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“石花”的晶体结构、矿物组成及形态发育模拟分析

以北京石花洞的石花为研究对象 ,将其分为基底、根部、冠部三个部分。 通过实地观察监测、显微镜和扫描电镜观察、 X射线粉晶衍射以及模拟石花生长实验 ,分析并确定石花的矿物组成 ,讨论其形成条件和造貌水动力特征 ,结果表明:( 1)石花晶体呈树枝状结构 , 其附生基底的矿物几乎全部为方解石 ,仅含极少微量的杂质;石花根部方解石含量 > 90% ,文石及少量杂质含量 < 5% ;石花冠部文石含量 > 90% ,方解石及杂质含量 < 5% ;而就石花整体而言 ,其矿物组成为文石含量> 90% ,方解石及杂质含量 < 5% 。 ( 2)形成石花的环境条件为较封闭、气温稍低但较稳定、洞内湿度较低且气流扰动小。 ( 3)形成石花的造貌水动力为来自基底内部渗出孔隙水的毛细作用。      

滇西北衙金矿区碱性斑岩岩石学、年代学和地球化学特征及其成因机制

报道了在北衙金矿区新发现的含矿石英钠长斑岩的特征以及某些罕见的地质现象,如石英正长斑岩侵位于岩溶洞穴,黑云正长斑岩侵位于未固结河湖相沉积物中,并形成诸如微晶与玻璃质基质共生和斑岩与围岩混积等奇特结构构造,并给出了矿区斑岩系统的~(39)Ar/~(40)Ar年龄。年龄结果显示:石英钠长斑岩形成于第三纪早期、年龄为65．56Ma,石英正长斑岩形成于25～33Ma之间,黑云正长斑岩侵位于上新世、两个岩体黑云母的年龄分别为3．66Ma和3．78Ma。矿区石英钠长斑岩、石英正长斑岩和黑云正长斑岩均为碱性斑岩,具有一些相似的地球化学特征,包括岩石中(K_2O+Na_2O)＞10%,SiO_2＞67%,富轻稀土、与OIB相似的REE稀土分配模式,Sr＞400×10~(-6),~(87)Sr/~(86)Sr＞0．707。矿区碱性斑岩的REE组成和Nd-Sr-Pb同位素组成显示斑岩成因于含有大洋岛屿玄武岩(OIB)、大洋中脊玄武岩(MORB)、正常沉积岩和上地幔(EMII+PREMA)组分的混合源,我们进一步推断北衙矿区碱性斑岩和滇西其它第三纪碱性斑岩一样成因于被掩埋的古金沙江特提斯大洋岩石圈与其上覆上地幔之间因印度-亚洲大陆俯冲-碰撞而导致的强烈剪切变形所引起和形成的熔体的上侵。     

窑洞开挖诱发浅层黄土滑坡的变形机理模拟

由废弃窑洞倒塌引发的黄土边坡失稳严重威胁了黄土高原地区居民的生命财产安全。通过野外调查,选取陕西省延安市三亩台滑坡为典型案例,基于室内试验分析了窑洞废弃、依窑建房等工况下黄土含水量和土体强度的变化规律,运用数值模拟研究了窑洞废弃、依窑建房过程中最危险滑面上的应力和强度变化趋势。从土体应力-强度关系角度揭示了废弃窑洞诱发黄土边坡变形破坏机理。研究表明,窑洞废弃和依窑建房增大了土体含水量,降低了土体的抗剪强度,致使坡体下部土体剪应力逐渐接近其抗剪强度,边坡的稳定性随之降低,最终窑洞坍塌引发滑坡。     

陕北黄土丘陵区威胁窑洞民居的地质灾害问题—以陕西延安地区为例

窑洞是陕北黄土丘陵区民居的一种主要形式。在介绍区内窑洞的类型、分布的基础上,阐述了滑坡、崩塌、塌窑、窑洞透水等主要窑洞民居地质灾害的发育特征。从沟谷发育期、斜坡结构类型、地形特征等方面分析了窑洞灾害形成的主要原因,认为黄土的工程地质特性是灾害发育的物质基础,人类工程活动和降雨是灾害形成的主要诱发因素。最后从窑洞的选址、斜坡的设计、窑洞的防水等几个方面提出了灾害的防治措施。     

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。     

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。     

白云岩洞穴洞口弱光带的苔藓群落特征——以绥阳水洞为例

白云岩洞穴是喀斯特山区特有的生境之一,其洞口弱光带发育了独特的苔藓植物群落。文章以贵州绥阳县的水洞为例,探讨了白云岩洞穴洞口弱光带的苔藓群落物种组成、类型及生态分布特征。2015年4月到9月对水洞进行三次野外标本采集,共采集60个样方中的苔藓植物,记载了该洞穴典型苔藓群落47个。研究揭示:（1）该洞物种组成丰富,种类由17科34 属55 种组成,是中国已知苔藓物种最丰富的洞穴; (2)生活型单调,仅有四种类型,分别是交织型(47.27%)、矮丛集型(34.55%)、平铺型(9.09%)和高丛集型(9.09%);（3）根据生长基质不同,划分了4种苔藓群落大类型,分别是钙土苔藓群落、白云石生苔藓群落、钙华苔藓群落和水生苔藓群落,该洞钙华沉积不显著,仅有少量比例的钙华苔藓群落;（4）苔藓植物分布在从洞口到洞深37 m范围,随着光照强度从洞口至洞穴深处的变弱,苔藓群落由多物种群落变化为单一物种群落。      

西藏高原洞穴堆积物的粘土矿物组合特征及其古地理意义

本文通过对西藏高原洞穴堆积物的粘土矿物组合特征的分析,初步探讨了喀斯特地貌形成的古地理环境。喜马拉雅山北坡旧定日东山洞穴堆积物是较温湿的森林草原环境下的产物,新定日西侧遮普若山北坡洞穴堆积物则是在高寒草甸环境下形成的;拉萨西南曲水大佛后溶洞堆积物形成于湿热的亚热带气候环境,而拉萨西山洞穴堆积物却形成于较温湿的草原环境;唐古拉山南坡安多一带的洞穴堆积物则是在高寒的草甸环境下形成的。并以此研讨了西藏高原喀斯特的成因和时代。