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中美合作研究成果挑战国际上遵循38年的Hendy准则

  中美合作研究的挑战国际上遵循38年的亨迪指导方针

  最近,中国科学院地球化学研究所研究员刘在华及其在爱荷华大学多拉乐研究所的同事们发表了他们的最新研究成果。两位科学家建议使用重现性标准(即两个或两个以上的洞穴石笋具有相同的同位素记录)来测试是否在同位素平衡下沉积石笋以确定洞穴石笋古气候重建的适宜性(只有达到同位素平衡的钟乳石才能使用古气候重建)。本文利用同位素理论和大量的实验数据证明,只有在没有动力学过程和蒸发过程(即同位素平衡)的情况下,两个或更多石笋的同位素记录才是可重现的。因此,重复性试验是排除动态过程和蒸发过程以确保同位素平衡条件的最有效的规则。这项研究挑战了已经在国际上采用了38年的“亨迪准则”。这篇论文最近发表在第一期“洞穴和岩溶研究”杂志上,这是一本关于洞穴和岩溶科学的国际学术期刊。几十年来,石笋稳定的氧和碳同位素组成被确定为过去气候变化的重要环境指标。对于达到同位素平衡的石笋,氧稳定同位素组成(δ18O)的变化直接反映了洞穴温度的变化和大气降水的δ18O变化。石笋稳定碳同位素组成(δ13C)起源于基岩,大气CO2和土壤CO2,而土壤CO2与气候影响上覆植被有关。因此,石笋的δ18O和δ13C都有可能反映气候变化。然而,一些局部过程可能会改变石笋的δ18O和δ13C值,以掩盖主要的气候变化信息,包括动态过程,包括在非同位素平衡条件下的石笋沉积和蒸发过程,包括地表或近地表水蒸发。事实上,没有绝对有效的方法来检验上述过程的存在。然而,38年前Hendy博士提出的Hendy标准已被世界各地的古气候研究者广泛使用,以评估石笋矿床是否达到了同位素平衡。然而,当应用这一标准时,许多研究人员发现Hendy的第一条规则(即δ18O值应该与石笋的相同层次一致)不能有效地检验是否达到了同位素平衡。因为从理论上讲,石笋中心的同位素平衡很可能发生在同位素不平衡动态分馏的石笋边缘,同一层次的概念观念在实践和理论上都是有问题的。第二个标准(也就是说,石笋δ18O和δ13C之间没有相关性)是洞穴沉积物的δ13C值与气候变化无关。事实上,气候是土壤生产力和植被类型的主要控制因子,因此洞穴石笋的δ13C值应该与气候有关。因此,“亨迪准则”第2条不是所有同位素均衡沉积的必要条件。这项研究发现了两位中美科学家的发现,受到了国际评论界权威专家的高度评价。审稿人认为,这篇文章对于当今世界蓬勃发展的石笋气候研究是及时和创新的。点击

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