究所新生代地质与环境重点实验室北京100029 西安交通大学全球环境变化研究院西安710049

自1993年Baker等利用高精度TIMS-U系法对Tartair洞一根全新世石笋的发光条带进行年代测定，并通过计数证明其为年生长层之后，石笋微层以其明确的年代学意义和气候环境变化指示意义，逐渐被成功地应用于占气候的定量重建；1995年在北京... 详细信息

自1993年Baker等利用高精度TIMS-U系法对Tartair洞一根全新世石笋的发光条带进行年代测定，并通过计数证明其为年生长层之后，石笋微层以其明确的年代学意义和气候环境变化指示意义，逐渐被成功地应用于占气候的定量重建；1995年在北京石花洞国内首次发现石笋微层后,我国学者也开始逐渐关注石笋微层气候学，并对其进行了全面和系统的研究。

关键词：石笋微层气候环境变化特征武都甘肃北京石花洞年代测定定量重建

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甘南郎木寺中全新世泥炭总有机碳和脂类分子化合物的组合特征

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第四纪研究 2008年第4期28卷 754-761页

作者：周静张平中贾继红王宗礼王永莉张虹张德忠桑文翠吴秀平王江林兰州大学资源环境学院西部环境教育部重点实验室兰州730000 中国科学院地质与地球物理研究所兰州油气中心兰州730000

根据青藏高原东北部甘肃南部郎木寺泥炭总有机碳含量的时间序列,重建了该区7.3~4.0kaB.P.（中全新世）期间气候演变的历史,其中较为显著的变冷事件分别集中在***.P.,***.P.和***.P.。同时分析了3个不同深度的泥炭脂类分子化合物。结果表... 详细信息

根据青藏高原东北部甘肃南部郎木寺泥炭总有机碳含量的时间序列,重建了该区7.3~4.0kaB.P.（中全新世）期间气候演变的历史,其中较为显著的变冷事件分别集中在***.P.,***.P.和***.P.。同时分析了3个不同深度的泥炭脂类分子化合物。结果表明,正构烷烃和直链烷基-2-酮都由长链组分所构成,具有明显的奇碳优势和很高的碳优势指数值（CPI〉5）表明,这些长链组分来自草本高等植物。样品中还检出脂肪酸甲酯系列,也以长链组分为主,可能是沉积早期生物地球化学作用的产物。异构烯烃的存在及菲系列化合物低的甲基菲指数（MPI）和镜质体反射率（Rc）值,说明样品受成岩作用的影响很小而且几乎没有遭受现代的污染,即泥炭保存完好,各个指标可以真实反映泥炭的组成、性质及其形成时的环境条件。根据总有机碳含量的时间序列和不同阶段样品中的脂类分子化石的组合特征,探讨了各阶段气候和植被的演化特征。

关键词：郎木寺中全新世泥炭总有机碳脂类化合物

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