洞穴石笋沉积旋回主要特征的古气候环境研究

通过对我国南方大型石笋组分、结构构造的观测和董哥洞10号(D10)石笋210件碳、氧同位素组成、20个U系测年数据,以及部分微(痕)量元素的分析对比,概述了石笋沉积旋回性特征、旋回界面类型和相关的气候、环境、地质意义.以组成D10石笋的碳酸盐含碳质、黏土矿物,呈黑灰、灰黄、灰白、灰等色泽匹配、纹层厚及组合、层面呈拱形或平直分别组合或转变、构造类型、碳氧同位素组成及其组合,呈协调平行、不协调同向、不协调反向变化三类型若干亚类等,旋回性特征,确定了19个沉积旋回.根据δ13C平均值为-3.91 ‰PDB、δ18O为-6.97 ‰PDB分别为冷暖气候演变的临界(阀)值,δ13C或δ18O＞临界值者的偏重是冷,＜临界值的偏轻是热.以δ13C、δ18O组成(表1)和组合变化类型和上述旋回性特征,结合层面构造呈渐变过渡或突变,以及20个同位素年龄数据,初步认定荔波地区352 930～99 410年间沉积的19旋回,是一个较完整的冰期气候演化过程,属我国第四纪冰期系列的第五冰期,10旋回顶180 695年(推算)～15旋回顶129 890年,约5万多年是连续严寒的盛冰期,①、16分别可能是冰期早、晚时段相对温暖的间冰期.期间冷暖变化有5万年级的、10万年级的气候旋回.论证了荔波地区35～10万年间是冰期气候环境,前期17万年寒冷的气候环境,期间35万年、25万年前后更严寒,但生态基本保持正常演变的面貌,中期5万多年为极寒冷的气候环境,生态向适应冷气候环境演化,晚期3万多年为冷暖频繁突(跃)变的恶劣气候,期间生态面貌复杂,正常演替与残存、突变演替并存.     

湘西保靖白岩洞- 金塘湾洞穴系统的发育特征

白岩洞- 金塘湾洞穴系统,由主洞和10条支洞组成,呈高、中、低洞穴层相互串通的阶梯状结构,洞道长12km(仅探测6390. 4m)。洞穴系统受下寒武统清虚洞组碳酸盐岩地层分布的控制,洞穴发育对中薄层灰岩和中厚层泥晶灰岩具有优选性,其展布方向受NNE、NE向的破裂构造、揉皱破裂带的控制,表现出较强的方向性。本洞穴系统形成于白垩- 第三纪,至今仍在向纵深发育。洞穴系统演化的空间结构,由早期高层洞、中期中层洞、晚期低层洞依序演变,并由南西向北东逐级演化,在其演化过程中,为垂向、斜向、阶梯式洞道所串通,构成层楼式的网络状洞穴系统。      

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。      

桂林洞穴滴水及现代碳酸钙(CaCO_3)沉积的碳同位素记录及其环境意义

经过前期(1995~2000年)及近2 a对桂林盘龙洞13个滴水点的2个水文年的滴水和现代碳酸钙沉积的动态监测,发现现代洞穴碳酸钙(CaCO_3)沉积有两种类型:①常年性滴水沉积碳酸盐,其δ~(13)C值记录了全年气候变化特征;②季节性滴水沉积碳酸盐,其δ~(13)C值记录了季节性气候变化特征.现代碳酸盐沉积监测和碳同位素分析表明,桂林盘龙洞外部峰体主要为C_3植物(几乎没有C_4植物),现代沉积碳酸盐的δ~(13)C记录显示.在夏半年,夏季风强、降水丰沛、生物的活动量大,现代碳酸盐沉积量大,δ~(13)C值则较偏负,平均为-13.13‰:现代碳酸盐的δ~(13)C全年平均值为-12.23‰,最负值达-14.5‰;而在冬半年,由于降水相对较少,新沉积碳酸盐的艿δ~(13)C值,显示稍有增加(或偏正),其δ~(13)C值为-10‰~11‰.此外,当在降大雨或暴雨后(无论是在夏半年或是在冬半年),滴水在滞后半个月或1个月后沉积形成的碳酸盐,其艿δ(13)C值显示突然偏负,主要反映的是降雨效应引起的CO_2效应的影响.     

中国西南地区中－晚全新世降温事件的石笋记录

通过对桂林响水洞、荔波董歌洞和云南宁蒗泸沽湖拉家仙人洞3根石笋进行高精度的TIM S-U系测年和氧同位素分析,建立了西南地区6000a B. P.以来的古气候变化时间序列。研究结果表明,西南地区6000a B. P.以来石笋记录的冷暖事件所反映出的古季风变化,大致可分为3个阶段: ( 1) 6000～ 4000a B. P. 间的中全新世气候适宜期,显示东亚夏季风由强盛逐渐变为减弱,气候温暖湿润;( 2) 4000～ 2100a B. P.间的中全新世晚期,是气候冷事件的突变或转换期,显示东亚冬季风增强,太阳辐射强度减弱,气温降低,气候变化幅度增大,特别是在4000～ 3500a B. P.发生的降温事件可能是新仙女木事件( Y. D)以来最为寒冷的一次降温过程,也是历史时期以来最具影响力的一次小冰期,是全新世气候演化过程中的一次重要转变, 标志着气候最适宜期的结束和晚全新世(新冰期-Neog lacial)的开始。( 3) 2100～ 130aB. P.间的晚全新世,是气候相对波动的降温期,在其内包括若干个由干冷到暖湿或由暖湿到干冷的气候变化亚期。      

湘西保靖县塘口湾水库岩溶渗漏分析

库区可能渗漏的岩溶形态,特别是岩溶负向形态的观测、钻孔和跨孔电磁波透视及CT层析成像揭示,库区的岩溶渗漏途径有所不同。根据控岩断裂的分布、岩溶发育强度和渗漏途径的变化特征,归纳为3种岩溶渗漏类型(方式): 断裂裂隙间溶裂系统(缝)渗漏,多发生在页岩与碳酸盐岩界面附近;小型溶隙(缝)孔洞渗漏,集中在500m 高程段上下;洞穴复合系统渗漏,主要在510m 高程上下。库区岩溶渗漏严重性由下而上增强。      

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。      

我国“十一五”期间的岩溶研究进展与重要活动

“十一五”期间,国际岩溶中心在我国桂林成立,岩溶研究在理论上与实践应用上取得了显著进展。理论上,运用地球系统科学的观点和现代自动化测试手段发展了岩溶动力学;新的学科生长点岩溶生态学不但揭示了西南岩溶生态系统的脆弱性、土壤质量变化与某些土壤营养元素形态的初步规律,而且选育了大量适合岩溶地区的名特优植物物种;全球变化研究探讨了岩溶水循环中溶解无机碳形式对全球碳汇的贡献,从多种气候替代指标深化了洞穴石笋的古环境记录研究;用新技术探索了岩溶地下水水质和水量的有效评价方法。应用上,形成的西南岩溶水、石漠化和水土流失调查区域性资料在国家目标和干旱找水重大社会需求中发挥重要作用,岩溶地区油气勘察形成典型地质模式,中国南方喀斯特自然遗产申报成功,岩溶塌陷监测与预警新技术成功用于工程建设区塌陷的防治。      

桂林岩溶岩系(建造)

<正> 形成岩溶的可溶岩,前人有深入研究和确切分类。对岩溶作用过程中的洞穴化学沉积—堆积物、洞穴矿物也有研究和系统分类,但对其余形成物则研究不够或归类不当。我国广大岩溶区内,普遍存在一种以碳酸盐岩的角砾、岩(晶)屑为颗粒,由钙泥质充填胶结的岩石系列,以往称之为角砾状灰岩、底砾岩、膏溶角砾岩、构造岩等。从成因上看,这类岩石多数与岩溶作用有关。确切地说,这是一套混杂的岩石组合,可分为断裂作用、岩溶交代改造作用、岩溶作用形成的岩石类型。后者纯属岩溶沉积—堆积建造,其岩石特征、成岩环境、成矿特征都较特殊,它取决于岩溶发育期内的岩溶地貌、水文、地质、气候等条件。近来,在这方面,刘立钧等同志对湘中、湘南地区的岩溶角砾岩产状和岩溶作用旋回进行了有意义的探索。      

桂林晚白垩世红色岩溶建造中溶积钙质泥岩的成因及地质意义初探

本文从土壤学的角度,探讨桂林晚白垩世红色岩溶建造中溶积钙质泥岩的成因及其所反映的岩溶环境和岩溶发育特征。通过溶积钙质泥岩与石灰土两者特征的比较,论证前者为古溶蚀残余成土作用的产物,经沉积-堆积再固结而成。并通过两者形成条件及演化过程的分析,推论桂林在晚白垩世时期主要为炎热多雨的气候环境,岩溶发育,地貌组合形态以峰丛洼地为主。