近年來，鈣華作為高分辨率古氣候環(huán)境重建的重要載體，越來越受到第四紀研究者的重視。由于鈣華具有較高的沉積速率(0.1~20mm/a)，使得其重建古氣候的分辨率可達年、季尺度。這有利于對突發(fā)且持續(xù)短的重大氣候環(huán)境事件(如重大洪水或干旱事件、地震等)和年—百年尺度氣候變化的揭露。
然而，利用鈣華進行高分辨率的古氣候重建研究，首先必須了解鈣華的形成機理及其氣候替代指標與氣候因子之間的關系。在氣候替代指標中氧穩(wěn)定同位素的記錄無疑是人們關注的重點。然而，目前國際上普遍接受的Kim & O’Neil (1997)氧同位素平衡分餾系數(shù)的適宜性和影響鈣華氧同位素平衡分餾機制的研究還很缺乏。
中國科學院地球化學研究所環(huán)境地球化學國家重點實驗室研究員劉再華帶領的鈣華研究小組通過對云南白水臺多個鈣華池的鈣華-水氧同位素分餾系數(shù)與鈣華沉積速率的相關分析，發(fā)現(xiàn)分餾系數(shù)明顯受沉積速率的控制：沉積速率越慢，鈣華-水氧同位素的分餾越容易達到平衡。當鈣華沉積速率低于0.38 mg cm-2d-1時鈣華-水氧同位素近似達到平衡分餾，并建立了氧同位素分餾系數(shù)與鈣華沉積速率之間的關系方程。此外，研究結果支持Coplen (2007)的研究結論，即方解石-水氧同位素的平衡分餾系數(shù)大于之前普遍接受的Kim & O’Neil (1997)提出的值。同時，研究結果也支持Dietzel et al. (2009)的研究結論，即隨著沉積速率的升高，動力分餾效應優(yōu)先使輕的16O進入方解石晶體。
該研究指出，由于鈣華沉積速率的季節(jié)變化非常明顯，因此在利用鈣華氧同位素記錄進行古氣候重建時，必須考慮鈣華沉積速率對氧同位素季節(jié)變化重建溫度的影響。對于表生鈣華(系統(tǒng)CO2主要來源于土壤CO2)，其沉積速率變化主要受溫度控制，表現(xiàn)為夏-秋季高，而冬春季低，這樣夏秋季較高的沉積速率就會使本就偏負的氧同位素（溫度效應）進一步偏負，因此放大了氧同位素重建的溫度季節(jié)變化幅度，使重建的古溫度變化范圍偏大（可達7-8oC）。而對于內生鈣華(系統(tǒng)CO2來源于深部成因CO2)而言，其沉積速率主要受稀釋效應的控制，其沉積速率的季節(jié)變化正好與表生鈣華相反，為夏-秋季低，而冬-春季高。冬春季溫度較低，鈣華氧同位素應該偏正，但是較高的沉積速率使其氧同位素值偏負，進而抵消或減弱了氧同位素的季節(jié)變化，使重建的古溫度的變化幅度偏小。
相關成果發(fā)表在國際地球化學雜志Geochimica et Cosmochimica Acta 上。
