Speleogenesis of Selected Caves beneath the Lunan Shilin and Caves of Fenglin Karst in Qiubei, Yunnan

Yunnan is famous for its attractive karst landscapes especially shilins, fengcong and fenglin. The development of caves beneath the shilins in the vicinity of Lunan is closely connected with the formation of shilins. Most of the waters percolating through shilins run through the caves beneath them and are responsible for their formation. The study of cave speleogenesis deepens knowledge about both the development of shilins and karst structure. In the vicinity of the Lunan Shilin, speleological, morphological and structural geological studies of four karst caves have been accomplished. At Puzhehei, Qiubei, which is characterised by numerous fenglin, fengcong and caves, speleological and morphological studies have been performed. Cave sediments for paleomagnetic analyses have been taken from all studied areas (samples CH 1-9). Karst caves in SE Yunnan are probably much older than the age of the cave sediments (<780,000 years B.P.). The studied areas are located in the vicinity of the Xiaojiang fault (N-S     

广西巴马县水晶宫洞穴沉积物特征及其沉积环境

巴马县水晶宫洞内次生化学沉积物景观丰富,类型多样,有石钟乳、石幔、石瀑布、石笋、石柱、石盾等特色景观;尤其是近期仍在发育的洞顶鹅管、卷曲石、石花等是国内外较为罕见的洞穴奇景。据沉积物的沉积类型、物质成分、沉积序次及测年等资料研究表明,水晶宫洞穴沉积物形成于晚第三纪以来。晚第三纪和第四纪早更新世早期,洞内沉积主要为外源水携带的硅质岩、砂岩类砾石沉积形成的钙华砾石层。早更新世中期—中更新世气候温暖湿润,是水晶宫洞穴主要景观的形成期,沉积物景观宏大而壮观,230Th-U系测年得出其分别形成于100～35万年前。晚更新世早期12.5～9万年的末次间冰期主要为温暖气候环境,洞内仅有少量的石笋沉积,且极少保存;9万年后气候环境发生突变,更不利沉积物发育和保存;自4万年后气候环境开始表现为温暖湿润,化学沉积活跃,洞穴沉积物主要由高约50～150 cm的纯白色石笋群和钟乳石组成,为洞穴奇景的形成期,230Th-U系测年得出其分别形成于40 ka BP和7 500 a BP以及1 450 a BP。晚更新世晚期以来形成的洞穴沉积物景观,不仅为水晶宫提供了丰富的旅游资源和价值,同时也为广西重建古气候环境提供了重要的信息载体。      

Actualistic approaches to the systematics and facies relations of clastic karst deposits

Clastic karst deposits occur at different positions within karst areas, whereas surface karst deposits, sediments of the crack filling facies, the cave entrance facies and the inner cave facies have to be distinguished. The karstification itself is of minor importance for the formation of clastic deposits. Except for incasional debris and impure limestones or marls the contribution of carbonate rocks to clastic karst deposits is low. The majority of clastic material is allogenic and siliciclastic.

Regarding the depositional processes cave sediments can be divided into fluvial cave deposits, gravitative or percolative deposits, decomposition deposits and rock breakdown. An actualistic approach could be a useful tool for the identification of fluvial cave deposits. By means of the depositional features of recent cave sediments and classical sedimentological features cave deposits of unknown origin can be classified.     

云南石林洞穴发育特征

石林位于滇东喀斯特高原南部,喀斯特极其发育,以发育了典型的石林地形而闻名遐迩,倍受国内外喀斯特学者的关注。洞穴是本区广泛发育分布的一种喀斯特地下形态,类型多样。依据它们的剖面形态、成因和所处的地貌部位差异,将其划分为罅状洞穴、水平洞穴和倾斜洞穴三个类型。洞穴在发育分布上受到区域碳酸盐岩地层分布的控制,表现出洞穴分布的相对集中性、洞穴发育对地层的选择性和洞穴发育的成层性等特征。洞穴发育规模绝大多数为中小型洞穴;洞穴多为现代地下洞河,埋藏浅且多天窗,并且洞穴的发育延伸方向明显受裂隙构造的控制。通过对石林地区喀斯特洞穴发育条件、洞穴发育类型、分布特征和洞穴发育的古地理环境特征分析,论述了石林地区洞穴的发育特征。     

贵州荔波董哥洞3号石笋的同位素年龄及古气候信息

石笋是岩溶记录中最全面、最系统的古气候环境信息库,研究表明,洞穴内、外环境变化,都不同程度地显示在石笋的组成、结构构造、沉积 (生长 )纹层及其层面构造、沉积速率和古气候环境变化等方面。利用洞穴石笋保存的信息重建古环境,是近 2 0年来的热门课题之一。当前全球气候变化预测研究中,洞穴石笋的高分辨率定年和碳、氧同位素组成的变化规律,为这个领域的突破和填补空白作出了重大贡献。本文通过对荔波董哥洞 3号石笋进行热电离质谱 (TIMS)U-系测年及碳氧同位素分析,获得了距今 16.33万年至 9.13万年的古气候信息。石笋在大于 16.33万年前开始生长,9.13万年后停止生长,平均沉积速率为 2.87mm/ 100a(未扣出间断时间 ),属中更新世的产物。其年龄与δ18O的变化可与深海岩芯V2 8～ 2 38同位素记录所揭示的第五和第六阶段以及与北方离石黄土层 (L2 )和下马兰黄土第一古土壤层 (S1)进行对比。它反映此阶段区内经历了寒冷和温暖 (间夹冷期 )等气候变化,与全球古气候变化波动基本一致,同时也存在地区性的气候变化。     

湖南兜率岩溶洞特征及形成发育过程

为阐明兜率岩溶洞的形成原因和发育过程,调查了兜率岩溶洞及其周边区域地层岩性和地质构造,测量了溶洞形态及溶蚀堆积物特征;用 14C法或U系法对洞内典型堆积物样品进行测年,估算出岩溶堆积物的生长速度,研究结果表明:兜率岩溶洞是完整的独立溶腔碳酸盐岩洞穴;溶洞内石笋发育强烈,石笋的生长速度略快于石钟乳的生长速度,石笋高度为2～26 m,直径在0.5～5 m,生长速度为0.24～0.50 mm·a-1;石钟乳长度为3～20 m,生长速度为0.20～0.40 ·a-1;洞内最高石柱高达37 m,最高的二次沉积物可达12 m,直径为0.6 m。兜率岩溶洞的形成是岩石、水流与构造运动共同作用的结果,区域构造产生的断层和裂隙使区内碳酸盐岩石破碎并遭受地下水的溶蚀和侵蚀,在区域缓慢抬升活动过程中形成了兜率岩溶洞;溶洞的发育经历了三个阶段:距今200～78万年的初始形成阶段,距今78～14万年的发展壮大阶段和距今14万年前至今的稳定沉积阶段。溶洞内大多数的溶蚀堆积物产生于14万年以来,少量的新生溶蚀堆积物基本形成于700年以前。在距今1万年左右开始形成二次沉积物。目前,兜率岩溶洞进入稳定沉积晚期。      

贵州凉风洞洞穴滴水水文水化学过程分析

通过对贵州荔波凉风洞5个滴水点进行为期1年的动态监测,表明除大气降雨携带的较少物质成份外,凉风洞滴水中的物质主要来源于土壤,同时,示踪结果显示出凉风洞滴水对大气降雨的响应较快,滴水的物质组成直接源自于洞穴环境。洞穴滴水的化学组成中元素含量的变化主要由水运移过程中水-土、水-岩作用导致的方解石溶解-沉淀过程所控制,稀释作用、水来源的差异或者活塞流产生了一定的效果,但其影响较弱,表明凉风洞滴水点的次生沉积物可能记录了环境变化信息。但水在洞穴顶板内运移过程中发生的水文地球化学过程(岩石的溶解、方解石沉淀作用过程)以及洞穴滴水响应大气降雨的时间尺度、水动力过程、水流形式等因素,影响到凉风洞洞穴次生沉积物过去环境记录指标。因此,岩溶次生沉积物过去环境变化指标的解译应该有洞穴滴水水动力地球化学过程的结果作为支撑。这些过程的清晰化可以更好地为研究洞穴环境次生沉积记录的高分辨率、短时间尺度的过去变化提供依据。     

旅游活动对巴马水晶宫洞穴环境及碳酸钙沉积物景观的影响

巴马县水晶宫洞内次生化学碳酸盐（钙）沉积物景观丰富,类型多样,有石钟乳、石幔、石瀑布、石笋、石柱、石盾等特色景观;尤其是近期仍在发育的洞顶鹅管、卷曲石、石花和石毛等是国内外较为罕见的洞穴奇景。自2007年水晶宫开发以来,对巴马水晶宫洞穴环境及碳酸钙沉积物景观等进行了监测,发现洞穴内流水、滴水、池水数量点减少; 洞穴温度升高、湿度降低,CO2浓度增加,空气负离子浓度减小以及普遍滋生(藻类、苔藓、蕨类等)灯光植物和洞穴景观表面的污染与变色污染、老化等现象。依据洞穴环境变化规律,提出有利于洞穴环境保护以及景观修复的相关措施,为科学合理保护开发旅游洞穴提供重要的科学依据及广泛的应用前景。      

天津大直沽晚第四纪沉积物红外释光测年及环境变迁年代学

对天津大直沽ZH2钻孔晚第四纪沉积物岩芯12个样品的红外释光(IRSL)测年及沉积物记录的环境变化研究结果表明:1)细颗粒(4～11μm)多测片的红外释光(IRSL)技术对水悬浮沉积物的年龄测定有着巨大的潜力,渤海湾西岸全新世环境变化的IRSL年代可与¹⁴C年代相对比;2)大直沽ZH2孔所在地未见晚更新世海侵,并在距今约30 ka至约10 ka期间处于沉积间断状态,距今9.5 ka开始发生海侵,距今5.1 ka发生海退,距今4.4 ka海水已退出ZH2孔所在地,距今2 ka左右已有人类活动.     

喀斯特洞穴旅游研究综述

自20世纪80年代以来,国内外对喀斯特洞穴的研究主要集中在洞穴景观形成机理、洞穴景观旅游价值评价、旅游洞穴类型划分、旅游活动对喀斯特洞穴环境影响、喀斯特洞穴景观保护等方面,并主要取得了几个重要认识: ( 1)喀斯特洞穴的发育以溶蚀作用为基础,但也存在着机械侵蚀、生物侵蚀、空气与气蚀以及各种沉积作用。( 2)按照洞穴成因,洞穴可分为渗流带洞穴、地下水位洞穴、潜流带洞穴和深潜流带洞穴,以及一些特殊成因的洞穴。( 3)对喀斯特洞穴旅游价值的评价可采用定性与定量相结合的方法进行,定性评价考虑的主要因素有区位、知名度、规模、景观的丰度、价值和功能、容量等; 定量评价则多采用层次分析法和模糊数学模型。( 4)旅游活动对洞内环境有很大的影响,洞穴温度、CO2 含量与客流量呈正相关关系; 灯光植物滋生主要源自洞穴灯光照明、游客带进的孢子及细菌。( 5)实行游客分批进入制,将有利于保护洞穴环境和保育洞穴景观。( 6)实行区域旅游组合开发、增加喀斯特洞穴型旅游目的地的旅游产品、加大景区保护力度与市场营销力度、加强从业人员培训等,可延长喀斯特洞穴旅游地的生命周期。已有研究大多从地学和旅游学的角度入手,且偏重于开发和评价方面。今后,应加强现代技术在洞穴旅游开发中的应用、洞穴旅游的管理、洞穴医疗旅游、洞穴旅游环境容量量测、洞穴旅游形象塑造和洞穴旅游开发时序等方面的研究。      

贵州平寨水库左岸底层灌浆廊道大型充填溶洞及其形成机制

平寨水库坝址区以碳酸盐岩为主,岩溶较发育,水库左岸底层灌浆廊道大型充填溶洞,是水库地下工程施工开挖中揭露的规模最大、对水库渗漏影响最大、设计及施工处理难度最大的溶洞。本文以工程前期地质勘察工作为基础,在区域地貌、地质构造格局、地层岩性、地表及地下水系发育特征研究的基础上,结合工程防渗施工揭露的岩溶水文地质现象、洞穴充填物研究等,从可溶性岩层、地下水来源及运移途径、暗河冲刷与洞顶坍塌作用4个方面,对溶洞发育形成机制进行了研究。分析认为,鸡场背斜北西翼纵向张裂隙和横张裂隙及层间滑脱、断裂破碎带,为五里大洞鸡场洼地上坝洼地地下水向三岔河的径流提供了运移的原始空间与通道,形成溶洞的地下水为五里大洞鸡场洼地上坝洼地地下暗河,长期溶蚀作用使裂隙通道变为溶蚀宽缝并最终转化为岩溶管道,岩溶水沿此通道在左岸底层灌浆廊道桩号0+238～0+296m附近下中部岩体呈虹吸状循环,地下水的强烈冲刷与洞顶坍塌在溶洞形成过程中的作用巨大,后因深部径流条件改变,岩溶管道被逐渐堵塞,形成如今的大型充填溶洞。     

云南宣威4.6万年以来洞穴石笋古气候变化记录

石笋是高分辨地记录古气候环境变化的主要信息载体之一。本文通过对宣威下水龙洞 1号石笋进行α能谱铀系测年及碳、氧同位素分析,获得了距今 46.1ka至 2.75ka高分辨率的古气候演变信息。其年龄与δ18O值的记录在纵向上的变化具有明显的韵律性特征,可与深海岩芯V2 8～ 2 3 8同位素记录所揭示的第 3阶段、2阶段和 1阶段进行对比。反映 46.1ka以来宣威地区的气候波动与全球的气候变化具有明显的一致性。但是,区内是气候变化的敏感区,是东亚季风与印度洋季风交互作用的特殊区域,存在有明显的地区性气候变化特征,在整个末次冰期时段 (4 6.1～8.1ka)气候总体偏温暖,10.2 5ka为新仙女木冷事件的最冷终止点。在全新世大暖期时段的 7.1～ 3.7ka间显示气候温暖湿润,而在 3.7～ 2.75ka间伴随太阳辐射和印度洋西南季风强度的减弱,气候有明显的降温趋势。此外,石笋的碳、氧同位素显示的气候冷暖变化是,主沉积旋回以万年级、千年级和百年级为周期性变化;亚旋回以千年级和百年级为周期性变化。     

Chronology,stratigraphy and palaeoenvironmental interpretation of a Late Pleistocene to mid‐Holocene cave accumulation on Kangaroo Island,South Australia

Chronological, sedimentological and geochemical analyses of a clastic infill from Kelly Hill Cave (5K1), Kangaroo Island, document a palaeoenvironmental record that spans from the Late Pleistocene to the middle Holocene. We AMS radiocarbon‐dated bone collagen and U–Th‐dated speleothem to determine that fossiliferous sediments were deposited between >20 ka and 7 ka ago. Most of the 15 sedimentary layers are dominated by sand‐ and silt‐sized quartz that is physically and geochemically comparable with surface soils in the Kelly Hill area. Late Pleistocene and Last Glacial Maximum strata are represented primarily by homogeneous, poorly sorted quartz‐rich sediments that contain little organic matter, but include a thin layer composed largely of silt‐sized clay pellets that resemble sediments deflated from playa lakes. Microstructures observed in petrographic slides indicate that, with the exception of one layer, all sediments experienced little reworking once deposited in the cave. Some layers display pedogenic microstructures such as redeposited clays and opaline silica infilling that indicate postdepositional modification; that is, cave‐floor soil development. Overlying Holocene‐aged sediments also consist mainly of quartz but have much greater organic matter content. Some of these sediments have been strongly influenced by re‐precipitated organic matter that appears to have been transported into the cave via vadose drip water. The presence of dissolved organic matter in soil/vadose waters suggests a high vegetation density and acidic soils, which are congruent with the more equitable climatic conditions characteristic of the Holocene. The sediments described here provide a valuable palaeoenvironmental record that will facilitate future interpretation of associated vertebrate fossils.     

Quaternary Geology and Faulting in the Damxung-Yangbajain Basin

The detailed geological mapping, conducted in the Damxung-Yangbajain basin, shows that there are many types of deposits formed since the Pliocene. The oldest sediments are formed during the Pliocene. The most prominent sediments are three sets of moraines and fluvioglacial deposits. The ESR, U-series and OSL dates indicate they are formed about 700-500 ka B.P., 250-125 ka B.P. and 75-12 ka B.P. respectively and indicate that there are three glacial periods since the mid-Pleistocene in the Nyainqentanglha Range. Along the southeast side of the Nyainqentanglha Range, the main southeast dipping fault zone which bounds the Damxung-Yangbajain Graben on its western edge was mapped. The fault zone consists of three secondary fault zones and their initiation ages that the fault zones became active gradually decrease southeastward. Prominent faulting occurred in about 700-500 ka B.P., 350-220 ka B.P., -140 ka B.P. and 70-50 ka B.P. since the mid-Pleistocene. The height of fault scarps which offset the sediments f     

地下河水人工补给洞穴滴水、碳酸盐(钙)沉积特征及景观恢复探讨

岩溶旅游洞穴碳酸盐岩沉积物景观容易受到污染、风化,为了探讨受污损洞穴碳酸盐沉积物的修复方法以确保岩溶旅游洞穴的可持续发展,对广西桂林七星岩No.15支洞距洞口约150 m长洞段的滴水物化指标、现代碳酸盐岩沉积物进行了为期4年的监测分析。结果表明:（1）该洞段的滴水主要源于抽取地下河水的水柜渗漏及降水补给,地下河水和滴水的电导率、[Ca2＋] 、[HCO3-]在4个水文年中的变化趋势基本相同,雨季洞穴滴水电导率、[Ca2＋] 、[HCO3-]等显著降低,降雨稀释效应明显;（2）现代洞穴碳酸盐岩沉积具有明显的季节性变化,雨季洞穴滴水量/速率、碳酸钙沉积速率加快,最大沉积量达0.8 g／半月,洞穴入口约150 m长洞段快速滴水碳酸盐最大沉积量达2～4 g／半月,旱季碳酸盐沉积速率减少,最大沉积量仅为0.4 g／半月;（3）抽取岩溶地下水经由地表补给洞穴滴水可提高滴水的电导率、[Ca2＋] 、[HCO3-]及CaCO3饱和度,促使大量碳酸盐(CaCO3)快速沉积,实现对洞穴受风化、污染景观的修复,新沉积的碳酸钙(CaCO3)还可以将基岩裂隙和洞穴内破损、破裂的钟乳石重新“粘结”起来,利于洞穴的稳定性。      

Holocene palaeoceanographic changes in Barrow Strait,Canadian Arctic: foraminiferal evidence

Holocene changes in the benthic and planktic foraminiferal fauna (>63 µm) from a marine sediment core (ARC‐3 Canadian Arctic Archipelago, 74° 16.050′ N, 91° 06.380′ W, water depth 347 m) show that significant environmental and palaeoceanographic variations occurred during the last 10 ka. Foraminiferal assemblages are restricted to the ca. 4.5–10 ka interval as younger samples are mostly barren of foraminifera due to intense carbonate dissolution after ca. 4.5 ka. Foraminiferal assemblages in the ca. 4.5–10 ka interval are dominated by the benthic species Islandiella helenae and Cassidulina reniforme (57% of total), with Elphidium clavatum, Cibicides lobatulus and Buccella frigida also being common in this interval. The dominance of these species indicates a seasonal sea ice regime which is consistent with the occurrence of the sea ice diatom‐derived organic geochemical biomarker IP₂₅ throughout the core. The abundances of C. reniforme and E. clavatum decline upcore; consistent with more frequent mixing of the Barrow Strait water column during the early Holocene. It is likely that the influence of CO₂‐rich Arctic surface water masses have caused an increase in bottom water corrosivity after ca. 8.5 ka, and dissolution has been further enhanced by sea ice‐related processes after ca. 6 ka, concomitant with increased IP₂₅ fluxes. Dissolution is strongest when IP₂₅ fluxes are highest, suggesting a link between the sea ice and benthic systems. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

河北省崆山白云洞成因与演化

河北省崆山白云洞发育在以中寒武统张夏组为主的碳酸盐岩地层中,平面形态主要受NNW向、NE向和近EW向断裂控制,垂向上可分为3层,各层洞穴以沿陡倾断裂侵蚀、溶蚀而成的通道相连.第一层厅堂状溶洞(天堂、人间和地府)沿NNW向断裂展布,形成于早更新世中晚期;第二层格网状洞穴(迷宫和龙宫上部)沿NNW.和NE向断裂发育,形成于中更新世中期—晚更新世初;第三层形态曲折的廊道形洞穴(龙宫下部)主要追踪NE和NNW向断裂延伸,形成于晚更新世晚期—早全新世初期.在白云洞形成发育过程中,曾经历了多次构造运动破坏.现今的白云洞,景观损毁、岩石破裂严重,灾害承受力低,因此洞穴结构稳定性保护和洞穴地质环境治理是当前重要而紧迫的任务.     

湘西要坝洞沉积堆积特征及形成时代

要坝洞在保靖县城北5km,是有旅游和科研价值的洞穴。洞穴发育在保靖-复兴断裂带的裂隙破碎构造控制的白云岩、白云岩化灰岩残体中,是断面陡转缓地段的垂向洞穴,成洞原因与所处的特定地质构造环境有关。在阐述洞穴形成特征的基础上,详细论述了洞穴沉积物及其相关性。洞穴碎屑沉积、次生化学沉积类型齐全,组成高、中、低三个沉(堆)积台面,构成多期(次)沉(堆)积的伴生共存组合体,展示洞穴及其沉积特征和过程。笔者进一步完善了次生化学沉积的成因分类,认为壁流石、钟乳石、石笋、石柱聚集匹配,构成景点,具有旅游观赏价值。同时,选择具有代表性的1号石笋进行同位素测年和综合研究,以其完好的沉积旋回、结构构造特征,显示3～1万a间的冰期气候沉积特征,其冷暖气候转(突)变标志明显。在洞穴及其沉(堆)积综合研究的基础上,根据洞穴沉(堆)积、洞内外新近系、古近系、白垩系的伴生沉积、储存关系,判断要坝洞形成于白垩纪前后。     

南京汤山“白垩纪古溶洞岩层”的年代和成因新认识

一些研究者将南京汤山葫芦洞的形成时代上溯到了白垩纪 ,认为洞内所见的红色、黄色岩层可与宁镇地区白垩纪的地层单元 ,如赤山组、葛村组或浦口组对比 ,是与赤山组同期异相的洞穴沉积物。通过对这套岩层在洞内外的产出状况、与围岩接触关系的进一步观察 ,并结合岩石学微相、重矿物、硼当量以及碳同位素的分析结果 ,它们的时代应是奥陶纪 ,由于受燕山期的构造和岩浆活动的影响 ,因而与汤山一带常见的奥陶纪地层在产状和岩性上有所差别 ,蚀变的程度也有所不同 ,局部较深的蚀变作用使原岩铁化或硅化