中国洞穴石笋年代学和古气候研究

我国学者用高精度、高灵敏度热电离质谱(TIMS)铀系法测定第四纪地质年龄,并已在古气候、古环境、古海洋的研究中取得了一系列重要成果.本文介绍目前我们用MAT-262质谱仪对洞穴石笋的TIMS铀系定年法对贵州荔波董歌洞、龙泉洞、衙门洞以及贵州都匀七星洞洞穴的次生碳酸岩石笋进行年代学研究的一些成果.     

洞穴石笋沉积纹层的形态组合及其滴水的水动力条件

石笋沉积纹层的组合、厚度、粒度和层面构造等,是恢复成笋滴水动态及相关古水文件的物质基础,根据众多大型石笋纵剖面的沉积纹 层的详细观测表明,石笋纹层组合形态,主要有：①平顶（柱）状对称昨纹层;②圆顶锥柱状对称叠复纹层;③尖顶锥状对称叠复纹层;④斜锥（柱）状不对称叠复纹层;⑤缓一平顶凹凸状叠复纹层;⑥其它复合叠加纹层,研究表明,石笋沉积纹层的形成,受洞穴滴水的水量、滴速或滴率、滴落、着落点的集中与分散、饱和度、水动力条件、PH值、温度和湿度等因素的影响,由于滴水的补给量、着落点的改变,导致在固－水界面的运动状态不同,所形成的滴石类型和石笋沉积纹层组合形态也各不相同。     

广西乐业大石围大型岩溶漏斗的形成特征

大石围大型岩溶漏斗位于云贵高原南缘的桂西北边陲的岩溶斜坡地带.红水河右岸百郎地下河上游的高楼至韩家沟风岩洞地下河支流的中段.地面标高1 000 m～1 500 m,漏斗口直径为500 m×380 m,口部面积为1.4×105m2,底部直径为200 m×100 m,底部面积20 000 m2,总容积为3×107m3～5×107m3.其深度和容积在世界同类大型岩溶漏斗中位居第5位或是中国的第3位.研究表明,区域构造或垂向深切"X"型共轭节理、裂隙, 对岩溶漏斗周边岩壁的崩塌和平行后退起着至关重要的作用;而第四纪以来的大幅度抬升,是造成岩溶向纵深发育或漏斗深切作用的主要原因.大石围岩溶漏斗是地表和地下岩溶的长期共同作用,逐渐崩塌、扩大其容量和增加其深度而实现的.     

贵州龙泉洞石笋在距今1600至250年间的古气候古环境重建

对贵州龙泉洞2号石笋进行了高分辨率的碳氧同位素分析和TIMS铀系测年,建立了从公元400-1750年间的δ18O和δ13C值的变化序列,重建了中国西南地区距今1 600年以来到距今250年之间的古气候和古环境演化.根据δ18O值,以1 600年为界,之前处于中世纪暖期,其后是小冰期事件.其间讨论了δ13C变化所指示的环境变化,并与其他研究成果进行对比分析.     

白岩洞地下河开发的环境效应研究

湖南省保靖县设计以引水方式开发白岩洞地下河为城镇生活供水水源。该地下河的补给有大气降水和地表水,几个主要地表水入口多为岩溶洼地,洼地中分布着农田和人口密集的村庄,地下河系统森林覆盖率较低。地下河出现一些环境问题,如地下河水中出现农药和化肥的残留成分、泥沙含量在雨季剧增、地下河水细菌总数和大肠杆菌群超过国家饮用水标准规定的量等。同时,开发地下河也会对引水工程沿线地区的自然、社会和生态环境造成有益的和不利的影响,如挖掘隧洞可增加引水工程水量、高位自流供水可降低成本,白岩洞地下河淤积、部分村庄缺水、生态不良反映等。应抓住开发白岩洞地下河的机遇重新整理地下河流域土地资源,调整用地结构,增加林业用地面积和投资,建立水源卫生防护带,控制农药化肥用量和类型。     

贵州荔波42.0kaB.P.~65.0kaB.P.气候变化的石笋记录

对贵州荔波董哥洞D42石笋进行TIMS-U测年和碳、氧同位素分析,建立末次冰期42．0ka B．P．～65．0ka B．P．的古气候变化时间序列。研究结果表明,荔波地区在65．0ka B．P．～42．0ka B．P．石笋记录的冷暖事件所反映出的季风气候变化,大致可分为3个气候阶段;65．0ka B．P．～60．6ka B．P．相当于海洋氧同位素MIS4晚期,反映本阶段东亚冬季风强盛,气温降低,表现为干旱寒冷的气候环境;60．6ka B．P．～48．4ka B．P．相当于海洋氧同位素MIS3早期,反映东亚夏季风相对增强,气温升高,有效降水相对较少,表现为温暖半干旱的气候环境;48．4ka B．P．～42．0ka B．P．相当于海洋氧同位素MIS3中期,显示东亚夏季风由强变弱,东亚冬季风相对增强,表现为干旱冷凉的气候环境。石笋记录揭示的2次寒冷事件在各类沉积物中均有记录,反映为全球变化的气候事件,相当于北大西洋沉积物中的Heinrich5和Heinrich 6冷事件,可以进行全球对比,显示荔波地区与北极地区存在着古气候的遥相关。     

我国南方喀斯特地区的土壤及其形成

我国南方喀斯特地区的土壤是碳酸盐类岩石在湿热气候条件下，经风化残留或经短距离搬运而形成的。它的形成深受母岩类型、喀斯特环境及生物富集作用的影响，具有独特的成分及演化过程。本文主要从成土条件、喀斯特作用过程、土壤类型及其分布和淋溶特征（包括粘土矿物的风化强度）等，探讨喀斯特地区土壤的发生发展演化过程与喀斯特地貌演化过程间的相互关系。     

洞穴石笋的δ13C记录研究

分别采集贵州荔波董哥洞、荔浦丰鱼岩、桂林响水洞的石笋,研究三个洞穴分辨率达1000年、100年、10年级的石笋1δ3C记录。结果表明,石笋1δ3C值可以系统地记录地表岩溶作用过程与植被生态变化的历史。在冰期或干旱寒冷期,岩溶不发育,成壤条件差而缓慢,不利于植被生长,1δ3C值偏重,以C4植物(禾本科植物)为主。在温暖湿润期,岩溶发育好,成壤条件好而且速度快,利于植被生长,1δ3C值偏负或偏轻,以C3(木本植物)植物为主。晚全新世以来,人类活动持续不断地破坏森林植被,草类植被得以生长,石笋的1δ3C值急速上升、偏重,以C4植物为主,石漠化增强,水土流失严重。此后,升高的1δ3C值很难再回复到中全新世以前的水平。自然因素和人类活动因素等对生态环境的影响,均会导致植被变化,成倍放大1δ3C值,特别是人类活动对自然生态的影响更为严重。