洞穴沉积物的环境记录研究进展

云贵高原有着独特的地理环境,其气候变迁与青藏高原这一特殊的高海拔,低续度的隆升地块有重要关系,洞穴化学沉积物是响应环境的地质记录档案,通过对它蕴藏的古气候信息的解译,可以反演过去的气候变化,本文侧重介绍了沿穴次生化学沉积物研究近年来取得的最新成晨及其研究现状,并利用其在古代环境研究中的优点,来讨论青藏高原的抬 对西南地欧环境变化产生的屏蔽效应的可能性。     

洞穴化学沉积物的古环境记录研究进展

洞穴化学沉积物古环境重建是第四纪全球变化研究的一个热点。与其它陆地古环境信息载体相比,洞穴滴石石笋具有分布广、时间跨度大、生长机制对环境敏感、适用于U系测年等特点。本文从稳定同位素、石笋微层和微量元素等气候替代指标出发对该领域的研究现状进行了综述: 近年来,国内外在该领域的研究已取得了长足的发展,重建了不同地区不同时间尺度的古环境; 发现了气候变化过程中的一系列冷事件;探讨了东亚季风的演化规律。但仍然存在分辨率不高、研究缺乏系统性以及δ18O与温度的关系不统一等问题。针对这些不足,作者认为要进一步加强该领域的基础研究,寻找新的古气候指标,建立合理的指标体系等方面的工作。      

桂林罗胡子洞穴次生化学沉积物(石笋)的古地磁场长期变化研究

使用超导磁力仪对石笋进行高精度、高密度的连续测定,获得了桂林地区如下古地磁场长期变化研究结果。 1.8500a B.P.以来,桂林地区的古地磁场偏角以及倾角的长期变化曲线是由若干周期大小不同的运动复合而成的。虚地磁极迁移曲线的运动中心与现代地理轴不重合。 2.利用NRM/SIRM(天然剩磁/饱和等温剩磁),求出8500aB.P.以来,桂林地区古地磁场相对强度的长期变化曲线是由若干周期大小不同的运动复合而成的。      

桂林甲宅太平岩洞穴石柱的古地磁年龄

以拉尚（Ｌａｓｃｈａｍｐ）地磁极偏移现象,推测了桂林太平岩洞穴石柱中部的古地磁年龄,并通过分析石柱下部的剩磁方向以及剩磁强度特征,指出该部可能因后期地下水改造而受到现代磁场重磁化。     

洞穴次生化学沉积物中Mg、Sr、Ca及其比值的环境指代意义

通过桂林地区盘龙洞1号石笋和丰鱼岩4号石笋的Ca、Mg、Sr 及其比值的研究,并通过与氧同位素记录的对比分析,初步认为洞穴次生化学沉积物中的Sr、Mg、Ca 及其比值的形成既取决于环境温度的变化,又取决于水文条件的变化。当大气环流系统未发生显著变化时,岩溶水文地质条件较相似,这时, Mg /Ca和Mg /Sr 比值的变化主要取决于环境温度的变化;而当大气环流系统发生显著变化时(如出现冰期和间冰期的显著变化) , Mg /Ca 和Mg / Sr 比值则主要取决于水文地质条件,即降水条件的变化。尽管在一定的条件下利用Mg、Sr、Ca指标可以获得很高分辨率的信息,但由于Mg、Sr、Ca 地球化学习性的复杂性,以及其影响因素的多元化,这种指标作为单独指标应用就会十分危险。      

开放洞穴环境变化特征及其影响因素:以桂林凉风洞为例

通过对桂林凉风洞洞穴内、外温湿度、pCO2进行连续高频监测,发现洞穴温度受大气度温影响呈现出季节性变化规律。由于受到洞穴结构的阻隔作用影响,洞穴由外向里的温度变化幅度逐渐变小,并且响应的时间存在季节性差异。监测数据表明:洞穴内部温度的季节性变化幅度明显低于洞外气温变化幅度。比较洞内、外温度的时间序列发现,在季节尺度上洞穴温度升温阶段滞后时间长（与外部通风的气温流动交换慢）,降温阶段滞后时间短（与外部通风的气温流动交换快,呈现突变特征）,这可能与不同季节洞穴内部结构的“缓冲作用”的强弱变化有关。该洞穴空气中pCO2存在明显的夏季高、冬季低的季节性变化特征。并且外界大气环境季节性变化和洞穴上覆动植物的季节性活动,使得洞穴pCO2主控因素也存在季节性差异。      

岩溶洞穴沉积物的地震记录浅析

洞穴沉积物不仅具有旅游开发价值,而且蕴含了丰富的古气候环境信息,同时也是地震信息的存储器,是研究地震遗迹的良好材料。近10多年,在西南地区开展洞穴资源调研、古气候环境研究期间,观察到一些洞穴沉积物的特殊坍塌现象,以及2008年5月12日四川汶川8级地震中岩溶洞穴沉积物发生破裂、坍塌等现象,认为它们与地震密切相关。本文利用洞穴沉积物中保存或记录的新、老地震印迹、铀系测年数据等,来恢复史前的地震事件和史载资料未记录的地震事件,并对地震事件发生的时间、强度进行对比等。洞穴沉积物中记录的地震印迹可为研究地震历史提供对比证据,填补历史丢失的地震记录, 并能对未来地震的监测以及预报提供一个新的视角。      

中国历史文献档案中的古环境记录

我国的历史文献记录是古气候、古环境信息的重要来源,对古全球变化（PAGES）研究计划的目标时段——近2000年（人文记录和自然记录并存的时段）来说,尤其具有重要的科学价值。介绍了我国古文献中的古气候、古环境记录的概况和各项记录如水、旱、雨、雪等的数量统计,综述了这些记录被用于重建定量的气候序列、绘制历史气候复原图、编制古环境事件年表、获取高分辨率的古气候信息诸方面的主要进展。     

中国广西桂林穿山石峰洞穴沉积物的沉积学研究

通过对桂林穿山公园内—石灰岩孤峰中四层洞穴的沉积物研究,揭示了这些洞内沉积物系来自不同外部来源。下部三层洞内的沉积物颗粒均为棱角状,说明它们来源不远(10公里)。它们可能是在孤峰形成前由风或洪水带入洞内。上部两层洞内的沉积物与下层洞的不同处在于:它们是风积、冲积或洪积的,有的沉积物的形成历史很可能早于峰林地形发育史。      

湖泊沉积物年纹层的研究方法及其意义

文章总结了前人对湖泊沉积物年纹层类型的划分,并根据年纹层的形成过程和组分特征分为3个大类,即碎屑年纹层、生物成因年纹层(如硅藻年纹层等)和化学成因年纹层(如方解石年纹层、菱铁矿年纹层、黄铁矿年纹层、蒸发盐年纹层等)。介绍了目前应用于湖泊沉积物年纹层研究的主要方法和技术包括:1)新鲜沉积物表面照相、X射线照相技术;2)光学显微镜观察;3)数字化图像分析;4)扫描电子显微镜技术等。而岩相学大薄片是目前年纹层研究工作中应用非常广泛的材料,对目前制作大薄片比较普遍采用的快速冷冻-冷冻干燥和水-丙酮-环氧树脂交换这两种方法进行了介绍并比较了各自的优劣。湖泊沉积物年纹层研究的古环境意义主要体现在两个方面,一是提供了高精度的纹层年代学时间标尺,在诸如气候突变事件的时限、大气14C浓度变化、火山灰层定年、古地磁场长期变化主曲线重建等方面有重要意义;二是年纹层性质研究如年纹层厚度和年纹层微相变化本身所蕴藏的高分辨率古气候环境变化信息,在太阳活动周期、ENSO等气候事件的研究中也有重要意义。最后,文章简单介绍了我国东北龙岗火山区四海龙湾玛珥湖沉积物中年纹层的特征并展望了其研究潜力。     

桂林市芦笛岩、大岩洞穴空气负离子浓度分布研究

对桂林市芦笛岩和大岩进行洞穴空气负离子浓度分布研究结果表明: ( 1)除疗养地、瀑布等个别区域外,洞内空气负离子浓度普遍较洞外的高,可高出几倍至十几倍; ( 2)近洞口段洞道空气负离子浓度由外向里可增加1. 6至5. 6倍,达到某点后趋于平稳; ( 3) 人类活动对洞中空气负离子浓度影响显著; ( 4)洞穴空气中的负离子浓度与湿度呈正相关; ( 5)在所测的八个月里,即2003年9月至2004年4月,洞穴空气负离子浓度在12月和1月较低。      

黑龙江省五大连池近百年环境变化研究

2009年6月用重力采样器在黑龙江省五大连池的三池和五池分别采集岩芯钻孔(wdlc-3孔和wdlc-5孔),运用核素 210Pb 和 137Cs进行定年,同时分析了岩芯沉积物的理化指标,包括烧失量(LOI550℃)、总磷(TP)、总氮(TN)、粒度、金属元素和磁化率,研究近代五大连池湖泊环境演化过程以及人类活动的影响。结果表明: 1920s~1950s,湖泊沉积物中值粒径较大,LOI550℃和TN呈增长趋势,两孔Al和Fe含量呈增长趋势或处于高值阶段,可能与该期人类活动如开垦荒地有关; 1950s~1980s,中值粒径较小或呈减少趋势,而TN,Al和Fe及重金属的含量呈增加趋势,人类活动如毁林、毁草开荒开始成为湖泊环境变化的主导因素; 1980s~2000s阶段氮、磷增加更为迅速,重金属的含量也呈快速增长趋势,这可能与化肥、农药、含磷物品、含铅汽油的大量使用以及增强的工业活动有关; 2000s以来,湖泊主要面临营养水平增加导致的富营养化问题。     

26Al/10Be埋藏测年及其在洞穴沉积年代学研究中的应用

长期暴露于地表的石英砂被快速搬入洞穴或埋藏,不再接受宇宙射线辐射,埋藏前所积累的陆地宇生核素26 Al 和10 Be 随时间指数衰减。据此用加速器质谱计测定沉积物中石英样品现存的26 Al /10 Be可计算其埋藏年代。用此方法本文对周口店第一地点的下部地层年代作了初探。此次研究表明自第10层以下的沉积物其年代很可能≥ 1 Ma。      

青藏高原全新世气候环境变化的冰川、冰缘和湖泊沉积记录

全新世是地球历史上最新的一个间冰期,历时已有一万余年。期间,伴随着气候与环境的快速变化,人类文明也呈现出快速的演化,当前全球气候变暖导致人类生存环境的急剧变化已引起全球各国政府和科学家的广泛而深刻的关注和研究。然而,全新世期间曾多次出现气候波动阶段,对全新世这一间冰期气候与环境变化过程和机制的研究就有着十分重要的意义,可为现代气候变暖及其影响提供科学借鉴。地处中低纬度的青藏高原这一高耸的巨大地块,堪称"地球第三极",是一个集冰川、多年冻土、湖泊同时共存的特殊区域,受人类活动直接影响较弱,其冰川进退变化、多年冻土形成与消融、湖泊扩张与萎缩的变化过程则敏感地记录着气候与环境的自然变化。在多年对青藏高原冰川、冰缘和湖泊沉积与地貌的考察研究资料基础上,把冰川进退、冰缘地貌的发育和湖泊连续沉积的记录进行综合分析、相互对比印证,指出青藏高原全新世间冰期气候与环境变化的不稳定性,期间明显存在着千年和百年的波动变化,在距今8000～8500年、6000～5500年、4000～4500年左右、3000～2000年左右以及600～100年都存在明显的冷期。因此,在青藏高原,全新世气候存在着较大幅度的波动,从冰川前进幅度所需零平衡线下降值和多年冻土下界下降幅度来大致估算,温度的波动幅度至少也在3.5～5.0℃左右,甚至更大。     

内蒙古巴彦查干湖白云石的成因及其环境意义

对内蒙古南部巴彦查干湖12400cal.aB.P.以来的沉积物进行了X-衍射、扫描电镜、碳酸盐含量和自生碳酸盐氧同位素组成的研究。结果显示,沉积物中碳酸盐含量较高,6000cal.aB.P.以前为方解石,之后白云石开始出现,4800cal.aB.P.以来代替方解石成为主要的碳酸盐矿物。方解石的形态为细长的结晶棱柱体和薄片状,白云石颗粒的形态均为小球粒状,这些形态特征表明方解石和白云石是快速沉淀形成的。白云石的形态和大小与澳大利亚Coorong等地区微生物成因的白云石非常相似,表明巴彦查干湖白云石的形成可能与微生物活动有关。白云石在6000cal.aB.P.的出现是湖水咸化的直接证据,表明气候变干,这一结果与碳酸盐氧同位素和孢粉记录一致。     

新疆玛纳斯湖沉积物氧同位素记录的古气候信息探讨──与青海湖和色林错比较

内陆封闭湖泊自生碳酸盐氧同位素组成与大气降水同位素组成、空气相对湿度和地面气温这三个参数相关。我国季风带的青海湖与色林错的δ18O曲线非常相似,说明古气候变化受相同因素驱动。在10500～9500aB．P．的末次冰期向全新世的过渡期,这两个湖泊的δ18O值大幅度下降,这是夏季风雨水的低δ18O值的缘故。属于西风带的玛纳斯湖和季风带的青海湖的δ18O曲线基本上是对称的。大约9500～4000aB．P,图形由对称转变为相似,据此推论当时夏季风的影响范围可能达到新疆北部。     

鄂西高坪龙骨洞地层形成环境的研究

鄂西龙骨洞保存有早更新世早期的地层,并产早期人类化石和巨猿化石以及石器。通过对这套地层的形成环境的研究表明:沉积物形成于水动力条件较弱的暗河环境,期间发生过几次水体干涸事件,形成钙板层。根据沉积环境的特点,龙骨洞的地层可划分为4部分:第一部分是剖面的底部,在洞穴沉积物的形成初期,沉积物粒度较粗,形成水动力较强的暗河环境;第二部分是钙板层或强钙质胶结层的形成,表明洞穴处于干涸或水很少的环境;第三部分是地层的主体部分,以粘土和亚粘土为主,形成于弱水流的暗河环境,化石主要产自这部分;第四部分是剖面的顶部,为钙板层,洞穴干涸。洞中的化石和石器部分是被水流带入洞中沉积形成的,部分为人类和巨猿在洞中生存时留下的。     

湖北郧西黄龙洞骨化石表面改造痕迹研究

湖北黄龙洞遗址出土有距今约10万年的7枚晚期智人牙齿化石,以及大量哺乳动物化石,并发掘出石制品和骨制品等。本研究使用光学显微镜、超景深数码显微镜以及三维扫描仪等对该遗址骨化石表面具有明显改造痕迹的标本进行形态学观察,并参考国内外关于标本表面改造痕迹的认识,对痕迹性质(种类)进行鉴定。然后以鉴定工作为基础,对痕迹在骨骼表面的分布组合特征进行量化分析。痕迹研究结果支持了发掘者此前提出的关于黄龙洞骨骼堆积属于原地埋藏的研究结论,并表明:黄龙洞内古人类的狩猎与屠宰等活动,是造成洞穴内骨骼堆积的主要原因;当时古人类可能在居址附近猎获动物后,将动物集中到洞穴内进行过较细致的屠宰。居住在黄龙洞的古人类屠宰技术行为主要有:切割、刮切、砍斫和砸击等。大多数切割痕迹主要是为了剥取肉食,部分位于骨骺端的切割痕迹以及砍斫痕迹是肢解行为的结果,而砸击痕迹则与取食骨髓以及骨器制作的行为有关。与人工痕迹同时出现的动物改造痕迹还反映出食肉动物和啮齿动物对人类遗留在洞穴内的骨骼有一定程度的再利用。