北京石花洞的特点

在全国岩溶洞穴中,石花洞层数最多（8层）、石盾最多（约200个）、石笋的叠置关系最明显、月奶发育最好。首次发现碳酸钙微层理和膜足硬肢马陆穴居动物,首次在碳酸钙中使用ESR和210Pb测年法,首次进行氡浓度研究,首次从地质学、气象学和环境学进行多角度综合研究。     

北京石花洞结构特征及发育演化过程研究

北京石花洞是中国北方已探明洞穴中次生碳酸盐沉积规模最大、种类最丰富的洞穴;石花洞的景观美学价值和科学价值,在我国北方岩溶洞穴中占有重要地位。2013年7月,为了获取石花洞发育规模、空间结构等基本数据,采用国际通用洞穴测量方法,运用激光测距仪、罗盘和倾角仪,辅以Onstation洞穴绘图软件和ArcMap10软件对石花洞洞穴开展了全面的调查和测绘。结果显示:(1) 石花洞洞穴系统整体呈北西西-南东东向展布,长度为5 639 m,洞底投影面积为37 096 m2,洞底高差为172 m,洞内最高点海拔约为265 m,最低点海拔约为93 m。洞穴系统的发育演化主要受地层产状与北东向和北西向两组断层控制;(2) 石花洞洞穴系统分为五层,自上而下,各层洞道平均海拔依次为249 m, 211 m, 154 m, 111 m和95 m;(3) 最底第五层季节性地下河洞道长1 638 m,自西北向东南方向贯穿整个洞穴系统,依干湿季水文条件的差别,地下水以季节性涨落为主要特征,有多段有水通道;地下河道下游末端为叉状河道,崩塌明显,洞壁上无明显流纹发育;(4) 综合石花洞地下河走向和流向、洞穴发育控制因素和区域地层产状特征、石花洞与周边洞穴的空间位置关系,推测孔水洞是石花洞洪水期的排泄口。      

喀斯特洞穴氡研究综述

氡对人体健康的影响向来是医学、化学、核物理学等学科的研究热点。近年来学术界虽然对喀斯特洞穴氡的来源(岩石、地下水)、氡浓度的影响因素(地质因素、洞体结构、洞内外气象参数)、氡浓度的测量(测量对象、测量仪器及方法)、氡的危害、氡的防治(隔离氡气渗入途径、排风通氡、控制洞穴内停留时间减少吸入量、加强监测)等方面开展了研究并取得了不少的成果,但对于喀斯特洞穴氡的形成机理、喀斯特洞穴氡测量标准的制定及有效剂量的估算、喀斯特洞穴氡的防治技术及员工的健康管理等方面的研究还比较薄弱,有待加强。      

北京西山地区岩溶洞穴氡浓度研究

对北京西山某岩溶洞穴1至4层进行了氡浓度测量,研究洞穴中氡浓度的变化特征,从时间和空间两个方面探讨其变化规律及其对人身体的危害。研究结果表明,天然溶洞在不同深度位置,氡浓度存在明显差异,随着深度的增加,氡浓度呈现线性的增长特征;溶洞内氡浓度在7、8、9月相对较高,平均浓度6123Bq/m~3,10、11、12月氡浓度较低,平均浓度2784Bq/m~3,呈现出季节性的变化特征,即夏季高而冬季低;溶洞内由氡及其子体所产生的年平均内照射剂量约为566 m Sv·a~(-1),超出国家规定公众年有效剂量的安全范围。建议对已经对公众开放的天然溶洞,进行氡浓度检测,采取有效的防氡降氡措施,减少氡及其子体的辐射,对人身体所产生的危害。     

洞穴自然环境系统的观测及研究－－以广西柳州响水岩为例

重点叙述了1990年代中期对广西柳州响水岩所进行的洞穴自然环境系统长期观测的成果,在响水岩洞内设置12个测点,进行洞穴空气温度、湿度、CO2、空气负离子的长期观测,并对响水岩的氡浓度、风速、放射性等作了测定。对洞穴空气负离子的观测在我国属于首次。观测研究工作表明,洞穴空气负离子浓度远大于洞外,洞穴空气质量一般皆属最清洁空气。响水岩的氡浓度低, CO2 含量略高于洞外,放射性背景值低,是一个具有洞穴医疗价值的洞穴。      

洞穴氡来源、分布、测定及旅游评价

洞穴氡来源于岩石中含铀以及洞穴壁裂隙中渗析出来氢的累积和地下水溶解氡的释放。洞穴氡值与地区、洞穴围岩,以及距洞口深度有关,与洞内的地质条件有关。在洞穴氡值的测定中,目前国际上最新采用的是SSN TD方法。本文不仅介绍了该方法的基本原理,还应用它对我国部分洞穴的氡值进行了测定。     

北京石花洞空气环境主要因子季节性变化特征研究

洞穴大气CO2浓度不仅是影响洞穴沉积物沉积（或者溶蚀）的重要因素之一,而且在旅游洞穴,它关系到沉积物景观的稳定性以及旅游环境的舒适性。本文通过对石花洞洞穴大气温度、湿度及CO2浓度近4个水文年的观测,结果表明：（1）洞穴温度在15℃上下波动,夏季约高1℃,主要与洞内外温差的季节性变化和旅游活动有关;（2）洞穴CO2浓度随着大气温度上升而缓慢升高,至每年的7月上旬雨季来临时,气温、降水及土壤中CO2大幅提高,降水溶解大量的土壤CO2并渗入洞穴中,导致洞穴CO2浓度迅速上升,8月观测到的最高浓度可达到4 334ppm,在雨季结束后,随着大气温度降低,CO2浓度缓慢下降,2月份平均值达到最低,为360~458 ppm。另外,在5月份和10月份的旅游黄金周,旅游人数的增加,洞穴CO2浓度异常增高。在进行洞穴管理与规划时,应综合考虑自然和人为因素对洞穴的影响。     

重庆雪玉洞氡浓度变化特征及其危害防护

利用 PRM-2100氡子体监测仪对重庆市丰都县雪玉洞氡子体平衡当量浓度进行连续12个月的监测。研究表明：（1）雪玉洞洞内氡子体平均平衡当量浓度为2135.7 Bq/m3;取平衡因子为0.5,则其平均氡浓度为4271.4 Bq/m3;（2）氡子体平衡当量浓度总体呈现出夏季高、冬季低及洞层越高,浓度越高的特点,而且氡子体平衡当量浓度变化与洞内温度变化相关性不明显,但与洞外的相关性则较强;（3）雪玉洞游客因吸入氡子体所致的年均有效剂量当量为0.02 mSv/a,只是联合国原子辐射效应科学委员会（UNSCEAR）估计的氡子体对公众产生危害的年有效剂量界限值（1.30 mSv/a）的1.54%,因此短时间游览对游客的健康不会产生影响。但是,由于洞穴讲解员、保安、拍照人员在洞内工作时间较长,接受氡子体照射的年均有效剂量当量分别为7.69 mSv/a、11.96 mSv/a、59.48 mSv/a,均高于UNSCEAR 的年有效剂量。因此,需要合理安排洞穴内工作人员工作时间和科学地制订出他们的年工作时间上限;加强氡危害相关知识的普及与洞穴工作人员的个人防护;在高氡浓度析出区域进行屏蔽防护或在适当位置安装空气净化器;与此同时,还要加强氡及其子体浓度的分析和监测等。     

北京石花洞国家地质公园

北京石花洞国家地质公园位于北京市房山区河北镇与佛子庄乡境内的大石河两岸,距北京城区50公里,距房山不足30公里。地质公园属于岩溶洞穴及洞内次生化学沉积景观。石花洞是目前国内发现的岩溶洞穴中集规模大、洞层多、沉积类型全、次生化学沉积物数量大为一体的洞穴。洞体为多层多枝的层楼式结构,有上下七层,一至五层洞道全长5000米,六、七层为地下暗河的流水及充水洞层。     

北京石花洞岩溶学研究进展

全面介绍北京石花洞发现与研究的历史、取得的重大成果,以及在岩溶学研究领域所起的作用。石花洞位于北京西山,发现于明朝正统十一年,开发于20世纪80年代。岩溶学研究表明,石花洞洞层多（8层）,石盾多（200多个）,为世界罕见。在全国范围内,首次发现月奶石,首次发现碳酸钙微层理,首次发现膜足硬肢马陆穴居动物。笔者从地质学、气象学和环境学全面研究了石花洞,测绘精度达到1：200,进行了氡浓度研究。从溶蚀形态来看,石花洞8层溶洞展示北京西山的8次隆升;从沉积形态来看,石花洞中的粗犷石笋代表中更新世沉积,杆状石笋代表晚更新世沉积,微层理石笋代表全球转暖以来的全新世沉积,奠定了首次建立第四纪石笋剖面的基础。     

北京石花洞的区域地质意义

在全国范围内，北京石花洞的层数最多，次生化学沉积物的叠置关系明显。该洞的大形态反映了北京西山新构造运动的历史，可以同华北地文斯和永定河阶地对比。洞内次生化学沉积物记录了中更新世以来，西山地区古环境变化的信息，可以和周口店洞穴中碎屑堆积物进行对比。     

北京西山岩溶洞系的形成及其与新构造运动的关系

形成中国北方岩溶的地层主要为奥陶系马家沟组石灰岩和中元古界蓟县系雾迷山组硅质条带白云岩。上新世石林与第四纪岩溶陡壁组合成的房山地貌主要形成于雾迷山组中,岩溶洞穴发育在马家沟组和雾迷山组中。大石河南岸从上游至下游依次分布鸡毛洞、银狐洞、石花洞、清风洞和孔水洞,由一条地下暗河连为一体,称为石花洞系。石花洞系发育在北岭向斜东北扬起端的马家沟组顶部,与南面的周口店猿人洞系隔着房山闪长岩体。石花洞系中8层不同海拔高度的溶洞可以和永定河的8级阶地进行对比,也可以和8个华北地文期对比,代表了与之相互对应的北京西山新构造隆升的期次。     

北京西山岩溶洞系的形成及其与新构造运动的关系

形成中国北方岩溶的地层主要为奥陶系马家沟组石灰岩和中元古界蓟县系雾迷山组硅质条带白云岩。上新世石林与第四纪岩溶陡壁组合成的房山地貌主要形成于雾迷山组中,岩溶洞穴发育在马家沟组和雾迷山组中。大石河南岸从上游至下游依次分布鸡毛洞、银狐洞、石花洞、清风洞和孔水洞,由一条地下暗河连为一体,称为石花洞系。石花洞系发育在北岭向斜东北扬起端的马家沟组顶部,与南面的周口店猿人洞系隔着房山闪长岩体。石花洞系中8层不同海拔高度的溶洞可以和永定河的8级阶地进行对比,也可以和8个华北地文期对比,代表了与之相互对应的北京西山新构造隆升的期次。     

石花洞8层溶洞展示北京西山新构造运动的隆升

北京大石河南岸从上游至下游依次分布鸡毛洞、银狐洞、石花洞、清风洞和孔水洞,由一条地下暗河将其连为一体,称为石花洞系。石花洞系为多层溶洞,可分为上下8层,即洞外山顶穿洞（唐县期）和洞穴上下7层。多层溶洞的每一层形成于岩溶水的水平流动带,新近纪以来,随着北京西山间歇性隆升,形成上下不同海拔高度的8层溶洞,可以和北京西山永定河的8级阶地对比,也可以和G．B．Barbour划分的8次华北地文期对比。石花洞的8层溶洞显示北京西山的8次抬升。     

Intra‐annual variation of the calcite deposition rate of drip water in Shihua Cave,Beijing, China and its implications for palaeoclimatic reconstructions

Cai, B., Zhu, J., Ban, F. & Tan, M. 2011: Intra‐annual variation of the calcite deposition rate of drip water in Shihua Cave, Beijing, China and its implications for palaeoclimatic reconstructions. Boreas, Vol. 40, pp. 525–535. 10.1111/j.1502‐3885.2010.00201.x. ISSN 0300‐9483. Monthly in situ monitoring of the calcite deposition rate, drip‐water chemistry and surrounding cave environment was carried out at Shihua Cave, Beijing, China, through two hydrological years (from January 2006 to February 2008) to determine the seasonal variability and mechanisms of stalagmite growth in Shihua Cave. Calcite deposition rates exhibit significant intra‐annual variation, with the lowest values during the summer monsoonal rainy season (July–August) and peak values from autumn to spring. The temporal change in the calcite deposition rate is negatively correlated with the drip rate, cave‐air PCO₂ (CO₂ partial pressure) and Ca concentration, and positively correlated with the pH of the feeding drip water. The seasonal recharge regime of drip water is likely to be the primary control on the drip‐water quality and quantity, which, in turn, control the calcite deposition rate in Shihua Cave. During the summer rainy season, periodic and intense rainstorms increase the drip rate and cave‐air PCO₂, leading to drip water with a lower pH and saturation index of calcite, thereby reducing the calcite precipitation. It seems that the high cave‐air PCO₂ is the dominant control on the calcite deposition rate during the rainy season. Our previous study on the dissolved organic carbon of drip water concluded that the thin luminescent bands in stalagmite laminae from Shihua Cave form during the rainy season. The lower calcite deposition rate during the rainy season further supports this suggestion. The significant intra‐seasonal variability of the calcite deposition rate implies that the seasonal bias of δ¹⁸O of stalagmites should be considered when stalagmite δ¹⁸O is used as a high‐resolution palaeoclimatic archive.     

位于首都的世界地质公园网络成员——房山地质公园

全球的世界地质公园活动是于1996年在房山周口店开始的。房山世界地质公园地跨北京市房山区和河北省涞水县、涞源县,地理坐标：东经114°36ˊ48＂～116°08ˊ16＂,北纬39°09ˊ57＂～39°43ˊ08＂。公园东西长130.80km,南北宽75.09km,总面积953.95km2。其中划分为8个园区：周口店、石花洞、十渡、百花山-百草畔、上方山-云居寺、圣莲山、野三坡和白石山园区。房山区为3水合围,东面为永定河,北面为大石河,南面为拒马河。房山是以岩溶景观为特色的世界地质公园。其北面的大石河流域自上而下,依次发育鸡毛洞、银狐洞、石花洞和孔水洞,由一条地下暗河将其连为一个洞系。南面的拒马河流域,地层为产状平缓的中元古代雾迷山组硅质条带白云岩,形成新近纪石林与第四纪岩溶陡壁的组合地貌形态——房山地貌。     

北京石花洞石笋微层层面有机物质的形成时间及机理初探

通过对北京石花洞滴水水溶性有机碳(DOC)近一个水文年的观测,发现不同点滴水DOC浓度均表现出明显的季节性变化,7月中旬均有一个大的主峰出现。初步说明中国北方石笋微层的层面物质沉积于7月雨季,主要来源于大的雨量对土壤中有机质的淋溶;洞穴顶板较薄的滴水点在5月和8月有明显的DOC次峰,可能与石笋亚年层形成有关。     

广东省温泉宾馆室内氡来源分析

利用RAD7便携式测氡仪和NR-67A型连续测氡仪测量了广东省一些温泉宾馆室内外氡浓度。从无人入住的宾馆房间内氡浓度的变化来看，土壤氡的渗入是底层房间氡的主要来源。当在浴室内使用温泉水洗浴时，客房内平均氡浓度水平比没有用温泉水时高出10．9％～813％，浴室内氡浓度比没有用温泉水洗浴时高出13．8％～489％。宾馆室内使用温泉水有较高的氡转换系数。某些宾馆室内氡浓度超标。可能对宾馆工作人员造成潜在健康危害，应采取一些管理措施或技术手段降低其暴露水平。