石笋的“年轮”

洞穴石笋因其分布广泛、测年准确、分辨率高等优点,成为过去全球变化研究中一种重要的陆地载体,在晚第四纪古气候和人类世环境变化研究中发挥着独特的作用。和树木年轮一样,一些石笋也具有“年轮”。本文简单介绍了目前所发现的四种石笋年纹层——可见纹层、荧光纹层、方解石文石交互纹层、痕量元素纹层的特征以及形成机制。     

贵州七星洞石笋文石-方解石序列记录的气候变化

文石-方解石型石笋的矿物相变化可能与气候环境变化存在联系,但中国季风区有关此类石笋的古气候研究比较匮乏.本文对七星洞一个文石-方解石型石笋开展了岩石学鉴定和氧、碳同位素组成分析,发现其文石层的出现与δ18O值、δ13C值的显著偏正存在联系,通过对文石形成的可能机制和δ18O、δ13C值变化的一般规律进行综合分析,验证了该类石笋中文石层出现指示气候干旱的论点.将石笋校正后的方解石δ18O序列与董哥洞δ18O记录进行对比,发现七星洞石笋QXZ文石层指示的干旱事件与董哥洞记录中的弱季风事件存在一定的对应关系,因此,研究该类型石笋的矿物相变化对于全面认识研究区季风变化历史具有重要意义.     

洞穴次生化学碳酸盐沉积物-石笋的气候替代指标的意义与不确定性因素

洞穴次生化学碳酸盐(CaCO3)沉积物-石笋、钙华和流石,是一个具有丰富的陆地古气候信息的档案库。洞穴碳酸盐(CaCO3)-石笋古环境重建常用的代用指标有碳、氧稳定同位素、生长速度、纹层厚度和灰度、有机质荧光、微量元素等,利用多种替代指标的环境解译,增加了古气候环境重建的可靠性。本文从测年方法和石笋年代学的研究入手,对石笋的生长速度,沉积速率、纹层厚度、稳定同位素、微量元素等各代用指标指代的气候意义进行了简述,同时,也对洞穴次生化学碳酸盐(CaCO3)沉积物-石笋中各单一代用指标存在的不确定性影响因素进行了探讨。因此,我们认为洞穴动态监测可为洞穴碳酸盐(CaCO3)沉积物的各替代指标的解译提供可靠的依据,充分利用现代洞穴监测的碳酸盐(CaCO3)沉积物的各替代指标,并与现代器测气象资料进行相互对比、并用以校正,是精确或定量解释石笋气候替代指标的关键。     

在中国东部石笋中寻找热带太平洋信号

正近十几年来,洞穴石笋由于定年准确、沉积连续、分布广泛、分辨率高等优点,逐渐成为古气候和古环境重建的"第四大支柱"。我国学者通过石笋氧同位素记录,重建了晚第四纪以来不同时间尺度亚洲夏季风的变化历史,受到国际上的广泛关注。然而,随着研究的深入,关于中国石笋氧同位素的气候意义解读在国内外引起了热烈讨论。有学者根据模拟结果,认为在Heinrich事件的时候中国季风区的石     

石笋有机质碳同位素组成研究的进展与挑战

洞穴石笋因其精准的定年和蕴含的多种代用指标,已成为古气候和古环境变化研究的重要载体之一。在石笋研究的多种代用指标中,碳酸盐碳同位素由于受到多重因素的影响,应用其重建过去环境变化历史一直局限在少数几个研究地点。洞穴上覆土壤有机质是洞穴石笋中有机质的重要来源,除此之外,洞穴原位产生的微生物及基岩中的有机质也有贡献。由于主要继承了地表植被和土壤有机质的同位素组成,石笋有机质碳同位素组成的时间序列能够很好地指示地表植被的演变及土壤过程的变化。本文对石笋有机质碳同位素组成的研究现状进行了综述,介绍了最新建立的石笋有机质碳同位素组成分析方法,并指出应用这一指标研究环境变化需要解决的关键问题和未来面临的挑战。     

石笋高精度高分辨率年代学和古气候研究

古气候变化突变事件的发现和对未来环境变化的预测 ,提出了取得高分辨率古环境记录的要求。本文介绍了中国洞穴石笋年代学和古气候最新研究的进展以及目前我们用MAT - 2 6 2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、贵州都匀七星洞洞穴次生碳酸盐石笋进行年代学研究的一些成果。     

喀斯特洞穴晶体生长速率的古气候重建意义

为了从石笋中提取更多的古气候信息,以用于气候预测,需要研究现代洞穴沉积过程与周围环境变化的关系。本文通过对贵州5个洞穴现代沉积玻片上菱形方解石的长度与滴水变率观测研究发现,在洞穴滴水不间断的情况下,滴水变率较小的滴水点,菱形方解石晶体长轴生长速率较快,反之,生长速率较慢。反映在石笋中,石笋晶体粒径较大说明处于降水稳定时期,石笋晶体粒径较小指示沉积时期降水变率较大,气候不稳定。     

贵州七星洞石笋记录的最近2300年气候和环境变化

基于贵州都匀七星洞石笋(QX-3)8个~(230)Th年代数据和414个δ~(18)O数据建立了研究区过去2360年、分辨率约为5年的石笋氧同位素时间序列。七星洞石笋QX-3δ~(18)O记录与灰度记录高度相关,表明石笋灰度值的变化亦可作为重建古气候和古环境的一个替代指标。功率谱分析显示石笋QX-3δ~(18)O序列具有显著的24~20 a和12~10 a周期,与树轮Δ~(14)C周期有很好对应,为太阳辐射驱动气候变化假说提供又一重要证据。亚洲季风区万象洞、黄爷洞、和尚洞、七星洞和董哥洞的δ~(18)O年代序列曲线对比显示,在长时间尺度上各洞穴的δ~(18)O记录均表现出较一致的气候环境变化特征;但在百年到数十年尺度上存在一定差异,这可能指示了区域降水对亚洲季风变化的响应差异。     

喀斯特洞穴晶体生长速率的古气候重建意义

为了从石笋中提取更多的古气候信息,以用于气候预测,需要研究现代洞穴沉积过程与周围环境变化的关系。本文通过对贵州5个洞穴现代沉积玻片上菱形方解石的长度与滴水变率观测研究发现,在洞穴滴水不间断的情况下,滴水变率较小的滴水点,菱形方解石晶体长轴生长速率较快,反之,生长速率较慢。反映在石笋中,石笋晶体粒径较大说明处于降水稳定时期,石笋晶体粒径较小指示沉积时期降水变率较大,气候不稳定。     

重庆黑风洞石笋灰度记录的全新世季风气候变化

基于重庆地区黑风洞石笋HF01的~(230)Th年代数据、灰度数据、氧同位素数据和Fe含量数据,重建了长江中上游地区全新世季风变化历史。结果显示石笋HF01的灰度值主要响应东亚季风变化,石笋灰度序列能够记录东亚全新世季风气候变化历史,即全新世早中期东亚夏季风增强,在6 ka B.P.以后季风逐渐减弱。石笋HF01的灰度序列清晰地记录了一系列的Bond事件,显示石笋灰度值对气候环境变化敏感,是可靠的气候环境信息载体;也进一步证明东亚季风不仅受太阳辐射驱动,还受高纬地区千年尺度的气候变化影响。石笋HF01灰度序列功率谱所呈现的55 a周期与太平洋数10 a尺度涛动(PDO)的50~70a周期一致,45、25、23、22、18、12 a周期接近于太阳活动周期,说明在数十年至百年尺度上东亚季风可能受太平洋涛动和太阳活动的共同影响。     

从威宁草海的演化分析0.73Ma来贵州威宁地区喀斯特环境的演变

根据草海0.73 Ma.B.P的沉积记录和林树基等的草海研究成果,结合威宁地区喀斯特环境特征,以及贵州喀斯特溶洞及层状地貌、新构造运动等,确定了草海泥炭沼泽发育与喀斯特夷平面、层状溶洞、河流阶地之间的关系,大尺度上恢复喀斯特环境的侵蚀速率。建立了威宁地区岩溶发育期次,即经历了较强—缓慢—强烈—缓慢—强烈的五个发育阶段。认为喀斯特岩溶发育严格受构造控制,并且新构造运动是威宁地区喀斯特侵蚀速率主要控制因素。这一大尺度研究方法,为贵州喀斯特环境变迁的研究提供了新的研究思路。     

喀斯特山体表层岩溶带水文地质特征分析——以陈旗小流域为例

表层岩溶带是喀斯特地区水分重要的赋存与运移空阔,是水文过程的重要控制因素,研究喀斯特山体表层岩溶带水文地质特征,对喀斯特地区水循环及生态环境保护研究具有重要意义.选取贵州瞢定县陈旗流域为研究区,通过野外调查、探地雷达探测以及渗透系数愿位测定,分析了表层岩溶带水文地质特征及其对喀斯特地区降雨径流形成的影响.结果表明:表层...     

我国西南地区喀斯特森林树木年轮对气候变化的响应

利用贵州省2个典型喀斯特地区与1个非喀斯特地区的6个优势树种(化香树Platycarya strobilacea为重复树种)的树轮宽度资料,建立了6个树轮宽度年表,研究了不同地区不同树种的树木年轮对近50年来气候变化的响应异同,探讨了影响6个优势树种生长的气候限制因素。结果表明,季风期前的水热条件是喀斯特地区针叶树和阔叶树径向生长的最主要的气候限制因素。季风期前降水减少、月均温升高,导致土壤水分蒸发加快,加强了水分胁迫,不利于喀斯特地区针叶树和阔叶树的生长。帕尔默干旱指数虽表明喀斯特地区未达到干旱胁迫程度,但实际上水分渗漏加剧了喀斯特地区针叶树和阔叶树生长的水分胁迫。非喀斯特地区采样点的高海拔导致的低温,减少了春冬季节土壤水分蒸发。并且非喀斯特地区土壤和地形有利于水分涵养,同时,较高海拔的地形改变了季风期前的降水格局,消除了季风到来前树木生长的降水限制,因此,降水并不是喀斯特地区树木生长的限制因子;但其针叶树的径向生长受到上一年12月的温度控制,产生正响应信号,阔叶树径向生长仅受到生长季温度、降水增加带来的较小促进。     

喀斯特洞穴晶体沉积速率的气候响应

在对本寨洞9个滴水点沉积玻片的晶体沉积质量监测后发现,现代洞穴沉积量主要受控于温度变化,统计的8个玻片沉积中,有6个滴水点的沉积速率与温度呈正相关关系。滴水速率对沉积速率影响较小,在统计的8个滴水点中,只有BZ9滴水点受滴水速率影响明显,具有正相关关系。其环境意义为石笋的生长速率主要受温度控制,呈正相关关系,可作为古温度代用指标。     

不同岩性试片溶蚀速率差异及意义

评价岩性对溶蚀速率的影响有助于提高岩溶碳汇强度估算精度,对当前全球气候变化研究意义重大。本文通过在山西晋中盆地西南,吕梁山东侧的半干旱岩溶区典型小流域开展标准试片与当地试片的对比溶蚀试验研究,结果显示当地试片的溶蚀速率(0.122 3~0.532 8mg/(cm2·a)和岩溶碳汇强度(1.713tCO2/(km2·a))明显小于标准试片(0.254 7~0.551 1mg/(cm2·a)和1.821tCO2/(km2·a)),表明使用标准溶蚀试片法会使岩溶碳汇强度被高估。当地试片的溶蚀速率与酸不溶物含量呈负相关关系,进一步表明当地试片酸不溶物含量(2.58%~10.86%)大于标准试片(3%)是造成其溶蚀速率和岩溶碳汇强度小于标准试片的重要原因。也就是说,由于埋放地地层岩性与标准溶蚀试片岩性特征存在差异,不同地区均采用埋放标准试片的溶蚀实验方法来研究岩溶碳汇效应会产生较大的误差。因此,为了更加精确的计算岩溶碳汇量,后期研究中有必要使用埋放地的岩性试片来替代标准溶蚀试片。     

云南寻甸中全新世降温事件的石笋同位素记录

通过对寻甸仙人洞X1石笋进行高精度的TIMS-U系测年和碳、氧同位素分析,建立了寻甸地区8000aB.P.以来高分辨率的古气候变化时间序列。研究结果表明,寻甸地区8000aB.P.以来石笋记录的古气候环境变化,大致可分为3个气候期:中全新世8000—5560aB.P.为气候适宜期,显示印度季风由强盛逐渐减弱的趋势,气候温暖湿润期,与太阳辐射增强引起的北半球季风环流加强有关;中全新世中晚期5560—4400aB.P.为季风转变期,显示印度季风减弱并快速退出、萎缩,东亚冬季风加强并快速推进,太阳辐射强度减弱,气候为干冷期;中全新世晚期4400—2000aB.P.,显示东亚冬季风逐渐减弱,东亚夏季风有所增加,气温有所回升,但气候变化的波动大。研究还表明,全新世以来石笋记录的气候变化非常不稳定,在千年尺度上表现为台阶状,在短尺度———百年尺度上呈锯齿状波动。石笋记录的突发性气候波动事件,与冰芯记录极为相似,反映低纬度地区石笋记录的季风气候与高纬度及北极地区的气候具有极好的相关性,这对于认识现代气候系统变化以及对未来十年、百年尺度的气候预测具有重要的科学意义。     

贵州威宁麻窝山地区近五万年来土壤侵蚀速率研究

摘要定量研究喀斯特地区土壤侵蚀速率对了解石漠化过程具有重要意义.本文以重度石漠化贵州威宁麻窝山地区岩溶洼地堆积土壤为研究对象,采用了钻探取样、土壤有机质14C测年方法、137Cs含量测定并结合历史文献,定量研究了麻窝山地区近5万年来的土壤侵蚀速率变化.结果表明,距今4.69～3.08万年(Bp)间的侵蚀模数与距今3.0...     

贵州喀斯特区域土壤有机质的分布与演化特征

中国西南喀斯特区域是全球最大的喀斯特生态区域之一,该区生态环境脆弱,水土流失严重,石漠化趋势严峻。土壤有机质是极为重要的保持土壤结构与质量的物质,深刻认识喀斯特区域土壤有机质的特征与演化是防治和改善我国西南喀斯特区域石漠化现状的迫切需求。本文以贵州省为例,总结归纳前人的研究成果,阐述了该区土壤有机质的分布规律与演化特征,探讨了影响该区土壤有机质分布的因素,以期提出更好的石漠化防治策略。中国西南喀斯特区域土壤受该区多山地形的限制,具有水平地带性以及垂直地带性特征,同时受到喀斯特地质地貌的控制,发育各种非地带性土壤,本区土壤类型多、成因复杂;土壤有机质的分布、演化特征与土壤类型密切相关,具有明显的区域特点。贵州省分布广泛的主要土壤有黄壤、石灰土、红壤、紫色土、黄棕壤、棕壤以及水稻土等。其中,棕壤有机质含量最高,原因可能是棕壤存在区域海拔高,气温低,抑制微生物活动,土壤有机质分解过程比较缓慢;石灰土有机质含量高,原因可能是土壤中钙的含量较高,有机质的保存可能受益于腐殖酸钙及碳酸盐沉淀的包裹保护;而黄壤和红壤等酸性土壤有机质主要是与R_2O_3结合,有机质的活性高于石灰土;黄棕壤有机质含量介于棕壤和黄壤之间;紫色土由于土壤质地的原因,有机质含量最低。     

紫木凼金矿开采过程中的环境效应:1.污染状况对比

金矿开采具有其独特的环境效应 ,特别是贵州等地的卡林型金矿 ,因为这种金矿富含As、Tl、Hg、Sb、Pb等有毒元素 ,而且矿区发育喀斯特地形 ,使这类金矿的开采具有“毒上加毒”的污染特征和“明暗相间”的污染扩散迁移特征。本文通过对紫木凼金矿从1 989年到 1 995年开采六年间土壤、地表水、地下水的监测项目的变化对比 ,证明了黄金生产造成了矿区土壤、地表水、地下水中CN- 、As、Hg、Pb、Zn等的增高 ,其中以对地表水的影响最大 ;确定了主要的污染源有采矿废石、矿渣及废液 ,主要污染物有CN- 、As、Hg、Pb和Zn ,由于矿区Tl的区域背景值较低 ,未造成Tl的二次污染。