洞穴滴水研究进展.doc

洞穴滴水在中国的研究进展 摘要：全球变化已经成为地理学的研究热点，用各种地质及物候记录反映古环境的变化过程，特别是第四季气候变化，是全球变化研究的重要课题。目前国际上广泛运用深海沉积、冰芯、湖泊沉积、黄土、树轮、珊瑚等作为重建古气候、古环境的载体。各种信息载体中，洞穴石笋因其分布广泛，可记录的时间范围较宽，分辨率较高而敏感的记录了从区域直到全球环境特别是第四纪环境的变迁。由于它提供了时间分辨率达到十年甚至年际的高精度环境信息，从而在全球变化的研究中发挥了越来越重要的作用。洞穴滴水是形成岩溶沉积物动力条件，研究洞穴滴水的环境指示作用对于利用洞穴次生沉积物有着重要的作用。 关键词：降水，洞穴滴水，环境意义 0引言 用各种地质及物候记录反映古环境的变化过程,特别是第四纪各地气候变化,是全球变化研究的重要课题，目前国际上广泛运用深海沉积，冰芯，湖泊沉积，黄土，树轮，珊瑚等作为重建古气候古环境的载体在研究我国气候变化的过程中,北方的黄土，青藏高原冰芯和湖泊沉积物等已做了大量的工作,获得了重要进展在各种信息载体中,洞穴石笋因其分布广泛,记录的时间范围较宽,分辨率较高而敏感的记录了从区域直到全球环境特别是第四纪环境的变迁,由于它提供了时间分辨率达到十年甚至年际的高精度环境信息,从而在全球变化的研究中发挥了越来越重要的作用现今在石笋中用于古环境信息研究的指标已经很多,如生长速率，微层厚度，灰度，微量元素，荧光强度，岩石学特性和稳定同位素等[1]。 我国是世界上岩溶地貌最发育的国家之一,按碳酸盐岩出露面积计算达90.7万km2,在我国南方分布面积为54万km2在岩溶发育的地方就有洞穴沉积物的分布我国地处西伯利亚高原，青藏高原和西太平洋海洋性气团相互影响的季风地带,是东亚太平洋季风。印度洋西南季风，副热带高压交互作用的地区,气候变化过程复杂目前条件下,利用岩溶地区洞穴沉积物获得较高分辨率和尽可能长时间序列的古气候变化信息是最有效的方法之一,在这方面,许多学者业已取得了可喜的进展[11]，证实和发现了过去气候变化中环境变化过程,推进了岩溶区全球变化研究的发展,并对岩溶区古环境重建的研究方法和手段进行了有益的探索。 洞穴沉积物替代指标的应用又极其复杂:水一气一岩相互作用脱气，CO2蒸发作用及其沉淀导致的同位素动力分馏，植被光合呼吸分解作用导致的分馏,降雨和人类影响等[3]。因此,在进行洞穴研究时,选择替代指标从事古环境重建时必须考虑替代指标的准确性,是否可用及对环境变化的敏感程度. 洞穴滴水是气候信号的携带者,所以,洞穴沉积物中所包含的气候信号首先应该在滴水中得以体现[2]，同时,滴水滴率，矿物质饱和度以及滴水高度均可能影响石笋生长率(石笋层厚).在研究石笋微层记录的气候信号以及微层形成机理时,首先要对岩溶水动力学地球化学过程进行研究,通过分析石笋物质的唯一来源)洞穴滴水来探讨其所包含的气候环境信息. 1.洞穴滴水取得一系列成果 1.1发现洞穴滴水对降雨量的滞后性 张美良等人在桂林盘龙洞发现滴水对降水有滞后性，如2007年4月29日的暴雨(降水82mm)，盘龙洞Pd和P1—1点的滴水滞后时间分别约为4和7小时不等。而在上方地表覆盖的岩层厚度大、植被较好的常年性滴水点，滴水受降水的影响较小，桂林盘龙洞6个滴水点的监测表明，常年性滴水一般受降雨的影响较小，特别是在雨季的初期降水或月降水在40mm以下时，滴水点的滴水速率基本不受影响，洞穴滴水的滞后时间约5～15天。 周运超等人采用NaCl示踪的方法, 对贵州珠江水系的4个岩溶洞穴(荔波凉风洞 都匀七星洞 安顺将军洞和镇宁犀牛洞)滴水点水的来源 滴水对大气降雨的响应尺度 水动力学过程等进行研究, 揭示出由于岩溶洞穴环境 水运移路径的联通性 水动力学过程等的不一致, 4 个洞穴的不同滴水点滴水对大气降雨响应的时间尺度为 0~40 天。七星洞2号滴水点滴水对大气降雨的响应时间尺度为27~40 天。将军洞 1号 滴水点对大气降雨的响应时间为 0~9天, 犀牛洞1#滴水点滴水对大气降雨的响应时间为28天以上. 斯洛文尼亚 Postojnska Jama 洞的荧光剂示踪研究污染物的运移, 美国印第安纳Marengo洞的荧光剂示踪研究表层水和滴水有机物的季节变化以及以色列Soreq洞穴3H示踪研究滴水的传输时间等. 这些均显示出洞穴滴水对大气降雨的响应, 时间短的仅45 min, 长的可达30年左右。 王新中，班风梅等人在北京石花洞发现不同顶板厚度的滴水点对降雨的滞后性不同，其中的PL滴水点顶板最厚、水流路径长对降雨滞后在20~30天，SH滴水点顶板厚度次之，以渗流水供应为主，滞后时间在0~15天，受降雨量影响较大。JG滴水点顶板厚度较薄，主要以较大孔径的孔隙供水管道为主，对降雨响应最敏感，