稳定碳同位素在湘中千佛洞上覆土壤-滴水-现代沉积物的迁移特征研究

通过对2021年1月~2022年10月期间,湘中千佛洞洞外大气-上覆土壤气-洞穴空气二氧化碳含量（pCO₂）及其碳同位素（δ¹³C_CO2）、8个洞穴水体（4个滴水、3个地下河水、1个池水）溶解无机碳同位素（δ¹³C_DIC）以及洞穴现代沉积物碳同位素（δ¹³C）的连续监测,初步获得了监测时段内千佛洞岩溶系统中δ¹³C在垂直方向上运移的变化特征,并得到以下3点主要认识：1）千佛洞上覆土壤气、洞穴空气pCO₂及δ¹³C_CO2表现出相似的季节变化特征,夏季pCO₂偏高,δ¹³C_CO2偏轻,冬季则相反。降水量和温度是土壤pCO₂及δ¹³C_CO2变化的主要影响因素;2）千佛洞洞穴水体δ¹³C_DIC值呈现显著的季节变化规律,夏季偏轻,冬季偏重,表明土壤pCO₂及δ¹³C_CO2对其影响较大,说明该洞洞穴水体δ¹³C_DIC可以较好地响应外界环境变化。此外,4个滴水点δ¹³C_DIC值在变幅和绝对值之间存在一定差异,这可能是受到不同滴水点的运移路径和滴水速率等因素的影响;3）千佛洞现代沉积物δ¹³C也表现出明显的季节变化特征,说明该洞现代沉积物δ¹³C可以较好地继承滴水中的δ¹³C_DIC信号。千佛洞的初步观测结果为利用该洞穴或者临近区域洞穴沉积物开展古气候重建提供了借鉴和参照。

     

岩石释光埋藏测年中砾石晒退程度的快速评估

信号晒退是释光测年的前提。最近几年发展起来的岩石释光埋藏测年技术,可以依据释光-深度曲线判断砾石样品释光信号晒退程度,这是该技术的一大优势之一。已有的测年实践显示,在不均匀晒退的沉积环境中,可能仅有少数砾石释光信号晒退良好,而大部分砾石年代高估。因此,非常有必要发展快速判断砾石释光信号晒退程度的方法,以提高测量效率。本文介绍了砾石释光信号晒退的几种常见情景及其筛选的理论基础,基于砾石释光信号由表及里晒退的事实,以及砾石表层剂量率变化大、测试深度需要、岩片平整度等的考虑,尝试将砾石表面约2 mm的释光信号与饱和释光信号进行对比,并结合统计分析方法(文中称“表_{~2 mm}/饱和信号法”),判断来自青藏高原东部横断山脉雀儿山北麓当子沟(32.1°N,98.9°E) 的典型不均匀晒退环境——冰川沉积的159个花岗岩冰水砾石的释光信号晒退程度。通过建立39根岩芯的完整释光-深度曲线,验证此方法可用于快速识别沉积前释光信号晒退良好的砾石。在此基础上,初步探讨了砾石释光信号晒退程度与沉积环境、砾石大小、磨圆度、球度、结构、砾石ab面方向间的关系,刻划释光信号晒退良好砾石的表观特征,以辅助岩石释光埋藏测年野外采样。

     

中国石笋生长速率时空变化特征的初步分析

近年来,随着现代监测研究以及铀系定年技术的发展,石笋生长速率研究日趋得到了重视。本研究主要收集了我国大陆地区已发表的17个洞穴的70支石笋的年代数据,计算并分析了冰期/间冰期尺度和全新世期间石笋生长速率的时空变化特征,发现规律如下：1)内陆干旱区科桑洞和东部季风区长江以北的3个洞穴(分别为珍珠洞、 Buddha洞和三宝洞)的石笋呈现间冰期生长速率快,冰期生长速率较慢,甚至出现沉积间断;2)我国北方的琉璃洞、马沟洞、莲花洞(山西)、乌鸦洞、九仙洞和南方的莲花洞(湖南)、 Dark洞和董哥洞表现为中全新世石笋生长速率较快,而早/晚全新世相对较慢;长江中下游地区的三宝洞和落水洞在早全新世期间生长速率较快,中/晚全新世较稳定;3)大多数洞穴石笋生长速率在近2 ka B. P.以来呈现上升趋势,这些特征可能暗示了气候条件对石笋生长速率的影响。同时也发现：1)我国南部湿润区以及沿海地区的洞穴石笋生长速率在冰期/间冰期尺度呈现复杂多变的特征;2)不同洞穴之间或同一洞穴不同石笋之间,石笋生长速率均存在一定差异;这些结果表明洞穴系统内部的差异性会对石笋生长产生复杂影响。上述分析结果为认识我国石笋生长速率...     

文石石笋发生矿物重结晶的影响因素及其古气候意义

洞穴沉积物—石笋已成为研究岩溶区环境气候变化历史的重要载体。在我国湘西地区,某些洞穴石笋原始沉积多为不稳定的文石矿物,极易发生重结晶,可能使石笋中相关化学元素含量最终偏离原生矿物的特征,限制了文石石笋某些代用指标在古气候研究中的应用。文章以前人研究成果为基础,总结梳理了文石石笋发生重结晶的影响因素及其对石笋记录古气候的影响：（1）石笋剖面特征、XRD结果、显微镜观察和地球化学元素特征等可作为石笋发生重结晶的判别依据;（2）洞穴滴水和石笋孔隙水饱和度、文石晶体缺陷和晶体之间的方解石胶结物以及岩溶水体中Mg²⁺浓度等均会影响文石石笋的矿物转变;（3）在文石向方解石转变过程中,石笋铀含量会有一定程度的流失,可导致放射性铀系定年的异常或年代倒序;（4）矿物重结晶可导致δ¹⁸O、δ¹³C及石笋微量元素浓度（或比值）等指标发生改变,其变化特征因洞穴而异,从而影响其作为环境指示器的可靠性;（5）湖南龙山惹迷洞石笋（RM2）发生了不均一的矿物重结晶,自顶部至20.3 cm以放射状为主,20.3 cm至底部主要为糖粒状,并结合年代结果发现文石重结晶对石笋铀系定年产生了影响,而重结晶作用对该石笋其他指标的影响还有待进一步研究。