第四章 研究結果
4.4 碳氧同位素分析結果
S1S 碳氧穩定同位素樣品是在國立台灣師範大學米泓生老師實驗室完成，共 測得873 個結果。圖 4.4-1 為 S1S 深度對碳氧同位素值作圖的結果，δ18O 和 δ13C 值的縱坐標為反序表示（數值小的在上方）。δ18O 值介於-9.8〜-8.3‰（PDB），
平均值為-9.21‰，δ13C 值介於-8.0〜-5.0‰（PDB），平均值為-7.02‰。從整體趨 勢來看，δ18O 和 δ13C 值呈現正相關。在表層 1.5mm 以內 δ18O 和 δ13C 值異常偏 重，δ18O 從-9.2 升到-8.3‰，δ13C 從-7.0 升到-5.0‰，其變化幅度超越以下的 85mm。
另外，S1S 越接近表層的 δ18O 和 δ13C 值變化幅度較明顯，越接近底部則反 之，從70 到 87mm 的 δ18O 和 δ13C 值就難以看見明顯變化，這和當時石筍發育 的環境及 S1S 的沉積構造有關，從 S1S 石筍底部至頂部的紋理起伏度呈漸變性 增加，底部紋理相當平坦導致當時滴水容易積在石筍的表面而不易流失，水幕厚 度增加，造成多年的滴水訊號累積而整體變化幅度被平均的現象；另外，石筍底 部是生長的初期，該滴水點之上的滲流系統還在發育，滴水中的同位素和元素變 化尚未對環境敏感。
在 1.5mm 處以內的穩定同位素值震盪幅度非常大（圖 4.4-2），具有同位素 異常變重的趨勢，且該層位相對呈灰黑色，依照本研究所採用的年代模式去推估 大約在五十年前，可能原因有：（1）無名洞附近從該時間點開始從事礦產的開發，
附近設置礦場，且人類的農耕活動已將原始森林置換為其他經濟作物（圖2.1-3），
兩者皆會排出汙水入滲至地下，使滴水帶入較多雜質；（2）人類進入洞穴擾亂洞
圖4.4-1 深度和碳氧同位素值變化關係圖（數據未取平滑）
（紅線代表δ18O，藍線代表 δ13C）
石筍的穩定同位素值若要有解釋古氣候和古環境上的意義，須進行 Hendy Test（Hendy, 1971）或重複性試驗（Replication test）（Dorale & Liu, 2009）來檢 驗之。在碳酸鈣沉澱時同位素須達到平衡分餾，不能為動力分餾的結果，也就是 說石筍的沉積速率不能異常快，否則同位素會沒有足夠的時間進行平衡分餾，而 Hendy Test 即是檢驗同位素是否平衡分餾的依據，通過 Hendy Test 的條件為：（1）
同一根石筍的同一層位所測出的穩定同位素值保持恆定，不能相差過大。（2）碳 氧同位素值不具高度相關性。而Replication test 則是指同一地區或同一個洞穴的
S1S 深度 1.3mm 處進行 Hendy Test 試驗的結果顯示該深度的穩定同位素值沒有 達到Hendy Test 通過的標準，各樣品 δ18O 和 δ13C 值偏差過大，再次說明 S1S 表 層（1.5mm 以內）的穩定同位素是不具解釋古氣候上的意義。然而，在深度 32.0mm 處（圖4.4-3 和表 4.4-2）進行 Hendy Test 試驗的結果顯示各樣品之間的 δ18O 和 δ13C 值保持在一定範圍中，通過Hendy Test 的標準，所以認為 S1S 除了表層以外的 穩定同位素在碳酸鈣沉積時皆已經達到平衡分餾，故S1S 總體的 δ18O 和 δ13C 是 具有解釋古氣候和古環境上的意義，如此才能讓後續的討論具代表性。
圖4.4-2 在 S1S 深度 1.3mm 處進行 Hendy Test 試驗的結果
表4.4-1 在 S1S 深度 1.3mm 處進行 Hendy Test 試驗的數據
Sampe ID 和生長軸的距離(mm) δ13C (‰, PDB) δ18O (‰, PDB)
S1S-A_HT_-1.6cm -16 -6.31 -8.97
S1S-A_HT_-1.2cm -12 -5.06 -8.98
圖4.4-3 在 S1S 深度 32.0mm 處進行 Hendy Test 試驗的結果
表4.4-2 在 S1S 深度 32.0mm 處進行 Hendy Test 試驗的數據