岩溶洞穴沉积是研究古气候环境变化的重要地质材料^[1~2]。可以高精度定年和高分辨率采样的石笋为研究一些短时间尺度气候事件如厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)提供了重要信息，如Frappier等^[3]发现中美洲伯利兹一支石笋碳同位素很好地记录了1971~2000年南方涛动指数(SOI)变化；Tan^[4]对我国中部和尚洞石笋HS4研究发现其氧同位素(δ¹⁸O)记录与近百年来SOI变化非常相似；Liu等^[5]发现我国中部川东北地区狮子洞石笋SI2的δ¹⁸O记录与生长速率清晰地记录了1997~1998年的厄尔尼诺事件。此外，在一些洞穴观测中也发现洞穴气候环境指标能很好地记录ENSO活动，如Mcdonald等^[6]观察到东澳大利亚库林加洞滴水化学迅速响应了2002~2003年的厄尔尼诺事件；赵景耀等^[7]对我国中部河南鸡冠洞监测发现，在2009年厄尔尼诺年洞穴滴水和碳酸盐沉积的δ¹⁸O均明显偏重，但在2010年转入拉尼娜年后，滴水和碳酸盐沉积的δ¹⁸O则明显变轻。

许多洞穴沉积研究^{[4~5, 7~9]}表明，赤道太平洋地区的气候环境变化对我国季风气候变化产生了重要影响。这也与现代观测^[10~11]结果一致。不过，这些洞穴沉积研究工作覆盖时间范围大多比较短，其中Zhao等^[8]报道的时间范围为全新世(Q₄)晚期以来，其他研究涉及的时段为最近两百多年以来^{[4~5, 7, 9]}；Kong等^[12]报道南京葫芦洞石笋记录了末次冰盛期的ENSO活动，但其依据仅仅是石笋记录的周期与ENSO活动周期相似。本文报道了采自我国中部川东北仙人洞(32°24′N，107°10′E)的一支石笋(XR024)的δ¹⁸O记录。石笋XR024发育于全新世(Q₄)早期，其δ¹⁸O记录显示川东北地区Q₄早期降水变化呈现为总体增加的趋势，与西太平洋暖池地区Q₄早期降水变化趋势一致。

仙人洞与已报道的狮子洞、宋家洞和梭子洞属于同一溶洞群，相互之间直线距离＜1km。石笋XR024全长10cm，由较纯净的方解石组成(图 1)。对该石笋进行了10个U-²³⁰Th年龄测定(表 1)，年代数据在6910±62aB. P.至9749±67aB. P.之间。对该10个U-²³⁰Th年龄及其深度进行的2阶函数拟合显示石笋发育时间在10028~6842aB. P.之间(图 1)。对XR024每0.5mm采集一个样进行δ¹⁸O、δ¹³C分析，共分析样品186个。XR024的δ¹⁸O值变化范围为- 11.2 ‰ ~- 8.98 ‰，平均值为- 10.2 ‰。

XR024的δ¹⁸O变化趋势与亚洲季风区内其他多数石笋δ¹⁸O记录在Q₄早期的变化趋势存在明显差异。在10~7kaB. P.期间，石笋XR024的δ¹⁸O记录明显显示了持续偏轻的总体趋势。而这一时期亚洲季风区的多数石笋δ¹⁸O记录，如来自阿曼昆芙洞^[13]、董哥洞^[14]、芙蓉洞^[15]、莲花洞^[16]和三宝洞^[17]的石笋δ¹⁸O记录均没有表现出明显偏轻的总体趋势(图 2)，而是整体上表现为持续的低值，被解释为指示持续强盛的夏季风^[13~17]。

不过，在Zhang等^[18]拼接的和尚洞-衙门洞石笋δ¹⁸O记录中，10~7kaB. P.期间的δ¹⁸O值也表现出了明显偏轻的总体趋势。和尚洞与衙门洞的石笋δ¹⁸O记录似乎能很好地拼接^[18]。如果能将这两个记录作为一个整体看待，则该拼接记录显示了与XR024的δ¹⁸O记录一致的变化趋势。此外，XR024的δ¹⁸O记录长期变化趋势与来自西太平洋暖池婆罗洲的石笋BA03的δ¹⁸O记录^[19]具有较高的相似性。可以看到，在10~7kaB. P.期间，BA03的δ¹⁸O记录也明显表现出持续变轻的总体趋势(图 2a和2b)。

BA03的δ¹⁸O记录被当作降水量的指标，因此其Q₄早期变化特征Chen等^[19]认为反映了在Q₄早期西太平洋暖池地区降水持续增加。虽然中国季风区石笋δ¹⁸O记录的气候环境意义解读存在争议^[20~23]，但近期研究显示川东北地区石笋δ¹⁸O记录与降水量变化有较密切的关系^[5]。此外，往西北相距约100km的大鱼洞石笋δ¹⁸O记录也被发现能很好地指示当地降水变化^[24~25]。基于这些，在本文中将石笋XR024的δ¹⁸O记录主要作为反映降水量变化的指标，但不排除还可能受到其他因素(如温度)的影响。因此，图 2a显示川东北地区在Q₄早期降水量变化可能与我国其他地区存在明显差异，在10~7kaB. P.期间存在一个持续增加的总体趋势。这一趋势与西太平洋暖池地区石笋记录一致^[19]。

这种一致性可能暗示了Q₄早期受太阳辐射控制的赤道太平洋地区气候环境变化^[19]对川东北地区降水变化具有重要影响。一方面，这与现代观测^[10~11]以及对较近期石笋沉积^{[4~5, 7~9]}的研究结果一致。根据对现代观测和历史降水数据的分析，Dai和Wigley^[11]指出，赤道太平洋地区的气候环境变化通过影响沃克尔环流和相应的哈德雷环流变化，对中国中部地区的降水变化产生了显著影响。这一观点得到了现代观测和对部分近期与Q₄晚期以来石笋研究结果的支持^{[4~5, 7~11]}。XR024和BA03的δ¹⁸O记录(图 2a和2b)、和尚洞-衙门洞拼接记录^[18]均在Q₄早期显示了偏轻的总体趋势，这是否显示这种影响在Q₄早期也存在？但另一方面，如果这种影响确实存在，那为什么同样位于中国中部的芙蓉洞^[15]和莲花洞^[16]石笋δ¹⁸O在Q₄早期没有记录到这种影响(图 2f~2g)？此外，在Q₄早期三宝洞石笋δ¹⁸O也没有记录到赤道太平洋地区的影响(图 2h)^[17]，但为什么在与三宝洞相距非常近的牛洞以及相距不远的和尚洞，Q₄晚期和近期的石笋δ¹⁸O却都清晰地记录到了赤道太平洋地区的影响^{[4, 8]}？对这些问题的回答还需要今后更深入的研究。但无论研究结果如何，图 2显示了在中国季风区，在Q₄早期的气候变化存在明显的空间差异性。

气候变化的驱动机制一直是气候学家重点关注的内容之一。在古气候环境研究领域，北半球高纬度太阳辐射变化一直被认为是影响中国季风区气候环境变化的主要因素^{[20, 26]}。虽然现代观测和越来越多的地质证据显示赤道太平洋地区的气候环境变化也可能对我国季风气候的变化产生了重大影响，但不同地质历史时期和不同气候环境背景下我国季风区气候和赤道太平洋地区的气候环境变化之间是否存在联系，要回答这一问题还需要对大量的地质记录进行研究。本文虽然展示了川东北地区与赤道太平洋地区之间Q₄早期气候环境变化存在明显的相似和某种可能的联系(图 2)，但如图 2所示，大量现代观测也发现，我国季风区气候环境变化存在显著的空间变化，对中国季风区和赤道太平洋地区之间的气候变化联系还有待今后更进一步的研究。