洞穴石笋沉积速率研究中值得注意的几个问题

众多大型石笋纵剖面观测、测年和纹层沉积计率(沉积速率计算)表明,速率差异是石笋沉积特征的重要数据,也是古气候环变化的重要反映,但以往诸多资料不好引用、无从对比。通过筛选石笋的全(正)心纵剖面,沿纹层轴(中)部采样,测年值和计率可信度大,具时空对比意义。为提高精度和分辨率,提倡按石笋沉积特征段,特别是纹层组测年计率。      

万华岩表层岩溶带岩溶动力系统的特点研究

万华岩地区碳酸盐岩中普遍发育的非碳酸盐岩夹层,以及“土层+裂隙层”表层岩溶带双层结构对岩溶动力系统和水循环具有显著影响:非碳酸盐岩地段的地下水因其矿化度较低,CO2 含量较高,而具有较强的侵蚀、溶蚀能力,导致岩溶动力系统的物质和能量传输非常活跃,一个岩溶泉年溶蚀量(以CaCO3计)达2795.4kg;由于非碳酸盐岩夹层的普遍存在,不仅阻碍地下水向深循环,而且还有利于土壤、植被的发育。土壤、植被与地表岩溶裂隙网络对区内岩溶地下水还具有较好的调蓄作用,以致使区内有众多的小泉点在地表出露。      

重庆新崖洞XY6石笋4.5ka以来高分辨率δ18O、δ13C记录的气候变化

对采自重庆市东北部奉节县新崖洞XY6石笋进行ICP-M S-U系测年表明,该石笋生长时期为4. 5～ 0. 25 ka。石笋在4. 5～ 4. 1ka、3. 2～ 2. 5ka、1. 85～1. 5ka 期间相对偏负的δ18O和δ13 C值记录了3个相对湿润的时期;其中以4. 5～4. 1ka 时期δ18O最偏负,之后突然偏重,表示了中全新世气候适宜期的快速结束;之后东亚夏季风在波动中逐步减弱。该石笋没有明显记录到发生在1. 1～ 0. 9ka 的“中世纪暖期”事件。在4. 1～ 3. 2ka、2. 5～ 1. 85ka、0. 5～ 0. 25ka 期间相对偏正的δ18O和δ13 C值代表3个相对冷干的时期, 0. 5～ 0. 25ka是欧洲小冰期事件在本地区的表现。该地区气候在1. 5～ 0. 5ka 相对平稳,从前半段的相对暖湿过渡到后半段的相对冷干。XY6石笋δ13 C与δ18O具有非常一致的变化趋势,可能暗示了该地区为“暖湿、冷干”的水热配套模式,也表明本地区植被对气候变化的响应是快速的,并没有明显的滞后期。δ13 C与δ18O变化峰值的差异表明,在东亚季风区植被变化不仅取决于夏季降水的多寡,可能更主要的是受制于有效湿度的变化。      

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。      

桂林岩溶洼地和洞穴发生、发展的构造控制剖析

通过对桂林地质构造和岩溶建造的研究,并对岩溶洼地、洞穴发育特征进行分析,认为它们在发生、发展上具有成生的内在联系,从而反映在时空方面具有特定的关系。 这些关系集中表现在岩溶洼地、洞穴是岩溶水沿断裂、裂隙溶蚀、侵蚀扩大、改造、堆积、再改造的结果。其规律性主要反映在方向性、等距性、继承性、成层性及形态关系等几个方面。 实践表明,研究岩溶发育规律,要对构造控制因素进行分析,必须从构造形迹鉴别入手,分析其成生联系、体系归属,了解地质构造的发生。发展阶段和序次,并以此和岩溶岩系(建造)为依据,联系成岩环境(特征)和水文地质条件进行综合分析,才能客观反映构造的控制规律。      

岩溶沉积堆积建造类型及其特征

岩溶沉积— 堆积建造是岩溶作用形成的产物,是认识岩溶发育史、发育规律的物质依据,是岩溶作用时间和空间的记录。本文根据岩溶沉积— 堆积建造的成因以及赋存空间的相互关系,将岩溶沉积—堆积建造划分为岩溶外(地表)沉积和岩溶内(洞穴)沉积两大类;而依据沉积建造的成岩物质及其形成作用,又可分为不含矿的岩溶外沉积、含矿的岩溶外沉积、不含矿的岩溶内沉积和含矿的岩溶内沉积等四大亚类。此外,还根据大地构造运动与岩溶的发育关系,将中国岩溶发育史划分为五大岩溶建造期: ( 1)元古代古岩溶期; ( 2)早古生代加里东古岩溶期; ( 3)晚古生代海西古岩溶期; ( 4)中生代印支和燕山古岩溶期;( 5)新生代喜山岩溶期。      

贵州都匀七星洞石笋剖面晚更新世高分辨率的气候地层学

通过对贵州都匀七星洞4根石笋42件系统的TIMS²³⁰Th测年及694件稳定同位素分析,揭示的气候变化记录时限范围连续1～15万年,稳定同位素样品平均分辨率晚期达150～220a,早期达440～530a。研究表明,石笋^δ18O曲线,相当于海洋记录的终止点Ⅰ及终止点Ⅱ具有特别明显的突变,其年龄分别为11.3kaB.P.及129.3kaB.P.,应为晚更新世顶、底界线的准确年代。晚更新世与深海氧同位素记录MIS2～MIS5e相对应的气候地层单元,其界限年代也分别得到了明确的界定。相当于格陵兰冰芯记录、北大西洋沉积记录的YD事件、Heinrich气候突变事件,几个石笋记录取得了一致的准确定位及定年。其中YD事件为12.76～11.52kaB.P.;Heinrich事件的H1～H6分别为17～15kaB.P.,24.6kaB.P.,30.5kaB.P.,39.3kaB.P.,47.8～46.8kaB.P.以及60.4kaB.P.。对其与北大西洋沉积及格陵兰冰芯记录所揭示的短尺度气候突变事件的可比性,表明东亚季风气候变化,与高纬度地区的气候变化呈遥相关响应,对研究东亚季风气候驱动机制及其与全球气候变化的响应关系和对晚更新世的地层学研究,均具有特别重要的意义。     

黔桂地区最近16万年高分辨率石笋记录的气候事件

全球变化研究是当今地球科学最前沿的课题。要了解地球系统长期演变的动力过程 ,预测未来气候变化 ,就必须首先研究和重建最后 2次冰期高分辨率的气候变化历史。本项研究选择中国南方广西、贵州地区几个大型石笋 ,在沉积学研究的基础上 ,采用碳氧稳定同位素、α谱U系法、TIMSU系 (2 3 0 Th/2 3 4U)法等方法提取高分辨率的气候记录。本区 16万年来石笋气候记录可以与海洋记录的16阶段进行对比。末次冰期的起始点及终止点通过石笋记录分别确定为 (130 1± 1 0 )kaB P 及(11 2± 0 1)kaB P ,其准确性大大高于目前其它记录。所揭示的Heinrich型气候波动事件 ,其时限分别为 :H114～ 15kaB P ,H2 2 1～ 2 3kaB P ,H32 5～ 2 7kaB P ,H44 1～ 42kaB P ,另外在 35～ 37kaB P 也存在振幅很大的冷事件 ,与北大西洋沉积及格陵兰冰芯记录可以逐一对比。长周期的气候旋回以及短期的突变事件 ,在时限上所谓存在几千年以上滞后或超前 ,可能是测试方法和测试对象的不同带来的差错 (包括测试误差 ) ;具有全球意义的一些气候突变事件 ,在发生的时间上可能都具有同时性。这种短期突变事件发生的动力机制问题 ,可能也是目前人类尚未识别出来的天文因素的驱动所致。     

黔南七星洞石笋古气候变化记录及末次间冰期终止点的确定

当前在全球气候变化预测研究中,洞穴石笋的高分辨定年和碳、氧同位素组成的变化规律研究,为这个领域的突破和填补空白做出了巨大贡献。通过对贵州都匀七星洞 1号石笋进行 11件TIMS U系测年和 79件碳、氧同位素分析,获得了距今 10 9.0 0kaB.P.至 6 5.90kaB.P.的高分辨率古气候记录。石笋在大于 10 9.0 0kaB.P.前开始生长,于 6 5.90kaB.P.后停止生长,平均沉积速率为 4.5 8mm/ 10 0a,属晚更新世的沉积产物。七星洞 1号石笋剖面的研究揭示,其年龄和δ18O同位素的变化,可以与深海岩芯氧同位素记录所揭示的第五阶段中的 5a、5b、5c和第四阶段的早期进行对比。它的碳、氧同位素记录揭示,在 10 9.0～ 10 2.5kaB.P.和 86.6～ 78.92kaB.P.时段,显示受东亚夏季风影响较强,气温升高,降水增多,δ18O偏负,表现为温暖湿润的气候环境。在 10 2.5～ 86.6kaB.P.时段,显示受东亚夏季风影响强度减弱,受东亚冬季风影响强度增加,气温降低,大气降水减少,δ18O稍趋向偏正,表现为冷凉半湿润-温凉湿润的气候环境;而在 78.92～ 6 5.6kaB.P.时段,显示东亚冬季风强盛和受西北风影响较强,海表温度下降,大气温度降低,降水量较少,δ13O偏重,δ13 C偏正 (C4植物占 95 % ),表现为严寒     

洞穴石笋沉积间断类型研究

以广西桂林,贵州荔波、茂兰、都匀凯口及云南宣威、泸沽湖等地典型岩溶峰丛-峰林平原、岩溶斜坡和岩溶高原的大量大型石笋纵剖面研究为基础,依据石笋沉积旋回或纹层组的系统测年数据和碳氧同位素系统测试资料,确定石笋沉积间断面上、下的年龄,若以上、下纹层结构构造差异大、构造类型不同、结构构造突变或有间断沉积特征为前提,将上、下纹层的年龄差作为沉积间断时间:差值大,间断时间长,其间若有间歇性停、滴转变,则沉积纹层的测年值是此时段的正常年序;差值小,间断时间短;差值很小,又无宏观异常,为正常的连续沉积。本文从石笋沉积间断标志,间断面上、下的年代异常,间断类型和古气候环境意义,论述石笋沉积间断,阐明石笋纵剖面有丰富的古气候环境信息,是全球气候变化研究的重要领域之一。此外,根据石笋纹层的宏观、微观资料和测年统计,提出了年季和年际的短期性、10年际—万年际的长期性、瞬时性间断类型的分类方案,短期停滴,是常态气候条件下,年旱季或年际干旱停滴,形成年际和季节性沉积间断;长期停滴,是气候环境冷暖周期性变化,略呈小周期的干冷气候间歇性停、滴相间的演变,形成10年际—万年际沉积间断;瞬时性停滴,指地震、掉顶、坍塌等天然或人为事故,碰断石笋,引起瞬时或短暂停滴,形成灾害性沉积间断