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

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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

张华生1,2殷建军2程海3,4RLawrence Edwards4林玉石2唐伟2杨会2涂林玲2王 华2潘谋成2吴夏2

（1.西南大学地理科学学院 重庆 400715；2.国土资源部/广西岩溶动力学重点实验室国际岩溶研究中心中国地质科学院岩溶地质研究所 桂林 541004；3.西安交通大学全球环境变化研究院 西安 710054；4.Department of Earth Science，University of Minnesota Minneapolis 55455）

摘 要全新世早期是太阳辐射加强、全球温度上升，并伴随着冰盖消融的重要时期，而其间发生的冷事件以及亚洲季风区的弱夏季风事件的成因一直是全新世早期研究的重点。对亚洲季风—海洋—极地联系研究有着重要的意义。通过分析湖南莲花洞LHD5石笋28个U/Th年龄和535个氧同位素数据重建了全新世亚洲季风演化特征，其中全新世早期分辨率达8年。LHD5石笋记录到YD结束时间为11 748±30 a B.P.，全新世开始于11 684±39 a B.P.，转换时间约为64年，与格陵兰gicc05记录在误差范围内一致。LHD5石笋记录到全新世早期6次弱夏季风事件，事件年龄中心点分别为11 461±34 a B.P.、10 354±36 a B.P.、9 957±25 a B.P.、9 062±36 a B.P.、8 744±23 a B.P.、8 144±24 a B.P.，其δ18O值的波动幅度分别为1.08‰、0.94‰、0.66‰、0.90‰、0.55‰、1.02‰，这些弱季风事件在亚洲季风区具有普遍的区域意义。除8.2 ka事件之外，10 ka B.P.之前的弱季风事件除了受到太阳活动的影响，还受到北大西洋IRD事件的影响，而之后更多地受到太阳活动和ITCZ南移的影响。

关键词全新世早期 弱夏季风事件 石笋 δ18O 莲花洞

0 引言

许多学者通过研究全新世早期各种地质记录，已经初步认识了全新世早期亚洲季风变化规律［1-18］。全新世早期总体呈现季风增强或强季风期［1-9］，并认为全新世早期亚洲季风增强主要受岁差驱动的太阳辐射的影响［10］，全新世早期北半球太阳辐射增强推动热带辐合（ITCZ）北移，促使亚洲季风增强［11-12］。然而，全新世早期亚洲季风在逐渐增强的趋势下存在弱季风期［5，8，13-14］，多数学者认为全新世早期千年尺度的气候振荡与北大西洋冰漂碎屑（IRD）有关［5，11-12，14-15］，将亚洲季风区千年尺度的季风变化与北半球高纬地区冰量变化联系起来，关于短时间尺度的气候波动则主要受太阳活动影响［3，5，8，16-18］。前人的研究多是覆盖整个全新世的亚洲季风演变，利用高分辨率石笋记录讨论全新世早期季风演化的研究较少，例如，杨琰等［8］利用衙门洞Y1石笋讨论了全新世早期的季风变化并认为短时间尺度的季风变化受太阳活动影响。Cai et al.［18］利用东石崖DSY09石笋讨论了中国北方全新世早期东亚季风弱季风事件，认为太阳活动与高纬冰量变化共同影响东亚季风演变。Zhang et al.［12］利用莲花洞LH2石笋讨论了整个全新世的季风演化特征，但LH2石笋底部有暗色层可能存在沉积间断，导致全新世早期石笋分辨率较低，不足以揭示全新世早期亚洲季风演变的细节特征。另外，Wang et al.［17］利用董哥洞DA石笋证实了全新世9 ka B.P.以来百年—十年尺度亚洲季风受太阳活动的影响，但是却缺少9 ka B.P.之前的全新世早期，那么全新世早期百年—十年尺度的亚洲季风变化与太阳活动又有怎样的关系？本文利用受东亚季风和印度季风共同控制的莲花洞LHD5石笋，讨论全新世早期亚洲季风演变特征。LHD5石笋在全新世早期具有平均8年的分辨率，能够更好地揭示全新世早期亚洲季风的细节特征，年代际尺度的弱季风事件有无区域意义以及弱季风事件的驱动机制，这些都是值得探讨的。

1 研究区概况

本文利用LHD5石笋重建古气候的样品，采自于湖南省龙山县莲花洞（109°32′E，29°29′N，图1），该洞位于云贵高原和湖南盆地倾斜地带，其特点为多梯级喀斯特高原。莲花洞洞口海拔455m，洞长580m，高10～20 m，宽11～36 m，围岩主要为奥陶系上统（O3）白云质灰岩。洞穴沿断裂裂隙发育，组成北东、北西走向转折的洞穴系统，底板由钙华板组成［19］。莲花洞所处地区属亚热带大陆性湿润季风气候，距离莲花洞约30 km洛塔镇现代气象资料记录，该地多年平均降雨1 694 mm，多年平均气温14.3℃。东亚季风和印度季风共同控制着当地的气候，每年4—9月主要受湿热的夏季风控制，降雨丰沛，10月至次年3月主要受西伯利亚干冷冬季风控制，降水较少。

LHD5石笋长1 252mm，呈圆锥形，底部直径151 mm，顶部直径75 mm，为文石石笋。

图1　莲花洞位置图。实心正方形代表莲花洞（109°32′E，29°29′N）位置，实心圆代表其他洞穴位置，箭头代表现代夏季风包括东亚夏季风和印度夏季风，虚线代表夏季风的北缘。Fig.1 The location of Lianhua Cave.Solid square indicates the location of Lianhua Cave（109°32′E，29°29′N），Solid circles indicate the location of other Caves.Arrows indicate generalized modern summermonsoonal winds including the East Asian and Indian summermonsoons.The dashed line represents the approximate summermonsoon limit at present.

2 分析方法

从顶部向下沿LHD5石笋生长轴采集石笋年龄样品共28个（图2）。年龄测试在美国明尼苏达大学地球科学系和西安交通大学同位素实验室完成，采用的仪器是Thermo Finnigan Neptune型多接收电感耦合等离子体质谱（MC-ICP-MS），采用的方法为230Th铀系不平衡法测定。LHD5石笋共采集535个碳氧同位素样品，1 252～900 mm每1 mm取一个样品，900mm至顶部每5 mm取一个样品。同位素样品测试在中国地质科学院岩溶地质研究所岩溶地质与资源环境测试中心完成，实验仪器为Thermo Finnigan MAT253同位素比值质谱仪，外部连接Kiel IV碳酸盐自动进样装置，实验室标准控制样多次分析的δ18O值偏差＜0.1‰，测试过程中每隔9个样品插入一个国标GBW 04405进行检验，且每个国标后为2个平行样品，平行样 δ18O的差值＜0.1‰，数据相对 VPDB给出。

3 结果

3.1 年代数据

表1及图2呈现了LHD5石笋的U、Th同位素含量和28个230Th年龄结果，覆盖年龄时段为11 918～85 a B.P.，其中11 918～8 030 a B.P.时段有13个年龄控制点，时标精度较高。LHD5石笋样品238U含量高（1 464～6 610×10-9/g·g-1），232Th含量低（0.2～2.0×10-9/g·g-1），因此测年精度高，测年误差为2～48年。

3.2 LHD5石笋δ18O记录

LHD5石笋共采集535个氧同位素样品，采用线性内插法获取氧同位素年龄，平均分辨率为22年，其中11 984～9 019 a B.P.时段分辨率为8年。图3中LHD5δ18O值变化范围为-7.82‰～-4.67‰，变幅为3.15‰，平均值为-6.61‰，δ18O值变化特征非常明显。12.0～11.75 ka B.P.δ18O值偏重，平均值为-5.18‰，11.75～11.68 ka B.P.δ18O值从-4.84‰迅速偏轻至-6.69‰，波动幅度达 1.85‰。11.68～9.0 ka B.P.δ18O值持续偏轻，9.0～7.0 ka B.P.δ18O值达到最轻，平均值为-7.26‰。11.68～8.0kaB.P.氧同.）位素持续变轻的时段内，存在6个氧同位素偏重阶段。7.0～2.8 ka B.P.氧同位素值持续偏重，2.8～0.05 ka B.P.氧同位素波动较小且偏重，平均值为-5.79‰。

图2　LHD5 230 Th年龄（a B.P.），Hendy Test取样点及生长速率Fig.2 Simpling sites of230Th dating and Hendy Test，right figure shows the almost constant growth rates of the whole LHD5

表1　LHD5石笋U，Th同位素组成和230 Th年龄Tab le 1 Isotopic com positions of U，Th and230Th dating results

图3　莲花洞LHD5，LH2石笋［12］δ18O值，与65°N与30°N太阳辐射对比图1，2，3，4，5分别代表YD事件，季风增强期，强季风期，季风减弱期，弱季风期Fig.3 A comparison of the LHD5 and LH2［12］δ18O record to the summer insolation for 65°N and 30°N 1，2，3，4，5 represent Younger Dryas event，Strengtheningmonsoon period，Strongmonsoon period，Weakeningmonsoon period，Weak monsoon period.

图4　LHD5石笋Hendy检验结果4个生长层分别是1 164mm（实心正方形），986 mm（实心圆），490mm（叉号），110 mm（实心三角形）Fig.4 LHD5 stalagm ite Hendy Test resultsfour laminaes at depth of 1 164 mm（solid squares），986 mm（solid circles），490 mm（Cross），110 mm（solid triangles）were analyzed.

3.3 Hendy Test及重现性检验

影响石笋氧同位素值的因素，包括气候因素（温度，降水）和非气候因素（动力分馏，蒸发）。Hendy［22］提出在同位素平衡分馏的情况下，石笋同位素受温度和降雨的影响，即受气候因素的影响。并提出检验石笋同位素平衡分馏的两个准则：①同一生长层δ18O值相对稳定，向外无富集现象。②同一生长层的δ18O与δ13C不相关。LHD5石笋选取4个不同的生长层，每层7个样点进行分析（图2）。从图4中看出氧同位素值比较恒定，碳同位素波动较大，碳氧的相关性不明显，表明LHD5石笋在整个全新世达到了同位素平衡分馏。此外，本文又利用近年来较为普遍的氧同位素重现性检验方法［23］，排除非气候因子的影响。利用LHD5与同一洞穴LH2石笋作重现性检验，由于LH2石笋在全新世早期分辨率较低，本文又利用山宝洞SB10、SB34石笋及董哥洞D4石笋作检验，从图5中可以看出5组氧同位素曲线对应良好，可以确认LHD5氧同位素代表气候信号。

图5　LHD5δ18O与LH2［12］，山宝洞SB43和SB10［7］，董哥洞D4［5］δ18 O值重现性检验Fig.5 The replication test ofδ18O record from stalagmite LHD5 and stalagmite LH2，SB43，SB10 from Shanbao Cave and D4 from Dongge cave

4 讨论

4.1 12.0 ka B.P.以来季风演变

亚洲季风区大量的方解石石笋记录表明，石笋δ18O值反映了夏季风的强弱变化，δ18O值偏轻代表夏季风增强，气候温暖湿润，δ18O值偏重代表夏季风减弱，气候干旱［3，8，10，17-18，24-26］。 前人对于莲花洞文石石笋δ18O值的研究也已经证实百年尺度上石笋δ18O值代表亚洲季风强度［12，19，27］，在年代际及以下尺度则反映区域降水量的变化，指示区域旱涝程度的变化［19］。

LHD5δ18O值记录了12.0 ka B.P.以来亚洲季风强度变化（图3）。LHD5δ18O值变化趋势总体上与北半球太阳辐射一致，与65°N太阳辐射的吻合程度强于30°N，主要体现在LHD5δ18O峰值与65°N太阳辐射峰值的年代差较小，尤其是7 ka B.P.以后LHD5 δ18O值的变化几乎与65°N太阳辐射一致。另外，LHD5δ18O值与亚洲季风区其他石笋δ18O值变化基本一致［3，5，7，11-12，18，28］。LHD5石笋δ18O值所反映的亚洲季风可以分为5个阶段：12.0～11.75 ka B.P.为YD事件；11.75～9.0 ka B.P.季风增强期；9.0～7.0 ka B.P.强季风期；7.0～2.8 ka B.P.季风减弱期；2.8～0.05 ka B.P.弱季风期。同时，在季风总体演化趋势上叠加了多次弱季风事件。同一洞穴LH2石笋讨论了12.5 ka B.P.以来全新世亚洲季风演变，由于LH2石笋在全新世早期可能存在沉积间断不足以揭示季风演变的细节特征，所以本文重点讨论全新世早期（12～8.0 ka B.P.）亚洲季风演变。

4.2 全新世早期（12～8.0 ka B.P.）亚洲季风演变

LHD5石笋在12～8.0 ka B.P.期间反映的亚洲季风呈逐渐增强趋势，具体又可分为3个阶段：12.0～11.75 ka B.P.为YD事件结束期；11.75～11.68 ka B.P.为季风快速增强期；11.68～8.0 ka B.P.为季风缓慢增强期。LHD5石笋只记录到YD事件的结束时间标定在11.75 ka B.P.，本文不对12.0～11.75 ka B.P.时段进行详细的讨论。

4.2.1 季风快速增强期（11.75～11.68 ka B.P.）

11.75～11.68 ka B.P.时段，LHD5石笋δ18O值从-4.84‰迅速偏轻至-6.69‰，波动幅度为1.85‰，为季风快速增强期，或YD事件向全新世转换期。多数地质记录把11.5 ka B.P.视为全新世起始点［5，8，18，24］，而具有8年分辨率的LHD5石笋记录到YD结束时间为11 748±30 a B.P.，全新世开始于11 684±39 a B.P.，转换时间约为64年，与NGRIP冰芯（11 653± 99 a B.P.）极为一致（图6），与GRIP冰芯（11 500±99 a B.P.）略有差异［29-30］，这也充分说明全新世起始点的标定受测年误差、气候代用指标或局地环境等影响［24］。另外，董哥洞（108°5′E，25°17′N）、衙门洞（107°5′E，25°29′N）石笋δ18O值增强的趋势不及LHD5石笋、NGRIP冰芯明显，这种趋势与纬度位置有关或受其他因素影响还有待进一步讨论。

图6　YD-全新世转换期LHD5石笋与格陵兰NGRIP冰芯的一致变化Fig.6 Synchronous variation ofδ18O record of NGRIP ice core and stalagmite LHD5 from YD to Early Holocence

4.2.2 季风缓慢增强期（11.68～8.0 ka B.P.）

11.68～8.0 ka B.P.时段，LHD5石笋δ18O值的波动范围为-5.83‰ ～-7.67‰，为季风缓慢增强期。LHD5石笋δ18O值在9.3 ka B.P.开始达到峰值，与亚洲季风区其他石笋记录一致。利用石笋δ18O值作为季风强度指标的亚洲季风最适宜期并未表现出穿时性，这与An的研究结论有所差异［31］，可能的原因是气候代用指标及其指标建立的基础不同。该时段LHD5石笋在季风增强的趋势上叠加了6次弱季风事件，事件中心年龄分别为11 461±34 a B.P.，10 354 ±36 a B.P.，9 957±25 a B.P.，9 062±36 a B.P.，8 744± 23 a B.P.，8 144±24 a B.P.。其中11 461±34 a B.P. 和8 144±24 a B.P.波动幅度超过1‰，其余弱季风事件波动幅度介于0.5‰～1‰之间。

LHD5石笋记录的11 461±34 a B.P.弱季风事件是全新世早期波动最大的弱季风事件，其波动幅度为1.08‰，与其记录的8 144±24 a B.P.弱季风事件的波动幅度（1.02‰）相当。11 461±34 a B.P.弱季风事件与NGRIP冰芯记录的降温事件（11 440±97 a B.P.）具有一致性（图7b），同时该时段HGS浓度增加（表示存在冰漂碎屑事件）［32］（图7c），太阳黑子数量减少（代表弱的太阳活动）［33］（图7a）。亚洲季风区衙门洞Y1石笋（图7f）、东石崖DSY09石笋［18］的弱季风事件分别记录在11.35 ka B.P.、11.3 ka B.P.，在时间上存在100年的偏差。亚洲季风区其他地质记录则不存在该弱季风事件，这就需要高分辨率地质记录进行详实的讨论。LHD5石笋记录的10 354±36 a B.P.弱季风事件，δ18O值波动幅度为0.94‰，特点为快速进入波动退出，事件持续事件约100年。该时段内太阳黑子数量明显减少（图 7a），北大西洋在 10.3 ka B.P.记录了一次冰漂碎屑事件（图7c）。亚洲季风区山宝洞石笋在这期间记录了2次连续弱季风事件（图7g），衙门洞［8］、东石崖［18］、老母洞［34］、Qunf洞［3］的弱季风事件分别记录在10.2 ka B.P.、10.3 ka B.P.、10.2 ka B.P.、10.2 ka B.P.，这说明在10.2 ka B.P.左右亚洲季风区普遍存在弱季风事件。

LHD5石笋记录的9 957±25 a B.P.弱季风事件，其δ18O值波动幅度为0.66‰，事件持续时长约100年。图7中该时段太阳活动有一次较小的减弱期，NGRIP冰芯在9.84 ka B.P.存在一次较小的降温事件，东石崖DSY09石笋在9.9 ka B.P.存在一次明显的弱季风事件［18］，其他地质记录的代用指标波动较小或不存在该事件。LHD5石笋记录的9 062±36 a B.P.弱季风事件δ18O值波动幅度为0.9‰，是一次比较强烈的弱季风事件，图7中该时段太阳黑子数量减少，NGRIP冰芯在9 040±64 a B.P.也存在一次波动较小的降温事件，其显著降温事件发生在9 260± 30 a B.P.，时间偏差较大。Rasmussen et al.［35］通过分析格陵兰DYE-3，GRIP，NGRIP冰芯，得到9.35～9.24 ka B.P.降温事件。Bond et al.［36］证实北大西洋在9.4 ka B.P.存在冰漂碎屑事件，王宁练在古里雅冰芯中也发现 9.4 ka B.P.冷事件［37］。亚洲季风区董哥洞［5］、衙门洞［8］、山宝洞［7］、东石崖［18］、Qunf洞［3］都在9.3～9.2 ka B.P.存在弱季风事件，足以说明在9.3 ～9.2 ka B.P.期间冷干事件发生区域是大范围的。且董哥洞D4石笋和Qunf洞Q5石笋的9.3 ka B.P.弱季风事件强度大于其8.2 ka B.P.事件［3，5］，并认为9.3 ka B.P.弱季风事件受北大西洋冰漂碎屑事件的影响。LHD5石笋在该时段没有记录到明显的弱季风事件，原因可能是受测年误差或局地气候的影响。LHD5石笋记录的8 744±23 a B.P.弱季风事件δ18O值波动幅度为0.55‰，与NGRIP冰芯降温事件，弱的太阳活动具有一致性，只是各种指标的波动较小。Cariaco盆地在这期间记录到一次较强的降水减少事件。亚洲季风区山宝洞石笋及湖光岩玛珥湖记录到8.6 ka B.P.弱季风事件［14，38］，其他地质记录在该时间段内不存在弱季风事件。

LHD5石笋记录的8.2 ka B.P.弱季风事件突变于8 144±24 a B.P.，波动幅度为1.02‰。该时段正好处于弱的太阳活动期（图7a），NGRIP冰芯降温事件记录在8 200±30 a B.P.（图7b），亚洲季风区大多数地质记录也识别到8.2 ka弱季风事件［3-5，8，12-14］。关于8.2 ka B.P.事件起止时间，内部结构特征的讨论已有一定的认识，Cheng［39］利用亚洲季风区和南美季风区高分辨率的石笋记录及格陵兰冰芯记录证实8.2 ka B.P.事件发生具有同步性，8.2 ka B.P.事件由8.21ka B.P.（持续时间70年）和8.06 ka B.P.（持续时间20年）事件构成，且8.2 ka B.P.事件时亚洲季风表现为弱季风而南美季风为强季风。LHD5石笋δ18O波动幅度为1.02‰，与亚洲季风区的Qunf洞Q5石笋［3］，董哥洞DA、D4石笋记录一致［5，17］，但小于和尚洞HS4石笋及老母洞LM2石笋的波动幅度［28，34，40］。

图7　全新世早期LHD5石笋δ18 O记录与其他地质记录对比a.太阳黑子数量［33］；b.格陵兰NGRIPδ18O记录［29-30］；c.北大西洋赤铁矿浓度（％）［32］；d.Cariaco盆地钛浓［46］；e.董哥洞D4δ18O记录［5］；f.衙门洞Y1与和尚洞HS4δ18O记录［8，28］；g.山宝洞SB43 与SB10δ18O记录［7，14］；h.LHD5δ18O记录。Fig.7 A comparison of the LHD5 record from Lianhua Cave and other record in Early Holocenea.Sunspotnumber［33］；b.Greenland NGRIP ice coreδ18O record［29-30］；c.Hematite stained grains（％）from The North Atlantic Ocean［32］；d.Titanium（％）data from Cariaco Basin［46］；e.Dongge cave D4 stalagmite δ18O records［5］；f.Yamen cave Y1 stalagmite and Heshang cave HS4δ18O records［8，28］；g.Shanbao cave SB43 and SB10 stalagmiteδ18O records［7，14］；h.LHD5 stalagmiteδ18O records.

以上讨论得出，全新世早期LHD5石笋记录的弱季风事件与NGRIP冰芯记录的降温事件一一对应，整个演变趋势也极为一致，与弱的太阳活动也基本对应。LHD5石笋记录的弱季风事件在亚洲季风区其他记录中基本都存在，说明其记录的弱季风事件具有区域意义。另外，这些弱季风（降温）事件在年龄或指标波动幅度上存在差异，例如，图3中LHD5石笋在全新世早期记录的6次弱夏季风事件显示的δ18O值均比现今气候环境记录的 δ18O值（-5.8‰～-6.2‰）偏轻0.4‰左后；而图5中，董哥洞D4石笋在全新世早期记录的弱夏季风事件所显示的δ18O值均比现今气候环境记录的δ18O值偏重0.2‰～0.4‰。原因可能是莲花洞现今气候受太平洋近源水影响较大导致δ18O值偏重［41］，而董哥洞在整个全新世受印度洋水汽影响［42］。另外，通过分析亚洲季风区所报道的石笋记录［3，7，12，14］只有董哥洞D4石笋在全新世早期记录的弱夏季风事件的δ18O值比现今气候环境记录的δ18O值偏重，其原因则可能是受局地气候或其他因素影响。

5 全新世早期亚洲季风机制讨论

全新世早期LHD5石笋记录的亚洲季风呈逐渐增强的趋势，与北半球太阳辐射一致，两者的关系也得到前人的证实［4-5，10，17，24-25］。 然而，LHD5石笋记录的季风最强盛期出现在9～7 ka B.P.，滞后于太阳辐射峰值约2 ka（图3），7 ka B.P.以后二者则呈现一致性变化。另外，LHD5石笋与NGRIP冰芯在全新世早期变化趋势一致，尤其是在YD事件向全新世转换期间，表明全新世早期高纬冰盖对亚洲季风变化的影响占主导地位，中晚全新世冰盖基本消融，太阳辐射对亚洲季风的变化才开始起主导作用［5］。

气候变化既要研究极地冰盖对地球表面冷热变化的影响，也要研究包括季风在内的热带过程，探索低纬的水文循环［43］。通过遥感观测对季风的新认识：季风是热带辐合带 （ITCZ）季节性迁移的表现［44］。亚洲季风具有岁差尺度（19～23 ka）的周期变化［10，41］，那么季风的岁差周期也就表现为ITCZ的南北位移［45］。委内瑞拉Cariaco盆地（10°43′N，65° 10′W）是研究ITCZ移动很好的地点，Huag［46］在研究Cariaco盆地沉积物时发现10.5～5.4 ka B.P.时段Ti 和Fe的浓度最高，说明该时段降雨多。LHD5石笋δ18O值与其 Ti浓度变化一致性表明亚洲季风与ITCZ密切相关，即岁差使得全新世早期北半球太阳辐射增强，推动ITCZ北移，导致亚洲夏季风增强。Baker［47］对秘鲁南部喀喀湖沉积物研究表明在4.0～2.4 ka B.P.降水多，巴西南部Botuverá洞石笋记录表明全新世早期降水少，6 ka B.P.以后降水增加［48］，LHD5石笋与巴西南部石笋δ18O值呈 “see-saw”关系，证明了在轨道尺度上南北半球低纬季风区共同受到热带辐合带（ITCZ）的影响［7，48］，这种关系也得到了亚洲季风区其他地质记录的证实［5，7］。

全新世早期LHD5石笋与NGRIP冰芯不仅在总趋势上一致，在谷峰值的波动上也一一对应，说明LHD5石笋记录的弱季风事件在百年—十年尺度上受高纬冰量变化的影响。Teller et al.［49］发现全新世早期Agassiz湖发生10次淡水爆发事件，LHD5记录的10 354±36 a B.P.，9 957±25 a B.P.，9 062±36 a B.P.弱季风事件与其中的3次淡水爆发事件对应，LHD5支持了全新世早期气候波动与淡水爆发有关［50-51］。LHD5记录的8 144±24 a B.P.弱季风事件非常接近8.2 ka B.P.事件，关于驱动8.2 ka B.P.事件的机制有学者认为受太阳活动影响［16-17］，然而太阳活动并不能很好的解释亚洲季风与南美季风反相位的关系，Cheng［39］认为8.2 ka B.P.事件由Agassiz和Ojibway湖淡水释放造成，大量淡水通过哈德逊湾注入北大西洋导致北大西洋经向环流（AMOC）减弱，推动热带辐合带的南移，减弱亚洲季风强度［48］。此外，由于8.2 ka B.P.事件亦处于弱的太阳活动期（图7a），本文认为LHD5石笋8.2 ka B.P.事件受太阳活动和Agassiz 和Ojibway湖淡水释放共同影响。然而，Rohling［52］指出由于北大西洋淡水注入要早于亚洲季风区8.2 ka B.P.事件，并不支持淡水注入是造成8.2 ka B.P.事件的原因。Liu［40］则指出亚洲季风区8.2 ka B.P.事件与北大西洋地区的遥相关关系，是由快速的大气传输造成的。Magny［53］在研究全新世早期的气候波动时将太阳活动和淡水爆发结合起来进行讨论，为研究全新世早期的气候振荡提供了新思路。Solanki［33］指出太阳黑子反映太阳活动强度，太阳黑子数量多，太阳活动强，反之亦然。图7中LHD5石笋在10 354± 36 a B.P.，9 062±36 a B.P.，8 144±24 a B.P.发生弱季风事件时都对应着太阳黑子的低值，即与弱的太阳活动相对应，说明全新早期LHD5石笋记录的弱季风事件在一定程度上受到太阳活动的影响。

为进一步分析太阳活动对亚洲季风的影响，采用REDFIT38软件对LHD5石笋δ18O值进行功率谱分析（图8）。在95％置信度水平下通过红噪声检验的周期主要有88 a，80 a，59 a，31 a，27 a，23 a，20 a，19 a，17 a。88 a周期为太阳活动的Gleissberg周期，LHD5石笋检验出的80 a周期与董歌洞D4石笋的81 a周期非常接近［5］。59 a周期亦反映太阳活动周期［3］，Agnihotri et al.［54］的研究表明，60 a的太阳周期直接控制了印度夏季风强度的变化。31 a周期接近树轮记录的14C活动周期，在先前石笋研究中也有发现［8，17］。23 a，20 a，19 a，17 a周期接近太阳太阳活动22 a的双海尔周期［8，55］，Cai et al.［56］在研究九仙洞石笋也发现明显的23 a周期，Cai etal.对东石崖洞DSY09石笋［18］及Dykoski对董歌洞D4石笋［5］的研究中分别发现20 a和19 a周期。从以上分析可知LHD5石笋所反映的亚洲季风不仅在轨道尺度受太阳辐射控制，在百年—十年尺度也要受到太阳活动的影响。

图8　LHD5石笋功率谱分析图Fig.8 Power spectral analysis of LHD5 stalagmite

6 结论

通过分析湖南龙山县莲花洞LHD5石笋δ18O记录得到以下结论：

（1）LHD5石笋记录的全新世早期亚洲季风呈逐渐增强的趋势，对比研究表明亚洲季风在全新世早期相位具有一致性，主要受北半球太阳辐射的增强推动热带辐合带（ITCZ）北移影响。LHD5石笋记录的YD结束时间为11 748±30 a B.P.，全新世开始于11 684±39 a B.P.，与亚洲季风区大多地质记录略有差异，转换时间约为64年，与格陵兰gicc05记录在误差范围内一致。全新世早期LHD5石笋记录的弱季风事件与NGRIP冰芯记录的降温事件一一对应，整个演变趋势也极为一致，表明亚洲季风与高纬气候变化密切相关。

（2）全新世早期LHD5石笋记录的6次弱季风事件，11 461±34 a B.P.（1.08‰）弱季风事件δ18O值波动幅度与8 144±24 a B.P.（1.02‰）弱季风事件相当，10 354±36 a B.P.、9 957±25 a B.P.、9 062±36 a B.P.弱季风事件时长约100年，且10 354±36 a B.P.弱季风事件的特点为快速进入，波动退出。8 744±23 a B.P.弱季风事件δ18O值波动幅度最小，且只有少数地质记录识别到该弱季风事件。通过对比发现这些弱季风事件在测年误差范围内具有区域意义，除8.2 ka事件之外，10 ka B.P.之前的弱季风事件除了受到太阳活动的影响，还受到北大西洋IRD事件的影响，而之后更多地受到太阳活动和ITCZ南移的影响。

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Discussion about the M echanism of the W eak Summer M onsoon Events during the Early Holocence：A case study of precisely dated stalagm ite record from Lianhua Cave，Hunan province，China

ZHANG HuaSheng1，2YIN JianJun2CHENG Hai3，4R Lawrence Edwards4LIN YuShi2TANGWei2YANG Hui2TU LinLing2WANG Hua2PAN MouCheng2WU Xia2
（1.School of Geographical Sciences，Southwest University，Chongqing 400715，China；2.Key Laboratory of Karst Dynam ics，M LR&Guangxi；International Research Center on Karst；Institute of Karst Geology，CAGS，Guilin 541004，China；3.Institute of G lobal Environmental Change，Xi'an Jiaotong University，Xi'an 710054，China；4.Department of Earth Science，University of M innesota，M inneapolis 55455，USA）

Abstract：The Early Holocene is an important period of Solar radiation strengthening，globalwarming and along with ice sheetsmelting.The cause of the colder events and the weaker summermonsoon in the Asian monsoon region during the Early Holocene has always been the focus of research.Ithas important significance for the study of the linksamong the Asianmonsoon，ocean and polar regions.Based on 28 U/Th dates and 535 oxygen isotopic data of stalagmite LHD5 from Lianhua Cave，Hunan province，China，a Holocene Asian monsoon evolution record was reconstructed，and the average resolution is8 year in the Early Holocene.From the LHD5 stalagmite record，the end of Younger Dryas was at 11 748±30 a B.P.，the startof the Holocene was at11 684±39 a B.P.，and the conversion time is about 64 years，which is consistentwith the recordsof the gicc05 ice core from Greenland in the error range.The centralage of the six weak summermonsoon eventswere at11 461±34 a B.P.（1.08‰），10 354±36 a B.P.（0.94‰），9 957±25 a B.P.（0.66‰），9 062±36 a B.P.（0.90‰），8 744±23 a B.P.（0.55‰）and 8 144±24 a B.P.（1.02‰）in the record of the stalagmite LHD5 during the Early Holocene，respectively.These weaker summermonsoon events in the A-sianmonsoon region have a common regional significance.In addition to the 8.2 ka event，the weaker summermonsoon events before 10 ka B.P.were notonly affected by the summer insolation but also by the ice-rafted debris（IRD）events in the North Atlantic，but the following weak summermonsoon events were mostly influenced by solar activity and the southward migration of themean position of the Inter-Tropical Convergence Zone.

Key words：Early Holocene；weak summermonsoon events；stalagmite；δ18O；Lianhua cave

第一作者简介张华生 男 1988年出生 硕士 石笋古气候研究 E-mail：peanutzhs@163.com

通讯作者殷建军 男 助理研究员 E-mail：david1985＿2005@163.com

中图分类号P532

文献标识码A

文章编号：1000-0550（2016）02-0281-11

doi：10.14027/j.cnki.cjxb.2016.02.007

收稿日期：2015-07-06；收修改稿日期：2015-08-03

基金项目：中国地质科学院基本科研业务费项目（YWF201414）；岩溶地质研究所基本科研业务费项目（2014025，201319）；中国地质调查局地调项目（12120113006700）［Foundation：Fundamental Research Fund of Chinese Academy of Geological Science，No.YWF201414；Fundamental Research Fund of Institute of Karst Geology，China Geological Survey，No.2014025，201319；China Geological Survey Project，No. 12120113006700］