桂林盘龙洞滴水的物理化学指标变化研究及其意义

影响洞穴次生化学沉积物-石笋的形成因素,包括降水、气温、水温和滴水的性质（如pH值、电导率、Ca^2＋、HCO3^-浓度和滴率等）。通过对桂林盘龙洞8个滴水点的2个水文年的监测表明,洞穴滴水主要来源于大气降水（或土壤水）,受控于水-土-岩的相互作用。洞穴滴水对大气降水的响应较快,具有季节性的变化特征。洞穴滴水的物理、化学特性受降水、洞顶基岩厚度及渗入水的滞留时间、滴率的快、慢的影响。洞穴滴水的温度变化不大,大约为19.4-21.2℃。年平均pH值为7.85。洞穴滴水的电导率、Ca^2＋、HCO3^-浓度与气温、水温和滴水速率表现为正相关关系。在夏半年,大气降水量大,土壤湿度大,土壤中PCO2分压高,溶解的CaCO3多,表层带下渗岩溶水的岩溶作用强,滴水的电导率、Ca^2＋、HCO3^-浓度增大,滴水中的碳酸盐沉积多;而在冬半年或冬季,其降水量小或少,滴水的电导率、Ca^2＋、HCO3^-浓度降低,指示溶解的CaCO3少,表层带下渗岩溶水的岩溶作用弱,水中Ca^2＋离子含量低,滴水沉积物的沉积量或生长量减少。从大气降水到土壤水再到洞穴滴水这些过程可以看出,洞穴滴水形成的岩溶次生化学碳酸盐沉积物-石笋,可记录岩溶环境变化的信息,已成为研究岩溶地区过去环境变化记录的重要载体。

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2a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(CaCO3)沉积有两种类型:①常年性滴水沉积碳酸盐,其δ13C值记录了全年气候变化特征;②季节性滴水沉积碳酸盐,其δ13C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C3植物(几乎没有C4植物),现代沉积碳酸盐的δ13C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,δ13C值则较偏负,平均为-13.13‰;现代碳酸盐的δ13C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δ13C值,显示稍有增加(或偏正),其δ13C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δ13C值显示突然偏负,主要反映的是降雨效应引起的CO2效应的影响。

桂林盘龙洞岩溶表层带土壤CO2浓度的季节变化研究

以桂林盘龙洞岩溶实验场为例，选择岩溶洼地里的坡地和洼地2个样地，通过长期定时监测土壤CO2浓度变化，表明：（1）土壤CO2浓度具有明显的季节性变化特征，夏季（6—8月）土壤CO2浓度是其它时期的2～3倍，并显示与气温、降水和生物活动密切相关；（2）洼地地段土壤CO2浓度比坡地地段要高，尤其夏季时洼地比坡地高近1000mg／m2；（3）在垂直剖面上，大多数的情况下土壤CO22浓度随土壤深度的递增而升高，但在雨季时坡地（-50cm与-80cm处）和洼地（-80cm与-100am处）的土壤CO2浓度随深度的增加而降低。

桂林现代洞穴碳酸盐——石笋的沉积速率及其环境意义

洞穴沉积物过去环境记录在短尺度、高分辨率全球变化研究中已成为不可或缺的研究内容。而洞穴滴水作为洞穴石笋形成的介质或媒体,对气候环境变化响应迅速,其物质成分、滴速以及水量的变化直接影响石笋的生长及其蕴含的环境信息,是研究地表环境变化与洞穴石笋沉积的桥梁。洞穴滴水从而成为石笋形成机理和古气候重建研究的热点。通过对桂林盘龙洞的现代碳酸盐(CaCO3)——石笋沉积速率的动态监测,揭示在夏半年(4—10月)是新碳酸盐的主要沉积时段,在10cm×12cm的玻璃板上,单点滴水的月平均沉积量为0.7～1.5g,雨季单点滴水的月沉积量最大达到3.086g,日平均沉积量最大达到0.103g,旱季(或冬季)月平均沉积量最小,仅为0.303 8g(为雨季沉积量的1/10),有2个点在旱季(或冬季)有时甚至没有沉积,表现出与雨热同季的季节变化特点,而且,也具有年际变化的特点。其沉积速率与夏季风降水、生物的活动总量、洞穴空气CO2浓度的变化等密切相关。因此,在现代环境下,监测洞穴次生化学沉积物的沉积过程及其对环境的响应,是洞穴化学沉积物应用于全球变化研究领域的坚实的理论基础。