近年来极端气候事件的频发引起了人类对气候环境的关注。气候环境学者对古气候古环境的研究和重建越来越重视,通过对过去地球环境变化的研究来扩展现代气候规律研究的基本面,在历史中找寻相似点,从而为预测未来气候变化提供更多的有用信息。因此,提高古气候重建的分辨率,探寻新的古气候载体,更好的对古气候资料进行解读成为了当前古气候研究的热点和重点。本论文重点关注西沙地区中晚全新世古气候的重建。以砗磲为载体,通过其壳体碳酸盐地球化学指标重建全新世南海地区不连续的厄尔尼诺南方涛动(ENSO)、海表面温度(SST)等变化序列,研究南海地区全新世中晚期的温度,季节性和极端气候事件的变化特征;分析人类活动对海洋碳循环的影响。推动砗磲壳体在气候变化和全球碳循环研究中的应用。1、南海砗磲氧同位素记录反映的中晚全新世ENSO变化现代ENSO是太平洋上重要的气候系统,其一举一动会导致全球的气候变化。中国南海位于热带西太平洋,受ENSO活动影响较大。我们通过采自南海西沙的现代砗磲的高分辨率氧同位素分析研究,砗磲这一双壳类生物碳酸盐被证明可以作为反映ENSO变化的载体。由此,利用四个全新世中晚期砗磲重建出中晚全新世南海地区不同时间段的不连续高分辨率ENSO信息。分析表明在南海地区的四个不同时间段,ENSO和季节性变化表现各有不同。距今2.55ka前后、4.16ka前后表现为ENSO变化与现代近似,距今6.72ka前后表现为比现代ENSO更为活跃活跃期,而距今6.05ka前后为相对ENSO不活跃期。我们也分析了这几个时间段的季节性变化。这一工作也提供了南海地区古ENSO变化的重要信息,为进一步分析全球ENSO的历史变迁提供了基础。2、砗磲Sr/Ca比值记录的中晚全新世南海SST变化我们通过对采自南海西沙的十个砗磲进行了高分辨率的Sr/Ca比值分析。结果显示这些砗磲均有较好的年周期性,经过年代标定调整后的砗磲Sr/Ca序列通过我们之前研究得到的温盐方程,按不同的种属重建出了十段月分辨率的南海SST数据。在冬季和最低SST月份确定的情况下,各砗磲的夏季时间段和最高SST月份都有所变化,显示在中晚全新世的不同时期冬夏两季的相位差和幅度都有所变化,现代和2.305ka附近季节温差大而2.55ka和6.72ka附近温差小,近似可以推断出相对暖期主要体现在冬季温度高而相对冷期主要体现在夏季温度低。而对于过去近七千年的中晚全新世来说,总体的SST变化趋势是自全新世大暖期以来到现代,SST总体下降,但也有不少温度波动,可能体现出部分极端气候事件的影响。这一研究工作提供了南海过去七千年的一个初步的SST重建记录,为今后进一步研究全球的全新世温度变化提供了基础。3、砗磲碳同位素记录的南海气候和人类活动信息Suess效应是指工业革命以来人类利用更多来自化石燃料的同位素值更轻的碳同位素使得δ13C逐年降低的现象。而西沙地区离陆地较近,能够很明显的对Suess效应作出响应。我们对采自南海西沙的五个砗磲进行了高分辨的δ13C分析,并利用AMS14C定年测试的同时获取了五十余个单个砗磲的δ13C数据。结果表明在中晚全新世,砗磲的δ13C整体在波动中下降,而现代砗磲受到Suess效应的影响有着更为明显的碳同位素负偏。通过对比冰心中获取的大气CO2浓度和δ13C变化,更能说明Suess效应对近代海洋碳循环的重要影响。结合相关文献我们可以获得砗磲δ13C与海水溶解无机碳(DIC)的δ13C的相关经验关系,但具体系数还需要更多实验确定才能更好的进行定量运用。本研究为今后更好利用砗磲碳同位素探讨过去大气CO2变化和海洋碳循环提供了一些前期条件。