1.1 前言
中國東北地區是全中國最重要的糧倉之一，主要的農作物為玉米、高粱、小 米、小麥、大豆和甜菜等；大興安嶺、小興安嶺和長白山區則富有森林資源作為 林業發展的基礎，而林業和農業不僅受人類活動影響，氣候所導致的溫度高低和 降雨量的多寡亦同時衝擊著農作物和森林的發育，這直接造成當地經濟發展的起 伏及人類福祉的損益，故有關當地氣候變化趨勢的研究也日益受到關注。
過去歷史文獻紀錄（如：韓國乾指數和中國北方乾濕指數等）（Kim and Choi, 1987；Zheng et al., 2006）初步告知韓國和整個中國北方的旱災和澇災發生頻率，
但兩者的紀錄時間長度不到1500 年且對於是否能有效還原中國東北降雨量變化 存在疑慮。
另外，前人在中國東北地區從事許多泥炭（程勝高等人，2014；裘善文等，
1981）和孢粉（Zheng et al.,2014； Li et al.,2015）相關的研究，泥炭的定年雖然 準確，但其紀錄大多同時反映溫度和降雨量的資訊，腐植度的高低指示著氣候的 暖溼或乾冷，無法有效將氣候區分成暖濕、暖乾、冷濕及冷乾四種組合，而且在 做古氣候的解釋上常因地而異，須了解當地沉積來源及植物的生長習性，研究上 有一定的複雜性，此為泥炭用於還原古氣候上的缺點之一；而黃土紀錄（王松娜 等，2017）則是因為紀錄解析度大多在千年至軌道尺度以上，造成年至百年尺度 下的氣候變化及其驅動因子無法被忠實還原；樹輪（Xuemei and Xiangding, 1997）
研究解析度可達年尺度，而且可記錄火山噴發歷史及植被變化情形，但定年上有
1.2 研究目的
古氣候的研究為地球科學的一大分支，主要利用分析適當的地質材料（如：
冰芯、樹輪、黃土、湖泊沉積物、花粉及有孔蟲等）（圖1.2-1）一窺過去氣候變 化的趨勢，進而得知影響氣候的各種機制及規律性。
目前中國東北地區古氣候紀錄的資料尚屬不全（尤其以石筍而言），不足以 完整重建該地區的古環境，所以本研究希望藉由當地高解析度的石筍紀錄來還原 古氣候及植被的演替，同時了解到現今世界的人類對整體氣候及自然環境的衝擊，
而全球暖化和極端氣候發生的頻率等議題切身與我們的權益相關，故希望對此作 更全面且深入性的省思。
圖1.2-1 NOAA 所列出的各種研究古氣候材料
1. 多種定年方式（如：目視數紋層、U-Th 定年、C-14 定年、Pb-210 定年等）
增加石筍精準定年的機會及可信度，還有多樣的代用指標（proxy）（如:穩 定同位素和微量元素分析等）有利於當地氣候及環境變遷的重建。
2. 時間跨度多變：同樣長度的石筍因不同的沉積速率可涵蓋從數十年至數萬年 的古環境資訊，也因不同的解析度能探討不同時間尺度下主導氣候變遷的因 子。
3. 分析用量少：因為石筍的成分幾乎是純碳酸鈣，所含雜質相對其他材料少，
在前處理去除雜質或挑選樣品上也相對簡單，分析用量少也可保持樣品的完 整性甚至可再做其他研究利用。
4. 沉積系統若為封閉的石灰岩洞穴深部，便為相對穩定的環境，溫度近於地表 年均溫、洞穴內氣壓變化不大，在碳酸鈣沉積時便達同位素平衡分餾，亦不 易受後期風化或交代作用影響，導致內部元素或成分發生改變。
石灰岩系統的洞穴岩（speleothems）可分作許多種類，如鐘乳石（stalactites）、
圖1.3-2 洞穴岩分類 （Fairchild et al., 2006）