石笋是洞穴次生碳酸盐的一种,是由含Ca2+和HCO3-的洞穴滴水滴到洞穴地面后,水中碳酸钙在一定条件下过饱和析出,经年复一年沉积形成。石笋是古气候研究的重要地质材料之一,其优势在于空间分布广、适合U-Th和U-Pb精确定年、气候代用指标丰富、记录较连续、时间跨度较大、相互对比性强和采样成本低等，以上有利因素使得洞穴石笋在全球气候变化研究领域有着不可替代的重要作用（程海等，2019）。传统研究中主要依靠石笋中碳氧同位素等技术手段，最近一项新的研究指出石笋颜色中的红度与古气候变化同样存在一定联系（图1），相关研究成果发表在最新一期Quaternary International上。
图1 西班牙北部Goikoetxe洞穴中红色石笋
来自西班牙的V. Martínez-Pillado及其团队选取西班牙北部Goikoetxe洞穴中不同色泽的石笋（图2），利用X射线荧光光谱仪、紫外发光、拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱等岩石学分析方法，查明了石笋形成过程中洞穴上覆沉积物的有机质是红层形成的主要原因。
图2 不同色泽的石笋，其中Moreno为红色石笋
研究表明，这些石笋中红色沉积的洞穴外普遍发育有厚层的土壤层和良好的植被状态。在适宜的气候条件下，土壤层中的腐殖酸和富里酸等有机质随雨水冲刷而成。与此同时，研究者查明了石笋中红度值受有机质含量多少而形成的不同旋回，而这种周期性变化与洞穴周边的气候环境变迁密切相关。在此基础上，研究者结合石笋测年结果，获取了洞穴周边区域内距今近5000-7000年古气候变迁历史（图3）。
图3 基于Moreno石笋的亮度（黑线）和红度（红线）重建古气候变迁历史
该项研究成果丰富了石笋在高精度古气候重建中的指标应用成果，为研究年季尺度下高精度气候演化历史提供了新的方法，具有重要的应用潜力。上述研究成果发表在最新一期的Quaternary International上，详情请点击下方阅读原文，查阅文章。
参考资料：
1.V. Martínez-Pillado et al. The red coloration of Goikoetxe Cave's speleothems (Busturia, Spain): An indicator of paleoclimatic changes, Quaternary International (2020). DOI: 10.1016/j.quaint.2020.04.006
2. 程海等.中国石笋古气候研究的回顾与展望,中国科学(地球科学).2019,49(10):1565-1589.
3. CENIEH, Possible relationship between the red color of stalagmites and paleoclimatic changes, Phys.org. https://phys.org/news/2020-04-relationship-red-stalagmites-paleoclimatic.html (accessed April. 19, 2020).
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