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西安交大程海教授团队最新研究成果在《Science》上刊发


2018-12-14

1214日,《Science》杂志刊登了西安交通大学全球环境变化研究院程海教授等的最新研究成果——葫芦洞石笋记录的末次冰期大气14C/12C变化(Atmospheric 14C/12C changes during the last glacial period from Hulu Cave)。

该研究成果提供了一条高精度、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14C230Th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精准的过去5.4万年以来的年代学标尺。

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 1998200420092013)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。

 

本研究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。该记录位于International Calibration (IntCal13)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。对于老于30 ka BP的时段,新葫芦洞Δ14C记录与IntCal13有一定不同(见附图)。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 ExcursionLaschamp 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。

程海教授是该文章的第一作者,西安交通大学为第一作者单位。该研究得到了中国国家自然科学基金、美国国家自然科学基金等项目资助以及全球环境变化研究院院级大型仪器设备共享平台的支持。

论文链接:http://science.sciencemag.org/content/362/6420/1293