云南石林地区钙华的ESR测年及其地质意义

利用ＥＳＲ（电子顺磁共振）法,对云南路南石林地区的钙华测定了其生成年代。结合 结的地质产状,对该区地质活动、环境演变、石林生长时代与生长过程进行讨论,认为中－晚更新世是云南路南石林发育生长的最主要时期。     

云南石林岩溶发育的古环境研究

以地质地貌景观调查、填图为基础,应用区域地层、古地磁资料、植物和孢粉化石、岩石与古土壤的化学成分(含稀土元素)、古土壤粘粒硅铝比值、钙华、溶蚀率等资料,研究了石林岩溶各主要演化阶段的古环境特点。石林地区能保留有早二叠世晚期至第四纪的石林岩溶是源于该区特殊古地理环境演变所控制的不同古环境下的岩溶过程差异。按照岩溶与环境的关系,可将石林岩溶演化的漫长过程分别划分出有利于石林岩溶发育与有利于石林岩溶保存的不同时期。石林地区的石林岩溶经历了古热带湿热海岸边缘、古热带行星风系干旱环境、半干旱山地湖泊环境与热带低海拔湿热气候到高原亚热带干湿季风气候演变。石林地区是研究漫长地质时期的不同环境下石林岩溶发育与保存的较好地点之一。      

岩溶动力学的理论探索与实践

国土资源部岩溶动力学重点实验室的研究群体自1990年以来连续成功实施了3个国际岩溶对比计划项目,包括IGCP299、IGCP379、IGCP448,在岩溶形成、碳循环、岩溶生态和水资源等领域,为国际岩溶学术界提供了共同解决岩溶地区资源环境问题的机会,将地球系统科学思想引入现代岩溶学,建立岩溶动力学理论,有力地推动了国际岩溶学科的发展.目前正在执行的IGCP513"岩溶含水层与水资源"项目继续引领国际岩溶地质研究方向.相关成果为在中国桂林建立联合国教科文组织"国际岩溶研究中心"(IRCK)奠定了坚实基础.由此回顾了20多年来岩溶动力学理论在中国的发展过程.概述了其主要的科学成果和应用前景.指出了地球系统科学的引入、全球视野的研究和及时将理论用于解决岩溶地区的资源环境问题在现代岩溶学发展中的重要意义.经过20余年的不断探索,形成了岩溶动力学理论的基本思路,并创造性地总结了一套捕捉碳、水、钙循环的行踪的工作方法.通过全球对比,提出"岩溶形态组合"概念,将岩溶形态组合与岩溶形成环境条件建立对应关系,解决异质同相、同质异相这一令岩溶学者迷惘的问题.将岩溶学引入伞球变化研究,一方面把岩溶作用与全球碳循环紧密的联系在一起,通过对CO2H2O-CaCO3系统(岩溶动力系统)的定位观测,发现全球最大的碳库-碳酸盐岩体在伞球碳循环中仍甚活跃;另一方面,岩溶动力系统(KDS)对环境变化十分敏感,响应及时,其相关沉积物可记录全球变化.将岩溶地质过程与生态学联系在一起,将现代岩溶学理论的研究推向应用,与生产实践结合.在岩溶动力系统运行机制和运行规律、我国岩溶动力系统的类型划分和分布规律、在表生岩溶系统碳循环与大气CO2源汇关系、利用石笋记录重建古气候、古环境变化过程及中国西南岩溶生态系统研究等方面均获得了突出成果,如首次估算了我国和全球因碳酸盐岩溶蚀回收大气CO2的量,中国为1.774×107t/a,而全球为6.08×105t/a;证实了西南岩溶区典型表层岩溶泉水化学的季节、日变化与暴雨动态,表层岩溶泉水化学取样的频率需要重新审定,而且水文水化学的连续监测对于岩溶作用强度和岩溶作用碳循环的高精度评价是十分必要的;要了解岩溶系统水化学的变化,仅考虑水-岩相互作用是不够的,我们还必须重视CO2气体对岩溶系统中水化学变化的影响,即岩溶系统水化学动态的变化是CaCO3-H2O-CO2三者相瓦作用引起的,水-岩-气相互作用的概念必须引入岩溶水化学的研究中;揭示了过去0.16 Ma来亚洲季风和低纬度地区降雨变化的特征,说明太阳辐射强度增高,驱动了盛间冰期的出现,重建了荔波地区2.3 ka来古气候环境的演变历史,贵州董哥洞石笋提供了低纬度、低海拔地区,可较好定年,更接近水汽来源区的古气候变化的替代指标;石笋记录发现末次冰期以来存在有多次冷事件-Heinrich冷事件H1～H5跃变事件,新仙女木事件在我国南方的洞穴沉积物中具有显著的反映.对西南8省区市岩溶县、石漠化严重县统计和空间分布特征的分析研究表明地质地貌条件对岩溶区资源、环境和社会经济具有制约作用,认为西南岩溶区石漠化综合治理首先要在岩溶地质条件的基础上,结合气候、水文和社会经济状况,才能深入分析岩溶区石漠化的成因、危害和类型.划分出岩溶区石漠化综合治理区域8大区成为"西南岩溶石漠化综合治理规划大纲"编写的重要基础.     

杭州市西部岩溶山区地面塌陷及地下水资源开发初步研究

杭州市西部岩溶山区因开采地下水引发了近20起岩溶地面塌陷(变形)现象,造成人员伤亡和经济损失,成为西湖风景区的主要地质环境问题.由于岩溶水水质优良,可达到Ⅰ级(饮用)水标准,其允许开采资源量512.7×104 m3/a,其中,环西湖山区开采量366.7×104 m3/a.为充分利用优质岩溶水的饮用水功能,既要保护地质环境、防止地面塌陷的发生,又要充分利用岩溶水资源,做到资源开发与环境保护的协调统一.为此,提出合理开发岩溶水资源、防止地面塌陷的对策措施.     

云南白水台现代钙华δ13C和δ18O的季节变化特征研究

随着全球变化研究的深入,多种古气候变化信息地质载体的研究得到了越来越多的重视,其中利用钙华获取古气候和古环境信息的研究也受到了广泛关注.钙华是一种产于地表的从泉水或河流中析出的碳酸钙沉积物,按成因通常将其分为大气成因类(meteogene)和热成因类(thermogene)[1].     

中国路南石林地区钙化年代测定及其意义

中国云南路南是高原型喀斯特发育最为典型的区域之一，“石林喀斯特”最为著名。该区域喀斯特演化历史及其特点充分反映了云南东部地区在喜马拉雅运动期地壳活动的特征。石林喀斯特化过程中，形成了众多的钙质沉积物，包括河滩钙华、瀑布钙华、湖滩钙华、洞穴钙华及第三系硫酸盐岩。位于不同海拔高度的石林地貌及其间的洞穴钙华，代表了石林发育的不同阶段和过程：地壳抬升－溶蚀、再抬升、钙华沉积。湖滩钙华和河滩钙华的规程特征也     

利用荣玛地区温泉钙华δ~(18)O及微量元素重建西藏全新世以来古气候

西藏荣玛温泉钙华发育,是研究古气候的天然地质载体。本研究在U系法定年的基础上,参照古里雅冰心δ18 O的气候记录,对钙华微量元素、稀土元素、氧同位素与古气候关系进行系统分析,进而挖掘荣玛钙华的古气候信息,总结出该区古气候变化规律:钙华母岩为灰岩,钙华锥以"半球面式生长模式"沉淀;钙华δ18 O与温度、降雨量具有较好的正相关性,表明钙华δ18 O受温度和降雨量影响;钙华Sr/Ca、Sr/Ba与降雨量具有较好负相关性,说明钙华Sr/Ca、Sr/Ba在一定程度上受降雨量影响;根据钙华δ18 O、Sr/Ca和Sr/Ba与气候的关系推测荣玛地区古气候变化规律为:35.87ka时期,为高温多雨气候;35.87~12.38ka时期,气温降低、降雨减少,为干冷气候;12.38~6.67ka时期,气温回升降雨量增大,气候由干冷变为湿暖;6.67~5.29ka时期,气温、降雨量波动降低,气候由湿暖变为干冷;5.29~0ka时期,气温、降雨量升高,由干冷变为湿暖气候。     

层状钙华及其地球化学指标的古气候/环境意义

层状钙华作为高分辨率古气候环境重建记录已被国内外许多学者所关注.钙华的微层厚度、氧碳同位素组成和微量元素的含量都呈现出随季节变化的周期性特点.钙华年层的形成与方解石沉积速率或者微生物生长活性的季节变化有关;氧同位素组成的变化主要受温度和沉积水体的δ18O控制,但蒸发作用(尤其是在干旱区)也有重要影响;钙华的稳定碳同位素...     

中国云南石林岩溶形态类型与特征

基于云南石林县的石林分布特点与研究现状,按照岩溶形态组合研究其环境的思路,对400km2的石林形态组合进行了研究,提出了石林形态的系统类型。石林组合形态可分为四个层次,石柱表面溶蚀形态30种以上,分割石柱体的溶蚀沟形态3种;石柱形态6种,其中的4种可称之为石林;石林地貌组合有7种。云南石林形态系统反映了石林多样性,其内含的信息(岩溶地质信息、区域环境信息和人类活动信息)值得深入研究,以深化石林地质遗迹景观的整体性认识。      

岩溶与全球变化研究

岩溶与全球变化研究袁道先（地质矿产部岩溶地质研究所桂林５４１００４）由于岩溶作用是全球碳、水、钙循环的重要部分，以及碳酸盐岩的广泛分布（占陆地面积的１５％，约２２×１０￣６ｋｍ￣２），因而岩溶在全球变化研究中具有特别重要的地位。它不仅与大气ＣＯ＿２的...     

Characteristics of Underground Water Flow at Different Water Levels in Tianshengan Karst Area, Yunnan, China

Three tracing tests from the same injection point executed at low, medium, and high water levels in the karst aquifer near Tianshengan village, Lunan Stone Forest, Yunnan Province, China, have revealed the basic properties of underground water flow. They showed the general directions of water flows; tracer concentrations were observed at six successive points allowing for the calculation of apparent dominant flow velocities at these sections towards the Dalongtan karst spring. For the high water level, the discharge between single sections was between two and 10 times greater than that at low water level. For the medium water level, the flow velocity at different sections was between 1.4 and 3.7 times faster than that at low water level; and for high water level, it was between 1.3 and 2.7 times faster than that at medium water level. The fastest water flow appeared at the first section (23 cm/s at medium water level); and the slowest (0.6 cm/s at low water level) appeared where water flow must cross the Tianshengan fault (north–south direction), and later, a layer of 20–30 m thickness of quartz sandstone and shale clay-stones. It was also possible to calculate the recovery of the tracer for point 4, Dakenyan, where discharge was measured. At the medium water level, 50% of the injected tracer was detected a half-day after its first appearance and at low water level after more than 3 days. The previously published research illustrates the transport velocities of possible contaminants and their solubilities in water at different hydrological conditions.     

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。     

福建宁化天鹅洞石笋晚第四纪同位素古温度研究

应用同位素测年测温技术，得出福建宁化天鹅洞内碳酸盐堆积物的同位素古温度，在与全球深海Ｏ同位素曲线对比后得出，该地区大约在２１０－１８ｋａＢ．Ｐ．之间，经历过五次大的气温变化过程，分别相当于Ｏ同位素第６、５、４、３和２阶段。里斯冰期的结束时间估计在１５５ｋａＢ．Ｐ．，武木亚间冰期的起始时间估计在６５ｋａＢ．Ｐ．。结果表明，宁化地区晚第四纪古气候环境没有形成冰川的条件，但明显受到全球气温变化的控制。     

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。     

东北哈尼泥炭沉积物磁化率特征及古气候意义

东北哈尼泥炭沼泽位于长白山西麓和龙岗山脉中段,沉积连续,受人为干扰较小,记录了东北地区全新世以来的古气候、古环境演变信息。本研究采用AMS ¹⁴C测年技术建立了哈尼泥炭剖面年代学框架,并对泥炭柱心磁化率进行测定,分析其古气候意义,结合相关气候代用指标,重建了东北地区14 ka B.P.以来的古气候与环境演化历史。结果表明,哈尼泥炭磁化率总体偏低,说明在全新世的大部分时间内哈尼泥炭中的磁性矿物颗粒富集程度较低。哈尼泥炭磁化率记录了区域环境温度和湿度变化信息,较高的磁化率表明气候温暖湿润,较低的磁化率表明气候干燥寒冷。磁化率参数变化响应了全新世多次气候干冷事件,如0.4~0.6 ka B.P.(小冰期)、2.8 ka B.P.、4.3 ka B.P.和8.2 ka B.P.等气候突变事件。哈尼泥炭磁化率不仅反映了东北地区全新世以来的气候变化,而且呼应了全新世的多起气候突变事件。     

末次冰消期滇西地区气候突变事件:湖泊孢粉记录

在末次冰消期总体持续增温的过程中,全球气候经历了一系列以"快速增温/降温"为主要特征的千-数十年尺度的突变事件.由于这些气候突变事件具有明显的高频特性,需要在全球范围不同地区开展更多高分辨率的古气候研究,用于进行突变事件的对比和机制的探讨.本研究对比滇西南腾冲青海湖、滇西北泸沽湖和高山湖泊天才湖约2万以来的孢粉、炭屑记录,揭示了中国滇西地区末次冰消期的植被演替与气候变化历史,探讨了末次冰消期存在的气候突变事件.结果表明,滇西地区末次冰消期开始转暖发生在约19 ka(1 ka=1000 cal. a B. P.);冰消期开始以后,滇西地区气候普遍依次在 17. 5±0. 5~15. 2±0. 1 ka期间、 15. 2±0. 1~14. 3±0. 1 ka期间、 14. 3± 0. 1~12. 9±0. 1 ka期间和12. 9±0. 1~11. 7±0. 2 ka期间存在冷干-逐渐变暖变湿-明显更暖湿-温度湿度略有下降等这几个突变事件,它们在时间上分别对应于H1冷事件、波令前增暖期、 B/A暖期和YD冷事件;滇西地区比较一致地在 11. 7±0. 2 ka进入全新世.除此之外,滇西北地区在约17. 7~17. 0 ka期间可能还存在一次短暂的较明显的暖湿期.对末次冰消期气候变化机制的探讨认为,末次冰消期开始转暖及以后逐渐增温的趋势主要受夏季太阳辐射量从约20 ka逐渐增加,到11 ka左右达到峰值的控制;而末次冰消期发生的气候突变事件如H1冷事件、波令前增暖期、 B/A暖期和YD冷事件主要是受大西洋温盐环流的影响,同时温室气体浓度的变化也起了重要的调制作用.     

西南岩溶区生态旅游评价模型研究

西南岩溶区高品位旅游资源丰富且种类齐全,但其独特的岩溶地质环境对旅游开发建设、旅游接待经营响应十分敏感。本文立足于“人地共生”的生态旅游理念,以污染、风险、干扰、垄断四大指标为依据,选取了12项评价因子和5项修正指数,构建出PRIM标靶评价模型。通过该模型可计算出生态旅游指数进而定量化评价岩溶区旅游开发项目的生态旅游开发态势;还可根据四大指标在标靶模型中的收敛程度和极轴分布,判定评价目标所存在的主要问题及应采取的相应措施。笔者结合路南石林、桂林漓江和福建天鹅洞三个案例,对PRIM标靶评价模型进行验证,评价结果显示,路南石林、桂林漓江生态旅游指数稳定,属于标准的生态旅游景区,但垄断指标较高,后期需要调整旅游收入再分配比例;福建天鹅洞属于准生态旅游景区,在旅游安全措施、开发垄断等方面还存在不足,需要进一步完善。      

A grain-size record from Beijing region in Northern China: Late Quaternary paleoclimate oscillation in response to global change

Numerous samples taken from one core at the Beijing plain were utilized to characterize the paleoclimatic configuration of the study area and its possible relation to global control since the last interglaciation. We presented here a detailed grain-size record for the full length of Late Pleistocene, along with the optical simulated luminescence (OSL) dating. Our findings revealed that Late Pleistocene of the study area started approximately at 110 ka B.P. represented by the thick sediments of 31 m in Changping depression. Four sedimentary cycles were outlined in the core during Late Pleistocene, corresponding to marine isotope stage (MIS) 5 to 2. Controlled by regional geology and global climatic setting, eight paleoclimatic periods were identified simultaneously in the study area on the time scale of 10⁴ year, with the warm and moist climate being found at 110 — 96, 92 — 76, 67 — 56, and 28 — 18 ka B.P.. The climatic instabilities on a millennial scale in Late Pleistocene were characterized largely by the occurrence of 6 strong Heinrich events shown by comparatively coarse groups. These variations correlate well with those documented in the GRIP Greenland and in the Northern Atlantic Ocean, though more complex features may exist on the long time scale.     

云南石林地区土壤侵蚀的石笋记录与现代观测

通过研究云南乃古石林地区的洞穴沉积物———石笋,结合土壤侵蚀观测结果,发现石笋中的每一个夹泥层代表一次地表快速剥蚀事件,进而讨论了土壤侵蚀事件在石林发育过程中的意义。结果表明:石林发育的自然过程之一是土体较长时期稳定、实现土下溶蚀,协同土壤阶段性的快速剥蚀过程,脉动式相对向上“生长”。石林地区全新世曾经历过数次快速剥蚀过程。     

青藏高原秋里南木湖原生硼砂、芒硝韵律层的发现及气候环境意义

湖泊沉积物中沉积韵律是个普遍现象,但盐类矿物组成的韵律现象比较少见。盐类矿物多出现在干旱的环境中,芒硝是干冷环境下沉积的盐类矿物。本文主要根据芒硝层厚度的变化,结合原生硼砂、粘土、孢粉、碳酸盐等环境指标,讨论了秋里南木湖27.8~4.97 ka BP的气候环境演化并进行了区域对比,为青藏高原是气候变化敏感区的观点提供了盐类矿物学方面的证据。研究认为,27.8~20.5 ka BP湖区气候相对温暖潮湿,20.5~11.4 ka BP气候寒冷,其中20.5~17.5 ka BP气候极端干冷,为末次盛冰期在秋里南木湖的反映,17.5~17.1 ka BP、15.9~15.2 ka BP和14.1~13.4 ka BP气候条件略微好转;11.4~10.1ka BP气候温暖,10.1~7.5 ka BP气候寒冷,其中8.1~7.9 ka BP的冷气候为“8.2 ka BP冷事件”的反映;7.5~4.97 ka BP气候相对温暖,但波动频繁。原生硼砂的存在说明,27.8 ka以来秋里南木湖水温度不高,湖水较浅,水动力条件稳定。