【本報訊】國內一年刊載於國際期刊自然«Nature»雜誌之論文總篇數不及十篇，而國立成功大學地球動力系統研究中心博士後研究員、亦為中國科學院廣州地球化學研究所研究員周厚雲的一篇"湖光岩沉積物中的鈦（Ti）指示冬季季風嗎？（Lake Titanium Records the Winter Monsoon?）"研究論文，不僅推翻刊載於2007年1月「自然«Nature»」雜誌德國學者Yancheva et al. 的"間熱帶合區對東亞季風之影響（Influence of the intertropical convergence zone on the East Asian monsoon）"的論點，更深獲«Nature»雜誌編輯部高度激賞與肯定，躍登2007年11月出刊的«Nature»雜誌上，殊屬不易，顯示成功大學教授之研究水平已達國際一流水準。

德國學者Yancheva et al.發表於2007年1月«Nature»雜誌之"間熱帶合區對東亞季風之影響（Influence of the intertropical convergence zone on the East Asian monsoon）"文章，發現湖泊沈積物的鈦濃度是反應中國歷代盛衰及瑪雅文化的變遷歷史，期間雨水豐沛期國力強盛，社會富饒，乾旱期則多戰亂，主要原因是受冬季季風影響。不過，國立成功大學地球動力系統研究中心博士後研究員周厚雲的"湖光岩沉積物中的鈦指示冬季季風嗎？（Lake Titanium Records the Winter Monsoon?）"研究卻發現鈦的來源是受湖泊水文控制的，與冬季季風強弱並無直接關連性。

隨著亞洲夏季季風可以應用洞穴沉積物進行精確的定年和高精度重建，研究古氣候的科學家於是開始探討在類似的定年水準和時間解析度上重建亞洲冬季風。德國學者Yancheva et al.發表於2007年1月「自然«Nature»」文章中嘗試應用華南沿海湖光岩湖泊沉積物中的鈦含量高精度重建最近16000年以來的冬季風演化，說明中國歷代盛衰受冬季季風影響。不過，國立成功大學地球動力系統研究中心博士後研究員周厚雲"湖光岩沉積物中的鈦指示冬季季風嗎？（Lake Titanium Records the Winter Monsoon?）的研究發現湖光岩中的鈦應該主要來自湖泊流域，沉積物中的鈦含量可能與湖泊水文變化有關，由鈦通量計算及其他地球化學證據推翻了德國學者Yancheva et al的論點，是古氣候科學研究的新發現。

德國學者Yancheva et al.認為由於湖泊流域面積很小，加上湖泊周圍分佈有濃密的植被，因此湖泊中來自流域的鈦應該很少，湖泊沉積物中的鈦應該主要是風力從遙遠的中國北方乾旱區搬運而來。然而實實上，華南沿海由於高溫多雨，風化和侵蝕都相當強烈，而且湖光岩周圍邊坡都很陡，湖泊周圍又有大量的火山碎屑岩和火山灰分佈，這些都有利於周圍湖岸的表面侵蝕和物質輸入湖泊。湖泊中發現的砂質沉積物就是流域物質被侵蝕進入湖泊堆積的強有力證據，而且這得到鄰近的田洋瑪爾湖和海南北部雙池瑪爾湖沉積記錄的支援。這些粗顆粒的沉積物顯示：在華南沿海的瑪爾湖中，普遍存在附近流域陸源物質被侵蝕進入湖泊的現象。在湖光岩流域中主要發育的是玄武岩、火山碎屑岩及其風化紅土，它們具有較高的鈦含量(表 1)，因此也應該是該湖泊沉積物中鈦的重要來源。

更為重要的是，湖光岩記錄到的進入湖泊的岩石碎屑通量在全新世和冰期時分別達到5-10和10-20 mg cm-2 yr-1，這些通量太高，難以用風力搬運的機制解釋。雖然德國學者Yancheva et al. (2007年1月)提出這些通量與估算的華南沿海現代粉塵通量4.6 mg cm-2 yr-1相當，但考慮到華南沿海現代大氣粉塵含量及粉塵沉降速率，4.6 mg cm-2 yr-1這一數值很可能被高估了。

另外，在黃土高原這一粉塵沉降中心的現代觀測發現，在接近粉塵源區的地方，礦物粉塵通量在15-36 mg cm-2 yr-1之間，但在其他地點則只有9-10 mg cm-2 yr-1；而且這其中又只有約25%的顆粒粒徑小於6 mm。大氣粉塵中粒徑大於6 mm的顆粒由於重力沉降搬運距離較短，而湖光岩在黃土高原以南約1500 km，又不在粉塵搬運的主要路徑上，因此該地的粉塵沉積通量應該比2.5 mg cm-2 yr-1 ( = 10 × 25% mg cm-2 yr-1)小很多。現代模擬得到的這一地點的粉塵沉積通量也只有<0.2-0.5 mg cm-2 yr-1。以上證據都顯示，湖光岩沉積物中的鈦其主要來源並不是風力從遙遠的中國北方乾旱區搬運而來的粉塵物質。

相對於黃土高原的粉塵堆積，雷州半島的玄武岩及其風化紅土的鈦含量明顯偏高(表 1)。因此，用當地湖泊流域的來源來解釋沉積物中的鈦更為合理。此種解釋一方面得到湖泊沉積記錄本身的支援，因為在兩個相對寒冷乾旱的時期即Younger Dryas和pre-B/A時期出現的高鈦含量正好對應砂質沉積物的出現；另一方面，這種解釋也可以解答一些由於將湖光岩中的鈦含量與亞洲冬季風聯繫起來而產生的疑惑。例如，按照德國學者Yancheva et al.的解釋，熱帶輻合帶(intertropical convergence zone)在7.8 kaBP就已經向南移動了，但其他研究顯示在一些更北方的地點直到約6 kaBP仍有較強的夏季風；湖光岩記錄的全新世的鈦含量與Younger Dryas和pre-B/A兩個寒冷乾旱時期的鈦含量相當，但其他的研究卻顯示，相對於這兩個較寒冷乾旱的時期，全新世的夏季風明顯更強，冬季風明顯更弱。

湖光岩沉積物中Younger Dryas和pre-B/A兩個時期的高鈦含量與較粗的沉積物相對應，顯示了鈦含量變化與湖泊水文之間可能存在聯繫。湖泊沉積中5.2-7.8 kaBP的高鈦含量也可能受到類似機制的影響，因為對這些鑽孔中其他氣候環境指標的研究，顯示這一時期的降水可能有所減少。對海南北部雙池瑪爾湖的研究，也顯示華南沿海地區的降水量在7200-2700 aBP有所降低。當湖泊流域的鈦以顆粒和膠體態被搬運進入湖泊堆積時，通過徑流輸入的增加和湖泊水深的減少都可能造成這些鑽孔記錄的鈦含量上升。

此乃提供了湖光岩沉積物中鈦含量變化的另外一種解釋，即它可能主要是受湖泊水文控制的，而不是由亞洲冬季風控制的。至於此種機制是否以及如何影響到該湖泊沉積物中的其他一些氣候環境指標，如總有機碳含量和一些磁學性質的變化，則有待更加深入的研究。961101j



表 1. 華南沿海雷州半島玄武岩及其風化紅土和華北黃土高原黃土沉積中的Ti含量.
玄武岩和紅土
紅土/% 玄武岩/%
範圍/% 平均值/%
地點9 1.67-1.76 1.71 1.12
地點10 1.53-1.61 1.57 1.05
地點11 1.24-1.57 1.47
地點12 0.93-1.13 1.03 0.88
地點13 1.16-1.51 1.26

黃土-古土壤序列
範圍/% 平均值/%
黃土 0.43-0.53 0.48
古土壤 0.42-0.51 0.44


註：這些Ti含量是根據雷州半島玄武岩和紅土及洛川黃土-古土壤序列中TiO2的含量計算得到的。

※成功大學「地球動力系統研究中心」簡介：

由國立成功大學地球科學係教授游鎮烽領導的「地球動力系統研究中心」，係以原有地科系「大學學術追求卓越計畫團隊」及物理系「紅色精靈研究團隊」為本體，配合與中研院、中大、師大、中山、科博館和海博館等合作項目之開展，整合地球化學、生物學、同位素動力學、海洋學、衛星遙測和大氣物理學等相關領域人力及設備資源而設，專注於精準觀測「地球動力系統」之變遷，不僅嘗試正確解讀過去變遷紀錄，同時評估現在及未來之環境演化，以探究其變遷原因及對人類生活福祉之影響，預期五年內提升至亞洲一流之研究水準，十年內擠身國際知名學術中心之列。

台灣地處歐亞板塊和太平洋板塊交接帶，造山運動甚為活躍，是全世界研究侵蝕作用的最佳天然實驗室，氣候上台灣又恰巧位在敏感間熱帶幅合帶上，對高空放電、颱風、洪水和砂塵暴研究有其強烈地理優勢，台灣西有南中國海，東臨太平洋，有著極其豐富的海洋資源，對研究海洋現代和古環境的變遷都有非常便利的條件。例如，台灣周圍海域有發育完整的珊瑚礁群，對珊瑚骨骼古環境記錄研究可提供最完備古氣候訊息。臺灣西南海域也有豐富甲烷水氣化合物蘊藏，&#29234;將來開發能源提供巨大潛力。

「地球動力系統」係一門整合性的科學，以研究地體－水氣圈－生物圈－大氣圈相互間的交互作用、演化過程、物質交換及影響變動的物理化學機制等主題為核心，其中因地體及水氣活動所引發或伴隨的環境變遷、地殼及地幔物質的交互循環與礦產資源的孕育、再生及永續經營等課題，皆影響現代人類生活福祉甚鉅。

國內有關地球動力系統研究之現況以成大理學院地球科學系及物理系具有最佳研究基礎及發展潛力，地科系游鎮烽教授自2000年起，主持教育部大學學術追求卓越計畫「同位素地質動力學」，建立國際級同位素實驗室，設置最先進無塵室及微量分析各式設備，包括有TRITON TI質譜儀、ELEMENT II LA-ICPMS電漿質譜儀、原子吸光儀及Nd-YAG雷射器等，加上近期甫建立完成Neptune MC-ICPMS實驗室，配合本系MAT 262、Delta Plus IRMS、SEM和TEM實驗室，在地球動力學及全球變遷研究已有紮實基礎，可達成組合國際一流研究團隊目標。

另一方面，成大物理系許瑞榮和蘇漢宗教授及李羅權院士、所主導的紅色精靈研究團隊，近年來在臺灣所觀測到的巨大噴流引起國際相關學界的矚目（Su et al.，2003，Nature）。成大團隊1999年承接福衛二號科學酬載-「高空大氣閃電影像儀」，可從太空中觀測短暫發光現象。福衛二號2005年升空後，成為全球第一顆從太空觀測高空短暫發光現象的衛星，可提供珍貴觀測資料，已領先國際。

地科系劉正千教授的「遙測影像處理與地球環境監測實驗室」，也引進影像處理系統，積極投入遙測技術相關研究工作。目前中心成員教授有許瑞榮教授、蘇漢宗教授、游鎮烽教授、羅尚德教授、劉正千副教授、楊懷仁副教授、李紅春副教授、饒瑞鈞助理教授、何東垣助理研究員、王佳惠助理教授、周厚雲博士後研究員等。進行中的研究項目有河川化學風化、湖泊及水庫沉積物、甲烷水氣化合物、亞洲季風區變遷、環境保護及同位素地球化學等等。