对黄土高原东南缘河南西部地区和中国南方已有洞穴石笋记录进行多环境指标的时空演变对比研究，在对重庆和贵州洞穴监测的基础上，重点监测受季风影响敏感的中国地理南北分界附近我国典型中部地区河南栾川鸡冠洞区域现代大气降水、洞穴滴水、洞穴现代沉积物等和温度/湿度、季风指数等的关系。对研究区生长于末次盛冰期(LGM)以来的多根石笋样品进行绝对高精度的MC-ICP-MS铀系定年和高分辨率的氧碳同位素等环境记录指标的分析，建立岁差周期内豫西LGM阶段以来千年-年际时间尺度上季风气候变化序列，重点研究典型季风突变事件(H1、LIA等)开始和结束的年代学以及内部结构变化的特征。综合现代过程洞穴监测和亚洲季风区长、短尺度石笋等地质记录的结果，明确氧同位素等信号传输的机理及气候意义，分析LGM以来亚洲季风气候系统变化的驱动机制，进一步验证中国季风区石笋氧同位素环流效应和中华文明起源、转型中的气候因素驱动的有效性。

目前对淡水流域Cl循环的同位素地球化学研究仍然很少。本研究以我国大陆处于不同气候带、地质背景和人为活动影响下的三条大河（长江、黄河和松花江）流域内的地表水为研究对象，分析河水中的的氯以及硫酸盐的硫和氧地球化学特征，结合水化学和水体中氧同位素等手段，确定流域中氯和硫区域分布格局，来探讨不同流域水循环过程中影响氯和硫元素循环的关键因素，辨识流域内氯和硫的自然来源和人为输入的贡献。研究成果能为流域的物质地球化学循环研究提供新的科学数据，并将对氯同位素地表地球化学理论的完善具有重要贡献。

中国季风区石笋氧同位素信号的本质至今仍存在许多争议，寻找同一地区不同气候代用指标的高分辨率对比研究是解决问题的关键和途径之一。本项目以洱海金梭岛上洞穴石笋为研究对象，开展石笋年纹层计年、高分辨率U-Th测年和稳定同位素测定获得年际-季际石笋稳定同位素变化序列，通过与现代气象观测资料以及已有洱海湖泊沉积记录的高分辨率对比研究，初步探讨典型西南季风区石笋氧同位素信号的气候意义。在明确石笋氧同位素气候意义的基础上，建立分辨率达年际甚至季节尺度的近2000年来石笋氧同位素序列，对中世纪暖期、小冰期和现代高温期等气候快速变化事件进行精确厘定，并与海洋沉积、高纬冰芯以及东亚其他地区石笋等典型记录分别进行变化趋势和变化细节分析，探讨气候快速变化事件内部气候格局差异的原因及其与全球气候变化的关系，探索影响气候快速变化的控制因素及变化机理。

【中文摘要】非质量同位素分馏效应可以揭示元素浓度，甚至单个同位素比值无法揭示的特殊作用过程，是研究行星和地球表面各圈层相互作用的重要途径和手段，是目前国际上同位素地球化学研究的前缘和热点。硝酸盐和硫酸盐是地球上少数几个具有明显氧同位素非质量分馏效应的矿物之一。新疆吐-哈地区气候异常干燥，分布大量硝酸盐矿床，已探明硝酸盐储量达2.5亿吨，是世界上唯一在内陆地区发现的超大型硝酸盐矿床。预研究中首次在硝酸盐中发现了明显的氧同位素非质量分馏效应，△17O高达14‰，为本研究奠定了坚实的基础。拟在野外地质调查的基础上，通过对土哈地区硝酸盐、硫酸盐等矿物△17O、△33S、δ18O、δ15N、δ34S的系统研究，查明硝酸盐的来源、形成机制、传输途径和富集成矿过程，找出关键成矿条件，确定大气成因硝酸盐的贡献，探讨大气圈、水圈、岩石圈和生物圈的相互作用

【中文摘要】在国内首次建立了微量水17O 和18O同时测试新技术。制样系统由金属线路和玻璃线路两部分组成，可实现在线分析与线外分析。制样步骤包括"载气纯化、进样及氟化反应、O2纯化和富集、O2转移和收集"四个部分。制样时间约40min，样品量为2μl。采用在质谱测试前将待测样品预热，使O2完全解吸的方法，避免了制样和测试过程中的记忆效应及分馏效应。δ18O、δ17O 和△17O分析精度分别为±0.14‰、±0.07‰和±0.04‰。该方法使用固体试剂CoF3替代剧毒的气态氟化物BrF5，制样流程更加安全可靠，再加之其用样量少、速度快、精度高等优点，使得该技术在地质学、水文学、海洋学、大气科学等领域具有广泛的应用前景。在建立测试方法的基础上，本项研究测试了大量样品，并绘制了大气降水δ17O－δ18O关系曲线和"地球分馏线"，结果表明这些天然水体都遵守质量相关分馏定律，没有发现Δ17O异常。同时，本项目还利用氢氧同位素组成特征探讨了不同地区（黑河流域、西北干旱区、长江流域、西藏拉萨河）不同类型水体的来源、迁移、转化过程。在项目执行过程中，项目组与国内外开展了广泛、深入的合作交流，并取得了良好的成效。