北京石花洞第四纪钟乳石剖面的年代学研究

北京石花洞位于房山花岗岩体边缘向形带的东北扬起端,与北京猿人遗址南北相望。地层为460Ma前形成的中奥陶统马家沟组石灰岩,洞穴大形态从25Ma前的上新世开始形成,洞内钟乳石从0.37Ma前的中更新世开始形成。在中国岩溶洞穴中,北京石花洞的层数最多,洞穴钟乳石种类齐全,裂隙渗透水沉积的石盾多、体积大,滴水沉积的石笋叠置关系明显,池水沉积的月奶石发育好,全新世石笋微层理发育清晰。该洞的大形态反映了北京西山新构造运动的期次,可以同华北地文期和永定河阶地对比,洞内钟乳石记录了中更新世以来北京西山古环境的变化,可以建立第四纪剖面,与周口店洞穴群碎屑沉积物剖面进行对比。钙板的铀系年龄为334.99～366.74ka,可定名钙板组。粗犷石笋的铀系年龄为169～235ka,粗犷石笋的电子自旋共振年龄为130～518ka,为中更新世沉积,可定名云水洞组。杆状石笋的铀系年龄为14.9±2.1～100.3±11.1ka,为晚更新世沉积,可定名石花洞组。在全新世石笋中,微层与微层之间存在厚约1μm的条带状纹线,是划分微层层数的标志,具有微层理的石笋14C年龄为为0.58～2.50ka,AMS14C年龄为为130±100～670±130a,可定名守备支洞组。     

北京石花洞结构特征及发育演化过程研究

北京石花洞是中国北方已探明洞穴中次生碳酸盐沉积规模最大、种类最丰富的洞穴;石花洞的景观美学价值和科学价值,在我国北方岩溶洞穴中占有重要地位。2013年7月,为了获取石花洞发育规模、空间结构等基本数据,采用国际通用洞穴测量方法,运用激光测距仪、罗盘和倾角仪,辅以Onstation洞穴绘图软件和ArcMap10软件对石花洞洞穴开展了全面的调查和测绘。结果显示:(1) 石花洞洞穴系统整体呈北西西-南东东向展布,长度为5 639 m,洞底投影面积为37 096 m2,洞底高差为172 m,洞内最高点海拔约为265 m,最低点海拔约为93 m。洞穴系统的发育演化主要受地层产状与北东向和北西向两组断层控制;(2) 石花洞洞穴系统分为五层,自上而下,各层洞道平均海拔依次为249 m, 211 m, 154 m, 111 m和95 m;(3) 最底第五层季节性地下河洞道长1 638 m,自西北向东南方向贯穿整个洞穴系统,依干湿季水文条件的差别,地下水以季节性涨落为主要特征,有多段有水通道;地下河道下游末端为叉状河道,崩塌明显,洞壁上无明显流纹发育;(4) 综合石花洞地下河走向和流向、洞穴发育控制因素和区域地层产状特征、石花洞与周边洞穴的空间位置关系,推测孔水洞是石花洞洪水期的排泄口。      

北京房山世界地质公园岩溶景观特色

北京房山世界地质公园是以岩溶洞穴景观和峰丛地貌景观为主题的地质公园。大石河流域发育中奥陶统马家沟组石灰岩,自上而下,依次发育鸡毛洞、银狐洞、石花洞和孔水洞,由一条地下暗河将其连为一个洞系,其水源补给点在大石河上游,排泄点为孔水洞。周口店猿人遗址属于中奥陶统马家沟组岩溶洞穴。拒马河流域发育中元古界雾速山组白云岩,岩溶洞穴包括云水洞、仙栖洞、龙仙宫和三清洞,均属唐县期夷平面时期的产物。拒马河流域地层平缓的中元古界雾速山组峰丛地貌区东从张坊起,西至大沙地,南临笔架山,北抵石人峰,流域面积395km~2,其中碳酸盐岩岩石面积占360km~2,山体上部的岩石被溶解,形成峰丛地貌景观。     

北京石花洞的区域地质意义

在全国范围内，北京石花洞的层数最多，次生化学沉积物的叠置关系明显。该洞的大形态反映了北京西山新构造运动的历史，可以同华北地文斯和永定河阶地对比。洞内次生化学沉积物记录了中更新世以来，西山地区古环境变化的信息，可以和周口店洞穴中碎屑堆积物进行对比。     

北京石花洞地质遗迹环境和地质灾害问题

通过北京石花洞地质遗迹保护区实地调查和有关资料分析,提出了保护区的环境问题和治理建议。     

石花盛开的地方

您见过石头开花的神奇景象吗？您到过北京石花洞国家地质公园吗？石花洞,是明代高僧圆广法师于正统十一年（1446年）云游时发现的。由于工作的关系,笔者曾多次畅游于石花洞和银狐洞的石花丛之中。原始状态下的石花在惊险的洞道旅途中神秘、典雅、莫测;向社会公众开放后,走在石花丛中少了些惊险,多了些梦幻。当你游走在彩色灯光照射下的石花丛中,仿佛置身于仙宫别院,惊叹大自然的鬼斧神工。     

北京石花洞的岩溶地质特征

在全国范围内,北京石花洞洞层最多,钟乳石叠置关系明显,石笋中具有微层理,月奶石发育是好。这些特征为研究西山的新构造主古环境的变化提供了新的信息,奠定了首次利用钟乳石建立第四系剖面的基础。     

北京石花洞空气环境主要因子季节性变化特征研究

洞穴大气CO2浓度不仅是影响洞穴沉积物沉积（或者溶蚀）的重要因素之一,而且在旅游洞穴,它关系到沉积物景观的稳定性以及旅游环境的舒适性。本文通过对石花洞洞穴大气温度、湿度及CO2浓度近4个水文年的观测,结果表明：（1）洞穴温度在15℃上下波动,夏季约高1℃,主要与洞内外温差的季节性变化和旅游活动有关;（2）洞穴CO2浓度随着大气温度上升而缓慢升高,至每年的7月上旬雨季来临时,气温、降水及土壤中CO2大幅提高,降水溶解大量的土壤CO2并渗入洞穴中,导致洞穴CO2浓度迅速上升,8月观测到的最高浓度可达到4 334ppm,在雨季结束后,随着大气温度降低,CO2浓度缓慢下降,2月份平均值达到最低,为360~458 ppm。另外,在5月份和10月份的旅游黄金周,旅游人数的增加,洞穴CO2浓度异常增高。在进行洞穴管理与规划时,应综合考虑自然和人为因素对洞穴的影响。     

北京石花洞的岩溶地质特征

在全国范围内,北京石花洞洞层最多,钟乳石叠置关系明显,石笋中具有微层理,月奶石发育最好。这些特征为研究西山的新构造运动及古环境的变化提供了新的信息,奠定了首次利用钟乳石建立第四系剖面的基础。     

北京石花洞石笋中有机质的赋存状态

选取北京石花洞石笋磨制成光薄片,对它进行了显微镜透射光、反射光和荧光观测.镜下见有两类有机质:一是发黄绿色荧光以富啡酸为主的腐殖酸类有机质,主要赋存在碳酸盐结晶程度差、溶孔发育的暗层或裂隙中;二是粒径小于30 μm的碎屑状固态有机质,它们不发荧光,不均匀地聚集在暗层溶孔周边、暗层与亮层过渡区或亮层内的溶解裂隙中.碎屑状固态有机质的反射率R°为6.72%～6.82%,拉曼光谱为典型石墨类单峰,分析表明,碎屑状固态有机质可能主要来自洞穴上覆土壤或已风化的煤系地层,被较强水流携带进入洞穴,与碳酸钙一同沉积,从而保存在石笋中.石笋微层中暗层与雨期、亮层与干期相对应,石笋中固态有机质的富集带可作为水动力突然变强或"事件"的标志.有机质常为金属离子或金属化合物的载体,不同地区石笋中有机质的研究也将有助于对气候变化多指标研究获得共识.