山西宁武"万年冰洞"形成机制初探

山西宁武万年冰洞,是目前所知全球冻土带以外,垂直洞穴中保存的冰体规模最大、最多、最好的地区,国内外所罕见。初步研究表明,冰洞洞体的形成,主要与该区第四纪早期冰川作用有关。冰体开始形成于早更新世末的冰缘期。冰体之所以终年不化长期保存的原因,主要与其所处地理位置、冰体与围岩的热平衡作用形成低温保护层———“冰室效应”、垂直洞穴的存在、冰体与围岩裂隙空气间产生的热平衡作用的结果———“囱式效应”和冰洞周边地下煤自燃(当地俗称“千年火山”)形成的“热力效应”等因素有关。万年冰洞的形成和保存,是当地气候、环境变迁的缩影、真实的记录和见证,为研究该区和华北地区气候和环境演化,提供重要的实际资料和依据,具有极高的科学价值和实际意义。     

山西宁武冰洞国家地质公园典型地质遗迹资源及科学意义

所谓冰洞是指全年365天都存在冰的洞, 是一种极神秘的洞穴旅游资源。目前国内发现的冰洞只有10多处, 其中山西宁武冰洞冰量最大, 形态最好, 冰花种类最多, 是一处十分珍贵的地质遗迹资源。本文在对宁武冰洞国家地质公园进行总体介绍基础上, 对公园范围内发育的地质遗迹资源进行归纳总结并分类, 然后对宁武冰洞这一典型而独具特色的地质遗迹资源从地质地貌特点、冰洞发育及成因进行归纳探讨, 并对国内外目前所发现的10多个冰洞进行比较, 指出宁武冰洞是现在世界上已知在中纬度中高山地区保存最好, 规模最大, 冰体最多并可直接见到地质时期存有古冰的冰洞, 是一种非常特殊的、罕见的、脆弱的、不可再生的地质遗迹资源。     

1933年叠溪地震滑坡

1933年8月25日15日50分四川省茂县叠溪发生7．5级地震，诱发了一系列不同规模的崩塌、滑坡、碎屑流，致使岷江及其支流十几处被堵塞，造成巨大灾害。至今还保存一系列堰塞湖（当地称“海子”）。其中岷江上游的大海子最大水深近100m，蓄水量约7000多万m^3；小海子最大水深70m，蓄水量约4500多万m^3。     

砂岩储层孔隙保存的定量预测研究

对北方地区若干盆地的砂岩孔隙发育特征的研究表明,地温场、地质年代和盆地沉降方式对砂岩孔隙的演化和保存有制约作用。地温梯度每增加1℃,砂岩孔隙度平均减小约7%;在地温梯度2-4℃/100m范围内,有效储层的保存深度差异可达2500-3000m.地质年代每增加1Ma,砂岩孔隙度降低约0.018%-0.009%.地层超压可最大保存5%-7%的孔隙度。盆地沉降方式不同引起的孔隙保存量的差异为2%-5%,相应的有效孔隙保存深度的差值约1000m。     

珠穆朗玛峰东绒布冰川厚度测量与地形特征分析

冰川地形特征的研究是构建冰川流动模型的基础. 根据探地雷达获取的冰川厚度数据(2009年)和1∶5万地形图(1974年), 得到沿珠穆朗玛峰东绒布冰川主流线的冰厚度分布以及5条冰川槽谷的形态特征. 结果表明: 沿东绒布冰川主流线的平均表面坡度约为0.08, 平均厚度约为190 m, 最大厚度约为320 m (海拔6 300 m); 在1974-2009年间沿冰川主流线冰厚度平均减薄约30 m; 东绒布冰川表碛覆盖区与白冰区尚未分离, 目前很可能是一条停滞冰川, 冰川末端位于海拔5 540 m附近(下游方向); 东绒布冰川槽谷形态接近于V型, 而不是U型(b指数变化范围约为0.7~1.3).     

新疆天池

天池位于新疆阜康县境内的博格达峰下的半山腰,东距乌鲁木齐110 km,海拔1 980 m,是一个天然的高山湖泊。湖面呈半月形,长3 400 m,最宽处约1 500 m,面积4.9 km2,最深处约105 m。湖水清澈,晶莹如玉。四周群山环抱,绿草如茵,野花似锦。有"天山明珠"盛誉。天池属高原冰碛湖。地学研究认为,第四纪冰川以来全球气候有过多次剧烈的冷暖运动,20万年前,地     

西藏纳木错及邻区全新世气候与环境变化的地质记录

综合分析了全新世期间内的多种与气候和环境变化密切相关的地质记录,结果表明该区全新世期间的气候变化可划分为3个阶段:1)约11.8～8.4kaBP期间,处于微温期和升温期,气候相对温和稍湿.2)8.4～4.0kaBP期间,为全新世气候最适宜时期或大暖期.该期间的平均气温可能比现今高约5℃,降水量比今多100～200mm.3)4.0kaBP以来,气候整体较为干冷.纳木错湖面发生持续下降,其最大下降幅度可达11.4m.冰川进退和湖面波动表明,该期间内的气候波动过程分别与新冰期和小冰期相对应,其中又各包含了3次明显的冷期,其中新冰期期间的最低年平均气温可达-6℃左右.约1970年以来,区域气候向暖湿方向转化,造成念青唐古拉山西布冰川后退约120～200m,纳木错湖面上涨了约2m.     

国际大洋科学钻探计划简介

正1968年由美国等多个国家启动的深海钻探计划及后续的国际大洋钻探计划、综合大洋钻探计划和正在实施的国际大洋发现计划是地球科学领域内迄今规模最大、影响最深、历时最久的大型国际合作研究计划,我国于1998年加入该计划。40多年来,科学大洋钻探在全球各大洋共完成钻井3000余口,累积取芯超过40万m。研究成果验证了海底扩张和板块构造理论,创立了古海洋学,揭示了气候演变的规律,发现了海底"深部生物圈"和"可燃     

青岛近海古河道断面特征与古地理变迁关系研究

通过对青岛近海1 561 km的高分辨率浅地层测量剖面解译,在多条剖面中发现研究区存在多期发育的古河道,虽然保存较完整的地层不多,但大部分河流亚相地层被保存。测年资料表明,这些河流多形成在37 000～11 000 a之间,河流床底最大埋深（海底起算）约－32 m,一般在－20～－28 m,最大单个河面宽约1 500 m。根据现在所见河道的轮廓形态,可分为六种类型:即发育有滩心洲的河道、平底河道、不对称河道、连续多期发育的河道、窄陡型河道和对称型河道。并对河流的形成机理和古地理特征作了初步分析。     

天山乌鲁木齐河源1号冰川人工冰洞初步观测

利用冰洞研究冰川内部特性的工作,早已为国外冰川学界所重视。自1942年以来,法、英、美、加拿大等国先后开展了内容广泛的冰洞研究,并取得了一批成果。 1980年10月,在施雅风教授及谢自楚、黄茂恒的倡导和支持下,我国第一个人工冰洞在天山乌鲁木齐河1号冰川开掘成功。笔者和王文悌、李纲、宋根海等参加了最初的观测研究工作。     

A Middle Pleistocene Glaciation Record from Lacustrine Sediments in the Western Tibetan Plateau and Discussion on Climate Change

The Tibetan Plateau is an important area for studying global climate change, but the answers to many scientific problems remain unknown. Here, we present new information from the lacustrine sedimentary record in the western Tibetan Plateau, related to the third most-recent glaciations. Continuous sediment data, including sporopollen, particle size, total organic carbon, mass susceptibility, CaCO3, CaSO4, BaSO4 contents and chronological data, were reconstructed and revealed that climate and environmental conditions obviously and distinctly changed between 600 and 700 thousand years ago. In comparison, the data obtained from the Guliya ice core in this area also corresponds to the global glacial climatic characteristics recorded in basin sediments in the eastern and southeastern regions of the plateau and to the information obtained from ice cores in the Antarctic and Arctic regions. In this study, we conclude that the main reason for the glaciations and new tectonic movement must be a geomagnetic polarity reversal 774 thousand years ago (from Matuyama to Brunhes). Indeed, the results of this study suggest that the described reversal event might have influenced the current global climate pattern and will continue to impact climatic changes in the future.     

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。     

岩溶土洞稳定临界深度的初步研究

在岩溶土洞发育地区进行工程建设时需要确定土洞是否会发展成地面塌陷和对工程结构物稳定性有影响,分析表明土洞临界深度可作为评价土洞稳定和加固深度的依据。本文采用有限元分析方法,以土洞塑性区贯通至地面或路基表面作为土洞发展成地面塌陷和临界深度的标准。研究表明,土洞的临界深度与土洞形状、土洞尺寸、位置和路基填土厚度有关;土洞断面形状为圆形时临界深度最小,土洞尺寸越大,路基填土越厚,相应土洞临界深度越大。      

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。     

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。      

中全新世持续近600年的湖北神农架石笋年纹层*

根据湖北神农架青天洞QT9石笋ICP-MS测年和纹层计数结果,建立了约6.7~6.1kaB.P.期间连续发育近600年石笋年纹层时间序列。年纹层厚度平均300μm,在数十年尺度上,变幅达350μm。在紫外、透射和反射3种光照条件下,年纹层呈现基本对应的季节性反差特征。年纹层厚度与原始灰度序列在数十年尺度旋回上呈现较为一致变化规律,表明暗色物质与年层生长速率共同响应于某一洞穴气候环境因子。基于中国东部不同气候期洞穴石笋年层具有的显微结构共性研究,推测这一共性是洞穴外部气候要素与洞穴内部环境耦合作用的结果。年层厚度与原始灰度两个序列的功率谱分析揭示50a,24a,9.1a以及2~7a等周期成分,其中,5.9a,4.2a和3.3a共同周期的存在,暗示中全新世存在不同频率的ENSO事件。     

太白山芳香寺剖面孢粉记录的古气候重建

本文利用秦岭太白山表土孢粉建立的孢粉-气候模型,对芳香寺剖面孢粉数据进行了气候重建,取得了近千年的气候序列(包括年均温、1月均温、7月均温及年降水量).认为小冰期开始于1200aAD,结束于1920aAD,其中冰盛期为1350aAD~1700aAD.这与史料、古湖泊、树轮、冰川研究的结果基本相近。本区的气候变化与太白山南坡佛爷池地区气候的变化基本一致。由于本区位置较低,且位于北坡,所以气温数值较高,波动幅度大,降温幅值较大及年降水量稍大。本区升温时年较差增大,降温时相反,标志着7月均温对气候变化极为敏感,从而显示夏季风的兴衰不容忽视。      

重庆丰都雪玉洞群洞穴现代监测与古环境研究回顾和展望

重庆丰都雪玉洞群包括羊子洞、雪玉洞和水鸣洞,西南大学的研究团队从2008年开始对雪玉洞群开展了系统的现代过程监测,以了解洞穴系统气候和环境信息的传输、转化和记录过程。通过对雪玉洞洞穴内外的大气、植被、土壤、基岩、滴水和洞穴沉积物等的动态监测,研究了碳酸盐沉积过程的水化学指标变化,揭示了现代洞穴滴水的影响因素和变化过程,以及碳酸盐沉积物对现代气候环境变化的响应,也为古气候的定量化研究提供了基础支撑。现代过程监测记录表明:雪玉洞CO₂主要来源于上覆土壤,其季节变化受降水的影响较大;在短时间尺度上受到游客旅游活动的影响明显,但幅度远远小于自然过程引起的变化。雪玉洞内次生沉积物的沉积速率具有明显的旱季、雨季特征,不同滴水点下方沉积物的沉积速率变化较大。雪玉洞群三个洞穴的石笋古环境记录研究表明,本区石笋的230Th/232Th比值较适合高精度铀系测年;部分石笋沉积速率较快,平均沉积速率达到0.25 mm·a?1,可以开展高分辨率的气候和环境变化研究。羊子洞YZ1石笋的年龄范围在116~3 ka B.P.之间（平均测年精度2σ,269年）,覆盖了整个末次冰期,δ18O和δ13C的变化曲线和东亚季风区的其他记录具有明显的一致性。同位素测试的时间分辨率平均为88年,成功记录了一些百年－千年尺度的气候突变事件,如Heinrich事件、7.2 ka事件、小冰期等。在精确年代学的基础上,雪玉洞群石笋具有重建高分辨率气候环境变化的潜力。      

敦德冰芯19世纪中叶以来的环境记录

基于青藏高原祁连山敦德冰芯中近130来主要离子含量的实验测定结果，通过与高原其他冰芯的对比分析，确认冰芯中Ca^2 和CI^-可以分别作为西北干旱区和柴达木盆地干湿变化的指示器，从冰芯化学成分变化特征的角度详细讨论了我国西北干旱区近代环境演化特征。发现近代我国西北干旱区最干旱时期发生在1920－1940年，柴达木盆地蒸发作用在1890－1915年最强烈。20世纪50年代以后，西北干旱区和柴达木盆地干旱程度逐渐缓解，到80年代干旱程度达到130a来的最低水平。