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全球气候变暖是当今世界广泛关注的重大环境问题，也是气候变化在当前的整体表现特征。普遍的观点认为全球气候变暖将导致一系列的生态环境问题，威胁社会安全以及人类的生存和可持续发展。人类的生产活动被认为是导致当前全球气候变暖的重要原因。其实在人类文明繁荣之前，地球气候系统多次出现过温暖与寒冷交替的时期，即冰期与间冰期的循环。由于地球天文轨道的周期性改变，导致地球接收到的太阳辐射总量，以及这些能量在不同纬度地区的分布，均发生周期性的变化。这些能量的变化，经过地球气候系统内部的放大机制，可能对全球气候系统造成大幅度的气候变化。例如在冰期时期，格陵兰等高纬度地区的气温比当今要低12-15℃，而全球海平面高度平均下降120-150m。我们当前所面临的气候变化，是在地球气候系统本身的自然变化周期上，叠加了人类活动影响所导致的结果。应对全球气候变化需要在控制人类活动的同时，深刻了解地球气候系统本身的变化规律，两者缺一不可。其中，加强对古气候的研究则是了解地球气候系统变化规律的重要途径。
本文以重庆武隆县芙蓉洞为主要研究场所，进行连续监测研究。探讨了大气降水-洞穴水-现代次生沉积物氧稳定同位素（以下简称氧同位素）的关系及洞穴水-现代次生沉积物碳稳定同位素（以下简称碳同位素）和微量元素含量及比值变化特征以及对现代环境的响应机制，同时探讨了碳氧稳定同位素与微量元素比值之间的联系和意义，为利用这些指标进行古气候重建提供理论参考，得出如下结论:
(1)芙蓉洞外降水氧同位素变化特征:芙蓉洞外降水的δ18O具有夏季偏轻、冬季偏重的季节变化特点，这是由于水汽来源的季节性差异以及水汽运输过程中多次凝结降水而造成;芙蓉洞外大气降水的δ18O没有体现出物理意义上的“温度效应”，同时降水量效应也不明显。芙蓉洞滴水和池水的氧同位素季节变化较为复杂，不仅池水和滴水的氧同位素在季节上没有明显的变化规律，而且同一滴水点以及不同滴水点之间的季节变化也较无规律性。芙蓉洞滴水氧同位素虽然短期内没有明显的变化规律，但是仍然能够反映当地大气降水的氧同位素特征，因此在长时间尺度上洞穴滴水氧同位素可以指示年际降水氧同位素的信号。芙蓉洞现代次生沉积物（以下简称现代沉积物）的δ18O季节变化幅度虽较小，但是表现出一定季节变化:雨季沉积期间（5月-9月），现代沉积物δ18O偏轻;旱季沉积期间（11月-次年2月）现代沉积物δ18O偏重。
(2)芙蓉洞内滴水点和池水点的DIC-δ13C表现出一定的季节变化特征:在夏季偏轻，冬季偏重。夏季（7月-9月）滴水和池水的DIC-δ13C平均值约为:-9.98‰;冬季(12月-次年2月)滴水和池水DIC-δ13C平均值约为:-9.41‰。芙蓉洞内5个滴水观测点的现代沉积物的δ13C值总体在-10.34‰～-11.38‰之间，均接近方解石从母液的重碳酸根体系中沉积出来的过程中碳同位素富集系数，即1±0.2‰。说明芙蓉洞内的现代沉积物在沉积过程中基本处于同位素平衡分馏状态。通过将芙蓉洞MP2-MP5现代沉积物的δ13C与对应点洞穴空气温度Tair(℃)、各滴水点水温Twater(℃)、洞穴pCO2、滴量(ml/min)等因素进行相关性分析，发现MP2、MP4、MP5的δ13C与滴量存在较好的相关性。说明现代沉积物的δ13C不仅受到外界环境的影响，同时也受到岩溶动力条件改变的影响。
(3)洞穴水Ca2+、Mg2+、Sr2+含量变化对一些较为特殊的降水量事件有一定的指示意义。芙蓉洞滴水Mg/Ca、Sr/Ca表现出一定季节性特征，大致具有旱季高雨季低的特点。同时，滴水的Mg/Ca、Sr/Ca具有脉冲式变化特征，推断其与外界气候变化有一定的响应关系，主要受大气降水、元素赋存状态及水动力条件的影响。但滴水点的DIC-δ13C的影响因素众多，使其变化表现出一定的复杂性。芙蓉洞滴水的δ18O季节变化不明显，更多的体现是外界大气降水的混合效应。因此要通过长期洞穴监测和深入分析研究，进一步挖掘出滴水的Mg/Ca与Sr/Ca、DIC-δ13C、δ18O深层次变化的信息。
(4)洞穴现代沉积物的δ13C、δ18O与现代沉积物的Mg/Ca具有一定相关性，同时在对现代沉积物的δ13C、δ18O和现代沉积物的Mg/Ca与众多因素的相关性分析中发现MP2、MP4、MP5的δ13C与滴量存在较好的相关性。说明现代沉积物的δ13C易受到岩溶动力条件改变的影响。现代沉积物的δ18O与上述的因素没有明显的相关性。推测现代沉积物的δ18O可能指示的是年际的降水氧同位素信号。此外MP2的Mg/Ca与降水量具有很好的相关性。说明现代沉积物的Mg/Ca对外界环境变化尤其降水量有一定的指示意义，因此可以作为研究古气候和古环境变化的的重要替代指标加以应用，同时也要加强与其他替代指标的结合加以验证，以提高古气候重建的准确性。洞穴沉积物中的Sr/Ca与现代沉积物δ13C、δ18O相关性较差，因此需要对Sr/Ca古气候的指示意义进行深入研究，寻找出其深层次的影响因素以及与δ18O、δ13C更加明确的联系和意义。