科学家是怎样发现石花洞石笋会“说话”的

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  人类用仪器观测温度不超过400年。要想知道更长时间地球的温度变化,就只能采用自然物的生长年轮或沉积年层重建的温度来代替。人们不禁要问:科学家是怎样发现石笋会“说话”的?

石花洞石笋

  像树轮、冰芯等一样,洞穴化学沉积物也能记录气候变化。

科学家是怎样发现石花洞石笋会“说话”的

  人们不禁要问:科学家是怎样发现石笋会“说话”的?

  早在1960年,一位美国科学家就采用碳14定年方法证实了溶洞中比较厚的钙板堆积层是年生长层。不过,影响钙板厚度变化的因素太多,难以用来解释古气候变化。而滴水形成的石笋就具有这种潜力。但首先需要在石笋中找到年生长层。当时,碳14定年方法对每年沉积量很小的石笋来说,进行如此精细的研究还很困难。

  1993年,一位英国科学家采用热电离质谱仪对采自英国的一个石笋进行了铀系定年和微生长层计数对比,确认了这个石笋的生长层是年生长层。

科学家是怎样发现石花洞石笋会“说话”的

  我国著名的第四纪地质学家和环境地质学家刘东生院士早在20世纪80年代就注意到洞穴沉积物的古气候研究价值。在他的指导下,中国有了第一批专门从事高分辨率石笋古气候定量重建的硕士、博士和博士后研究人员。1995年所发现的首例北京石花洞石笋微层,就是刘东生院士领导下的研究小组的研究成果。

  人类用仪器观测并记录温度不超过400年。要想知道更长时间地球大气的温度变化,就只能采用自然物的生长年轮如树木年轮或沉积年层如石笋年层重建的温度来代替,所以也叫“代用温度记录”。

  据介绍,从网上公开的数据看,现在世界上分辨率达到年、超过2500年长度的“温度代用记录”有三个:第一是来自西伯利亚的4000年树轮温度记录,第二是来自塔斯马尼亚岛的3600年树轮温度记录,第三就是北京石花洞的2650年石笋温度记录。石花洞的石笋温度记录成为世界上最长的石笋逐年温度记录,也是中国最长的逐年温度记录。

石花洞石笋成“千年温度计”

  自春秋战国以来2650年间北京夏季温度,逐年记录在石花洞的一块石笋里。石笋记载的温度显示,北京地区气温自1600年来呈现上升趋势,这和国家气象局的结论不谋而合。有关专家昨天告诉记者,这是迄今为止我国最长的逐年温度记录,也是世界上最长的石笋逐年温度记录。

科学家是怎样发现石花洞石笋会“说话”的

  北京石花洞是我国北方最宏大、沉积类型最丰富的岩溶洞穴,它在六七千万年前发育形成。洞穴内岩壁的水中含有石灰岩等物质,经过化学反应,飞溅水形成了石花、石珊瑚、石葡萄等;渗透水形成了石瘤、石盾;滴水形成了石笋、石钟乳、石柱等;流水形成了石梯田、石坝等。而这一切的形成至少要上万年的历史。

  1995年来,房山区石花洞景区管委会约请并配合中国科学院地质与地球物理研究所、美国明尼苏达大学以及北京市地质调查院等研究单位的有关专家,在石花洞开展了洞穴石笋气候记录和洞穴环境变化的长期研究。

科学家是怎样发现石花洞石笋会“说话”的

  专家们在石花洞取得一根将近20厘米高的圆柱体石笋,将石笋切开并磨制成薄片后,在显微镜下用普通透射光观察,发现石笋有如同树木年轮一样清晰的生长层,连续的层序仿佛是一部没有断代的编年史书。这是我国发现的第一例石笋生长层。由于石笋年层能够直观地告诉我们年代,因此可以形象地称之为“时钟”。

  有了石笋年层这个天然时钟,就能知道过去某个气候事件发生的确切年代。科研小组把石笋研究数据与气象记录数据进行比对,建立起一个转换方程,按这个方程推算更远年代的气候状况,这样,用石笋年层厚度序列定量,便重建了北京城2650年来的夏季气温曲线。

昊恒
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