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地球科学部

    我国学者在重建大气Δ14C方面取得重要进展

    日期 2018-12-21   来源:地球科学部   作者:刘羽  【 】   【打印】   【关闭

      在国家自然科学基金项目(项目编号:41888101、41731174、4157020432、41561144003)等资助下,西安交通大学程海教授团队与美国明尼苏达大学R. Lawrence Edwards、加州大学欧文分校John Southon等研究人员合作,在重建大气Δ14C变化历史方面取得重要进展。研究成果以Atmospheric 14C/12C changes during the last glacial period from Hulu Cave(葫芦洞石笋记录的末次冰期大气14C/12C变化)为题,于2018年12月14日在《Science》(《科学》)杂志上发表。论文链接http://science.sciencemag.org/content/362/6420/1293。

      运用14C方法测年需要知道被测样品形成时大气或海洋的14C浓度(Δ14C:相对于1890年树木的14C),从而对14C年龄进行校正,被测样品14C年龄在未经过校正前尚不是样品形成的真实年龄。为此,国际上专门成立了国际工作组(International Calibration 1998、2004、2009和2013)来不断提高14C年代校正曲线的精度和准确度。目前,以树轮工作为主建立了约1.4万年以来的高精度和高分辨率的14C年代校正曲线,但对于更老时段的14C年代校正仍存在较大不确定性。

      程海教授研究团队利用中国南京葫芦洞的两支石笋首次将石笋Δ14C记录拓展至过去5.4万年,涵盖了14C测年方法的整个年龄范围,提供了一条高精度、高分辨率和最长尺度的Δ14C变化记录;首次建立了过去5.4万年以来高精度的14C和230Th年龄对应关系,是该领域具有里程碑意义的新进展;在14C年龄校正到绝对日历年龄方面,以及全球变化、考古、大气-海洋碳循环等研究领域具有重要意义;同时也大大提高了17年前就已经蜚声中外的葫芦洞石笋氧同位素记录的分辨率和230Th年代的精准度,为全球变化研究提供了一个精准的过去5.4万年以来的年代学标尺。

      该Δ14C记录位于International Calibration 13 (IntCal 13)所采用的基本数据变化范围的中间值附近,具有很高的可信度(如图所示)。对于老于30 ka BP的时段,新葫芦洞Δ14C记录与IntCal13有一定不同。本研究进一步证实了Δ14C的千年尺度变化主要受地磁场控制,例如两次著名的古地磁变弱事件(Mono Lake Excursion和Laschamp Event)均造成了Δ14C的异常高值。除此之外,还发现千年尺度气候变化引起的碳循环变化也会影响Δ14C变化。研究认为,25-11 ka BP期间Δ14C值长期减小的变化趋势很可能与海洋通风逐渐增强有关,但是仍需要未来更深入的研究。

    图. 葫芦洞石笋Δ14C记录与IntCal13的Δ14C记录对比图

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