北京石花洞洞穴滴水中硫酸根浓度的时空变化及其意义

硫是环境地球化学循环中重要的元素之一,是区域及全球性环境变化的重要驱动因子。本文通过对石花洞洞穴4个滴水点(JG,SH,PL1和PL2)硫酸根浓度近3个水文年的分析测定(BL点观测近两年),结果表明:响应降雨快的滴水点(SH和JG点)滴水SO42-浓度升高幅度最明显,且滴水SO24-浓度与滴率成指数关系;滞后响应降雨的观测点滴水SO42-浓度雨季升高幅度不明显,但在长期观测期间有明显增加的趋势;对降雨没有响应的滴水点,其SO42-浓度低且雨季没有明显变化。通过分析表明,在快速响应降水的滴水点,滴水硫酸根浓度大幅升高可能在一定程度上影响滴水pH值,这也可能是导致雨季时,快速下渗进入洞穴的滴水碳酸钙饱和度降低,从而抑制滴水沉积的一个不可忽略的因素。

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。

地下河水人工补给洞穴滴水、碳酸盐(钙)沉积特征及景观恢复探讨

岩溶旅游洞穴碳酸盐岩沉积物景观容易受到污染、风化,为了探讨受污损洞穴碳酸盐沉积物的修复方法以确保岩溶旅游洞穴的可持续发展,对广西桂林七星岩No.15支洞距洞口约150m长洞段的滴水物化指标、现代碳酸盐岩沉积物进行了为期4年的监测分析。结果表明：（1）该洞段的滴水主要源于抽取地下河水的水柜渗漏及降水补给,地下河水和滴水的电导率、[Ca^2＋]、[HCO3^-]在4个水文年中的变化趋势基本相同,雨季洞穴滴水电导率、[Ca^2＋]、[HCO3^-]等显著降低,降雨稀释效应明显;（2）现代洞穴碳酸盐岩沉积具有明显的季节性变化,雨季洞穴滴水量/速率、碳酸钙沉积速率加快,最大沉积量达0.8g/半月,洞穴入口约150m长洞段快速滴水碳酸盐最大沉积量达2～4g/半月,旱季碳酸盐沉积速率减少,最大沉积量仅为0.4g/半月;（3）抽取岩溶地下水经由地表补给洞穴滴水可提高滴水的电导率、[Ca^2＋]、[HCO3^-]及CaCO3饱和度,促使大量碳酸盐（CaCO3）快速沉积,实现对洞穴受风化、污染景观的修复,新沉积的碳酸钙（CaCO3）还可以将基岩裂隙和洞穴内破损、破裂的钟乳石重新＂粘结＂起来,利于洞穴的稳定性。

桂林洞穴滴水与现代碳酸钙δ^18 O记录的环境意义--以桂林七星岩NO．15支洞为例

现代洞穴动态监测的一个先决条件就是为洞穴碳酸盐(Ca CO3)沉积物—石笋的各种替代指标的解译提供可靠的依据,充分利用现代碳酸盐(Ca CO3)沉积物的各种替代指标,并与现代器测气象资料进行相互对比、并用以校正,是精确或定量解释石笋气候替代指标的关键。经对桂林七星岩15号支洞的5个滴水点进行了长达四个水文年(2008~2011年)的大气降水、洞穴滴水、现代碳酸盐沉积物的动态监测和研究,并探讨了洞穴滴水和现代碳酸盐(CaC O3)的δ18O与降水δ18O的相关关系。研究表明,洞穴滴水和现代碳酸盐(CaC O3)的年平均δ18O值非常接近降水的δ18O平均值,并具有与地表降水δ18O相同的变化趋势,反映了洞穴滴水和现代碳酸盐(CaC O3)的δ18O主要来自大气降水的δ18O,即明显受控于降水的δ18O。在4个水文年中,现代洞穴次生化学碳酸盐(CaC O3)沉积物的δ18O值与滴水的δ18O值记录的年内(或年际)变化或多年的变化趋势基本相同,表现出明显的四高峰(δ18O低值区)四低谷(δ18O高值区)的波动变化特征,具有明显的年际、季节性变化规律,显示具有雨热同季的特点。研究结果表明洞穴滴水和洞穴现代碳酸盐(CaC O183)沉积物的δO可以记录当地或洞穴上方的气候变化信号,即现代碳酸盐(CaC O3)沉积物的δ18O主要作为夏季风强度或降雨量的替代指标。

贵州纳朵洞洞穴滴水、现代沉积物δ^(18)O特征及其环境意义

为了研究洞穴滴水及其对应的现代沉积物氧同位素的变化特征和对外界气候环境的指示意义,文章对贵州纳朵洞洞外大气降水、洞穴池水、6处滴水点及其对应的现代沉积物氧同位素进行了近2年的监测。结果显示纳朵洞外大气降水和洞穴池水δ^(18)O值均呈现旱季偏重,雨季偏轻的季节特征,基本能反映洞穴所在区域的气候变化。而滴水沉积物δ^(18)O值和滴水δ^(18)O值自身存在协调同步的季节特征,但二者δ^(18)O值与大气降水δ^(18)O值却呈现反向的季节变化,这可能是区域地形、岩溶表层带的调节和大气环流共同作用的结果。

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(pCO_(2))及其碳同位素(δ13CCO_(2))、 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(δ13CDIC)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pCO_(2)及δ13CCO_(2)表现出相似的季节变化特征,夏季pCO_(2)偏高,δ13CCO_(2)偏轻,冬季则相反。降水量和温度是土壤pCO_(2)及δ13CCO_(2)变化的主要影响因素;2)千佛洞洞穴水体δ13CDIC值呈现显著的季节变化规律,夏季偏轻,冬季偏重,表明土壤pCO_(2)及δ13CCO_(2)对其影响较大,说明该洞洞穴水体δ13CDIC可以较好地响应外界环境变化。此外,4个滴水点δ13CDIC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δ13CDIC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。