貴州中部洞穴系統微量元素變化特征及其環境效應

貴州中部洞穴系統微量元素變化特征及其環境效應

作者:師大云端圖書館 時間:2016-03-14 分類:參考文獻 喜歡:2850
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【摘要】全球氣候變暖與變冷爭議無處不在,全球氣候變化日漸成為當今人類最為關注的重大社會問題,與人類的生存環境密切相關。巖溶作用對全球變化的反應迅速敏捷,巖溶作用保留了多方面全球變化特別是環境變化和氣候變化的信息。其中洞穴沉積物由于其分辨率高,連續記錄,高精度定年成為古氣候和古環境研究的重要地質載體,記錄了豐富的古氣候和古環境信息,擁有諸多代用指標。目前,δ18O應用較為廣泛和成熟,微量元素研究由于其來源多樣和影響因素復雜使其應用范圍受一定局限。但微量元素記錄了洞穴水對外界環境的響應以及在巖溶含水層的運移過程,對微量元素的在洞穴系統的運移研究可以為解譯洞穴沉積物記錄的環境信息提供科學依據。本文以貴州省安順市西秀區石將軍洞和本寨洞為主要研究場所,對石將軍洞和本寨洞大氣溫度、降水量、洞穴CO2濃度等進行長期監測,并收集洞穴滴水,分析樣品中的Ca、Mg、Ba、Sr的濃度、Mg/Ca、Sr/Ca、Ba/Ca和Mg/Sr比值以及其他地球化學指標對地表環境變化的響應。以研究土壤化學組成和植被對洞穴水地球化學組成的影響為重點內容,分析石將軍洞和本寨洞洞穴滴水和洞穴現代沉積物的微量元素變化特征對2011年1月極端低溫(凍雨)事件和2012年春季干旱夏季強降雨天氣的環境效應,得出了如下結論:(1)洞穴滴水元素及其比值變化受洞穴上覆土壤和基巖厚度以及地下水在基巖中的運移方式、路徑和距離等因素影響,滴水元素濃度及其比值差異對的極端干旱和強降雨天氣的響應不同。石將軍洞滴水Ca、Mg濃度對2011年1月極端低溫(凍雨)干旱天氣的響應較明顯。2011年1月-3月石將軍洞洞穴滴水Ca濃度降低幅度大,2011年4月以后,隨著氣溫回升,降水增多使地下水對基巖的溶解增強導致Ca濃度微升,Mg濃度則因氣溫升高使溶解度增大而增加。石將軍洞洞穴滴水Ca、Mg、Sr對2012年的春季干旱夏季強降雨天氣的響應較明顯。2012年4-7月洞穴滴水的Ca、Mg、Sr、Ba濃度增加,但Ca的增加幅度比Mg、Sr、Ba大,Mg/Ca,Sr/Ca比值變化不大,Ba/Ca比值先增加后降低,同樣是因為降水增多,對基巖的溶解增強。2012年7月以后,Ca、Ba、Sr濃度降低,Mg濃度增加,其中Ca降低趨勢最明顯,其原因很可能是5月以來強降雨帶來豐富降水,降水量增多使地下水水量增多,稀釋作用增強,稀釋了Ca濃度。本寨洞洞穴滴水Ca、Mg、Sr對2012年的春季干旱夏季強降雨天氣的響應較明顯。2011年4月-12月本寨洞Sr濃度變化趨勢與Ca濃度一致,盡管Sr受溫度影響不大,隨著氣溫回升,降水的增多稀釋作用增強,但是由于上覆土壤和季節性植被的存在,提供了其來源。另外可能有不同巖溶水的混合作用加入。在2012年4-7月,Ca濃度增加,Mg濃度增加趨勢不明顯但仍是緩慢增加,Sr濃度與Ca濃度相似。其原因可能是基巖中CaCO3優先溶解。2012年7月以后,Ca、Sr、Ba濃度及其比值變化與石將軍洞一致降低,說明本寨洞Ca、Sr、Ba濃度對強降雨事件也有響應,是因為降水增多,稀釋作用加強,使Ca、Sr濃度趨勢一致都降低,而Mg受溫度影響使其溶解速率增大而緩慢增加。(2)地下水在上覆含水層的流經時間、流經距離以及洞穴滴水Ca、Mg和Sr濃度共同影響Mg/Ca、Sr/Ca比值。石將軍洞2011年1月-2012年12月SJJ-W1#、SJJ-W2#、SJJ-W6#和SJJ-W7#由于Ca濃度較高,Mg的濃度變化不大,推測地下水流通通道為石灰巖(CaCO3)區域,從而導致Mg/Ca,Sr/Ca比值低。而SJJ-W3#、SJJ-W5#和SJJ-W8#的Ca,Sr濃度較低,Mg的濃度變化不大,地下水流通通道為白云巖[CaCO3+MgCO3]區域,從而導致Mg/Ca比值高,Sr/Ca比值低。本寨洞2011年4月-2012年12月Mg/Ca比值影響因素中Mg濃度變化對其貢獻率較大,Sr/Ca比值影響因素中Sr濃度變化對其貢獻率較大。(3)當石筍出現沉積間斷時,我們推論可能是受極端低溫(凍雨)和強降雨天氣的影響。通過對比石將軍洞和本寨洞沉積量,石將軍洞自2010年11月至2012年3月有沉積物,而2012年3月到2012年12月僅有SJJ-W1#和SJJ-W2#有沉積物;而本寨洞2012年3月到2012年12月有沉積物。洞穴上覆環境及土壤的不同對沉積速率有影響,根據已有現代沉積物沉積量并結合洞穴監測數據,說明極端低溫(凍雨)和強降雨天氣的出現使洞穴沉積物沒有沉積。(4)從已收集的現代沉積物中元素及其比值發現,兩個洞穴沉積物對極端天氣的記錄有較大差異。石將軍洞對2011年1月極端低溫(凍雨)天氣的記錄表現在SJJ-W6#和SJJ-W7#兩個滴水點現代沉積物Sr/Ca比值出現與滴水一致的趨勢。對2012年春季干旱夏季強降雨的記錄,本寨洞BZ-W3#滴水點現代沉積物Mg/Ca,Sr/Ca比值與滴水一致,而石將軍洞則不明顯。說明不同上覆土壤環境,使洞穴沉積物微量元素變化對極端低溫(凍雨)天氣和強降雨天氣的響應有較大差異。同時也使高頻率采樣、樣品實驗室保存更加重要。
【作者】呂現福;
【導師】劉子琦;
【作者基本信息】西南大學,自然地理學,2014,碩士
【副題名】以安順地區洞穴為例
【關鍵詞】滴水;現代沉積物;微量元素;環境效應;貴州Ⅱ;

【參考文獻】
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