貴州納朵洞洞穴水水化學(xué)和δ13CDIC變化特征及其環(huán)境意義.pdf

1、巖溶洞穴次生沉積物作為研究氣候演變的重要載體已經(jīng)取得了令人矚目的成果。諸如石筍等次生沉積物中有著豐富的替代指標，如δ18O和δ13C、微量元素、生長速率等，可提供溫度、大氣降水、植被、水文條件等多種古氣候古環(huán)境信息進行古氣候重建。然而，洞穴水在傳遞、記錄外界環(huán)境信號的過程中，受到方解石前期沉積作用（prior calcite precipitation，PCP）、位置、滴水水動力類型、水在洞穴頂板內(nèi)的水文地球化學(xué)過程等因素的綜合影響。導(dǎo)

2、致各項指標的環(huán)境指示意義存在不確定性和多解性。因此，加強現(xiàn)代洞穴的監(jiān)測工作，充分理解巖溶洞穴的水文化學(xué)過程，對應(yīng)用洞穴次生沉積物進行高分辨率的古氣候重建具有重要意義。
　　本文選取貴州關(guān)嶺納朵洞為研究區(qū)域，對洞內(nèi)洞穴水進行長期定點監(jiān)測和實驗分析。監(jiān)測的指標包括溫度、濕度、CO2濃度等洞穴環(huán)境指標，滴水滴速、電導(dǎo)率、pH、δ13CDIC值，以及K+、Na+、Ca2+、Mg2+、SO42-、HCO3-等主要離子濃度。旨在通過野外取樣、

3、實驗分析，結(jié)合當?shù)貧庀筚Y料，分析各個觀測點洞穴水的水文地球化學(xué)變化特征及其驅(qū)動機制，以期了解納朵洞水動力地球化學(xué)過程，并探討洞穴水水文地球化學(xué)特征對外界環(huán)境變化的響應(yīng)，為解譯洞穴次生沉積物所記錄的環(huán)境信息提供理論參考。經(jīng)初步研究得出以下結(jié)論：
　　（1）對納朵洞洞穴水地球化學(xué)特征分析發(fā)現(xiàn)，不同性質(zhì)洞穴水地球化學(xué)特征主要受到上覆基巖溶解和土壤淋濾的控制。不同滴水點受到巖溶水洞頂運移路徑不一致，水—土—巖反應(yīng)時間不同的影響，洞穴水離子

4、濃度變化范圍和均值存在一定差異。
　　（2）納朵洞洞穴水對當?shù)亟邓泻芎玫睦^承和響應(yīng)，可以有效反映外界環(huán)境變化。洞穴水pH、EC和HCO3-受到氣溫、降水以及CO2濃度等物理條件變化的影響，對CO2存在吸收和溢出情況的差異，有明顯的季節(jié)變化。2014年雨季大氣降水的異常偏多對洞穴水的稀釋作用在其pH值和HCO3-濃度上也有一定體現(xiàn)。
　?。?）由于雨季基巖溶解和土壤淋濾作用增強，Ca2+、Mg2+、Sr2+和SO42-濃度均

5、表現(xiàn)出雨季高于旱季的季節(jié)性變化。四種離子對極端氣候事件引起的年際間降水變化的響應(yīng)比較敏感，2013年雨季的Ca2+、Mg2+、Sr2+、SO42-濃度高且平穩(wěn)，而2014年雨季其濃度偏低且波動大。2014年降水的異常偏多，使得降水的稀釋作用在對洞穴水地球化學(xué)特征的影響程度上超過了其對可溶性基巖和上覆土壤的溶解和淋濾作用。各個觀測點對強降水事件的響應(yīng)程度和時間并不一致，其具體的響應(yīng)過程與降水強度、研究區(qū)巖層特點以及巖溶裂隙發(fā)育程度等多方面

6、因素有關(guān)。
　　（4）洞穴水雨季 SIc降低，PCO2升高，二者的變化主要受控于 pH值。在溫度適宜的情況下，降水是影響洞穴次生碳酸鹽沉積的主導(dǎo)因素。
　?。?）納朵洞洞穴水Mg/Ca與Sr/Ca比值可以指示外界降水的變化，但由于其同時受到 PCP、洞穴水運移路徑、極端氣候和環(huán)境變化等多種因素影響，不同點的影響機制和環(huán)境意義也不一致，在使用其作為環(huán)境指標時需謹慎。
　　（6）洞穴水δ13CDIC值受到夏季大氣降水多、土