标题：成大教授论文跃登国际期刊Nature杂志 亮眼 【本报讯】国内一年刊载於国际期刊自然《Nature》杂志之论文总篇数不及十篇，而国立 成功大学地球动力系统研究中心博士後研究员、亦为中国科学院广州地球化学研究所研究 员周厚云的一篇"湖光岩沉积物中的钛（Ti）指示冬季季风吗？（Lake Titanium Records the Winter Monsoon?）"研究论文，不仅推翻刊载於2007年1月「自然《Nature》」杂志 德国学者Yancheva et al. 的"间热带合区对东亚季风之影响（Influence of the intertropical convergence zone on the East Asian monsoon）"的论点，更深获 《Nature》杂志编辑部高度激赏与肯定，跃登2007年11月出刊的《Nature》杂志上，殊属 不易，显示成功大学教授之研究水平已达国际一流水准。 德国学者Yancheva et al.发表於2007年1月《Nature》杂志之"间热带合区对东亚季风之 影响（Influence of the intertropical convergence zone on the East Asian monsoon ）"文章，发现湖泊沈积物的钛浓度是反应中国历代盛衰及玛雅文化的变迁历史，期间雨水 丰沛期国力强盛，社会富饶，乾旱期则多战乱，主要原因是受冬季季风影响。不过，国立 成功大学地球动力系统研究中心博士後研究员周厚云的"湖光岩沉积物中的钛指示冬季季风 吗？（Lake Titanium Records the Winter Monsoon?）"研究却发现钛的来源是受湖泊水 文控制的，与冬季季风强弱并无直接关连性。 随着亚洲夏季季风可以应用洞穴沉积物进行精确的定年和高精度重建，研究古气候的科学 家於是开始探讨在类似的定年水准和时间解析度上重建亚洲冬季风。德国学者Yancheva et al.发表於2007年1月「自然《Nature》」文章中尝试应用华南沿海湖光岩湖泊沉积物 中的钛含量高精度重建最近16000年以来的冬季风演化，说明中国历代盛衰受冬季季风影 响。不过，国立成功大学地球动力系统研究中心博士後研究员周厚云"湖光岩沉积物中的 钛指示冬季季风吗？（Lake Titanium Records the Winter Monsoon?）的研究发现湖光 岩中的钛应该主要来自湖泊流域，沉积物中的钛含量可能与湖泊水文变化有关，由钛通量 计算及其他地球化学证据推翻了德国学者Yancheva et al的论点，是古气候科学研究的新 发现。 德国学者Yancheva et al.认为由於湖泊流域面积很小，加上湖泊周围分布有浓密的植被 ，因此湖泊中来自流域的钛应该很少，湖泊沉积物中的钛应该主要是风力从遥远的中国北 方乾旱区搬运而来。然而实实上，华南沿海由於高温多雨，风化和侵蚀都相当强烈，而且 湖光岩周围边坡都很陡，湖泊周围又有大量的火山碎屑岩和火山灰分布，这些都有利於周 围湖岸的表面侵蚀和物质输入湖泊。湖泊中发现的砂质沉积物就是流域物质被侵蚀进入湖 泊堆积的强有力证据，而且这得到邻近的田洋玛尔湖和海南北部双池玛尔湖沉积记录的支 援。这些粗颗粒的沉积物显示：在华南沿海的玛尔湖中，普遍存在附近流域陆源物质被侵 蚀进入湖泊的现象。在湖光岩流域中主要发育的是玄武岩、火山碎屑岩及其风化红土，它 们具有较高的钛含量(表 1)，因此也应该是该湖泊沉积物中钛的重要来源。 更为重要的是，湖光岩记录到的进入湖泊的岩石碎屑通量在全新世和冰期时分别达到5-10 和10-20 mg cm-2 yr-1，这些通量太高，难以用风力搬运的机制解释。虽然德国学者 Yancheva et al. (2007年1月)提出这些通量与估算的华南沿海现代粉尘通量4.6 mg cm-2 yr-1相当，但考虑到华南沿海现代大气粉尘含量及粉尘沉降速率，4.6 mg cm-2 yr-1这一数值很可能被高估了。 另外，在黄土高原这一粉尘沉降中心的现代观测发现，在接近粉尘源区的地方，矿物粉尘 通量在15-36 mg cm-2 yr-1之间，但在其他地点则只有9-10 mg cm-2 yr-1；而且这其中 又只有约25%的颗粒粒径小於6 mm。大气粉尘中粒径大於6 mm的颗粒由於重力沉降搬运距 离较短，而湖光岩在黄土高原以南约1500 km，又不在粉尘搬运的主要路径上，因此该地 的粉尘沉积通量应该比2.5 mg cm-2 yr-1 ( = 10 × 25% mg cm-2 yr-1)小很多。现代模 拟得到的这一地点的粉尘沉积通量也只有<0.2-0.5 mg cm-2 yr-1。以上证据都显示，湖 光岩沉积物中的钛其主要来源并不是风力从遥远的中国北方乾旱区搬运而来的粉尘物质。 相对於黄土高原的粉尘堆积，雷州半岛的玄武岩及其风化红土的钛含量明显偏高(表 1)。 因此，用当地湖泊流域的来源来解释沉积物中的钛更为合理。此种解释一方面得到湖泊沉 积记录本身的支援，因为在两个相对寒冷乾旱的时期即Younger Dryas和pre-B/A时期出现 的高钛含量正好对应砂质沉积物的出现；另一方面，这种解释也可以解答一些由於将湖光 岩中的钛含量与亚洲冬季风联系起来而产生的疑惑。例如，按照德国学者Yancheva et al.的解释，热带辐合带(intertropical convergence zone)在7.8 kaBP就已经向南移动 了，但其他研究显示在一些更北方的地点直到约6 kaBP仍有较强的夏季风；湖光岩记录的 全新世的钛含量与Younger Dryas和pre-B/A两个寒冷乾旱时期的钛含量相当，但其他的研 究却显示，相对於这两个较寒冷乾旱的时期，全新世的夏季风明显更强，冬季风明显更弱 。 湖光岩沉积物中Younger Dryas和pre-B/A两个时期的高钛含量与较粗的沉积物相对应，显 示了钛含量变化与湖泊水文之间可能存在联系。湖泊沉积中5.2-7.8 kaBP的高钛含量也可 能受到类似机制的影响，因为对这些钻孔中其他气候环境指标的研究，显示这一时期的降 水可能有所减少。对海南北部双池玛尔湖的研究，也显示华南沿海地区的降水量在 7200-2700 aBP有所降低。当湖泊流域的钛以颗粒和胶体态被搬运进入湖泊堆积时，通过 径流输入的增加和湖泊水深的减少都可能造成这些钻孔记录的钛含量上升。 此乃提供了湖光岩沉积物中钛含量变化的另外一种解释，即它可能主要是受湖泊水文控制 的，而不是由亚洲冬季风控制的。至於此种机制是否以及如何影响到该湖泊沉积物中的其 他一些气候环境指标，如总有机碳含量和一些磁学性质的变化，则有待更加深入的研究。 表 1. 华南沿海雷州半岛玄武岩及其风化红土和华北黄土高原黄土沉积中的Ti含量. 玄武岩和红土 红土/% 玄武岩/% 范围/% 平均值/% 地点9 1.67-1.76 1.71 1.12 地点10 1.53-1.61 1.57 1.05 地点11 1.24-1.57 1.47 地点12 0.93-1.13 1.03 0.88 地点13 1.16-1.51 1.26 黄土-古土壤序列 范围/% 平均值/% 黄土 0.43-0.53 0.48 古土壤 0.42-0.51 0.44 注：这些Ti含量是根据雷州半岛玄武岩和红土及洛川黄土-古土壤序列中TiO2的含量计算 得到的。 ※成功大学「地球动力系统研究中心」简介： 由国立成功大学地球科学系教授游镇烽领导的「地球动力系统研究中心」，系以原有地科 系「大学学术追求卓越计画团队」及物理系「红色精灵研究团队」为本体，配合与中研院 、中大、师大、中山、科博馆和海博馆等合作项目之开展，整合地球化学、生物学、同位 素动力学、海洋学、卫星遥测和大气物理学等相关领域人力及设备资源而设，专注於精准 观测「地球动力系统」之变迁，不仅尝试正确解读过去变迁纪录，同时评估现在及未来之 环境演化，以探究其变迁原因及对人类生活福祉之影响，预期五年内提升至亚洲一流之研 究水准，十年内挤身国际知名学术中心之列。 台湾地处欧亚板块和太平洋板块交接带，造山运动甚为活跃，是全世界研究侵蚀作用的最 佳天然实验室，气候上台湾又恰巧位在敏感间热带幅合带上，对高空放电、台风、洪水和 砂尘暴研究有其强烈地理优势，台湾西有南中国海，东临太平洋，有着极其丰富的海洋资 源，对研究海洋现代和古环境的变迁都有非常便利的条件。例如，台湾周围海域有发育完 整的珊瑚礁群，对珊瑚骨骼古环境记录研究可提供最完备古气候讯息。台湾西南海域也有 丰富甲烷水气化合物蕴藏，爲将来开发能源提供巨大潜力。 「地球动力系统」系一门整合性的科学，以研究地体－水气圈－生物圈－大气圈相互间的 交互作用、演化过程、物质交换及影响变动的物理化学机制等主题为核心，其中因地体及 水气活动所引发或伴随的环境变迁、地壳及地幔物质的交互循环与矿产资源的孕育、再生 及永续经营等课题，皆影响现代人类生活福祉甚钜。 国内有关地球动力系统研究之现况以成大理学院地球科学系及物理系具有最佳研究基础及 发展潜力，地科系游镇烽教授自2000年起，主持教育部大学学术追求卓越计画「同位素地 质动力学」，建立国际级同位素实验室，设置最先进无尘室及微量分析各式设备，包括有 TRITON TI质谱仪、ELEMENT II LA-ICPMS电浆质谱仪、原子吸光仪及Nd-YAG雷射器等，加 上近期甫建立完成Neptune MC-ICPMS实验室，配合本系MAT 262、Delta Plus IRMS、SEM 和TEM实验室，在地球动力学及全球变迁研究已有紮实基础，可达成组合国际一流研究团 队目标。 另一方面，成大物理系许瑞荣和苏汉宗教授及李罗权院士、所主导的红色精灵研究团队， 近年来在台湾所观测到的巨大喷流引起国际相关学界的瞩目（Su et al.，2003，Nature ）。成大团队1999年承接福卫二号科学酬载-「高空大气闪电影像仪」，可从太空中观测 短暂发光现象。福卫二号2005年升空後，成为全球第一颗从太空观测高空短暂发光现象的 卫星，可提供珍贵观测资料，已领先国际。 地科系刘正千教授的「遥测影像处理与地球环境监测实验室」，也引进影像处理系统，积 极投入遥测技术相关研究工作。目前中心成员教授有许瑞荣教授、苏汉宗教授、游镇烽教 授、罗尚德教授、刘正千副教授、杨怀仁副教授、李红春副教授、饶瑞钧助理教授、何东 垣助理研究员、王佳惠助理教授、周厚云博士後研究员等。进行中的研究项目有河川化学 风化、湖泊及水库沉积物、甲烷水气化合物、亚洲季风区变迁、环境保护及同位素地球化 学等等。 --

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