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重庆芙蓉洞上覆基岩、土壤元素分布特征及其对洞穴滴水水化学影响 总被引：11，自引：6，他引：5
通过对重庆芙蓉洞上覆基岩和土壤中元素分布特征以及表层岩溶泉水、土壤渗透水和洞穴滴水水化学特征的系统监测,发现Ca2+、Mg2+、Sr2+和SO42-在表层岩溶系统的基岩、土壤、水(土壤渗透水和洞穴滴水)三大载体的运移过程中发生了明显分异。Ca2+、Mg2+和Sr2+在基岩中平均质量比分别为239949ppm、129607ppm和123ppm,在土壤中分别为37458ppm、28360ppm和49ppm,土壤渗透水中分别为25.55mg/L、11.04mg/L和0.026mg/L,而在洞穴滴水中分别为64.37mg/L、37.87mg/L和0.044mg/L。Ca、Mg和Sr在土壤剖面中表现出明显的淋溶和淀积作用,其元素含量高低直接影响土壤渗透水元素含量;基岩的元素含量主导了土壤各层位、土壤渗透水及滴水中元素含量。不同滴水点的水其运移的路径、时间和环境条件不同,因此在利用洞穴次生化学沉积物元素地球化学特征来反映洞外环境变化时,需综合考虑各元素在岩-土-水中的分布迁移特征及其与环境因素的相互关系。 相似文献
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桂林硝盐洞滴水水文和水化学动态变化特征 总被引：4，自引：4，他引：0
为认识裸露型岩溶包气带洞穴水文水化学动态变化特征,以桂林硝盐洞滴水为例,选取桂林硝盐洞3处滴水,对滴速、电导率、pH值、Ca2+、Mg2+、Sr2+进行监测,结果显示:(1)岩溶洞穴滴水的离子浓度与温度降水关系密切,高温多雨时节岩溶作用加快,洞穴滴水中Ca2+、Mg2+含量升高,同时强降雨会导致离子浓度产生很大波动;(2)滴水化学性质受到土壤、基岩顶板厚度、滴水量等的影响,土壤层越厚,滴水中Ca2+含量越高;(3)受“慢速补给”的滴水点,其滴水量与离子浓度呈正相关性,而受“快速补给”的滴水点,其滴水量与离子浓度呈负相关性;同时接受两种方式补给的滴水点,其滴水量和离子浓度变化剧烈,且呈良好的正相关性。 相似文献
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雪玉洞岩溶地下水、地表水Ca2+、Mg2+、Sr2+变化特征研究 总被引：2，自引：1，他引：1
通过2011年对重庆丰都雪玉洞洞内滴水和地下河河水,上覆岩层中出露的表层岩溶泉水和雪玉洞附近龙河河水等不同类型水中Ca2+、Mg2+、Sr2+浓度及Mg/Ca、Sr/Ca值的研究,发现不同水的Ca2+、Mg2+、Sr2+随外界降水条件的改变而出现明显变化。表层岩溶泉水Ca2+变化能够敏感反应外界降水条件改变,滴水对外界降雨的反应滞后接近1个月,地下河Ca2+可以反应雨季和旱季的变化,地表河水Ca2+全年比较稳定,但是对特殊干旱天气有显著响应。2011年不同类型水的Mg2+、Sr2+全年变化趋势基本一致,在降水较多的3、5、10月呈低值,在其他降水较少的月份浓度相对较高。各离子的这种变化特征主要是受到稀释效应、CO2效应以及所在地层的岩性的影响。雪玉洞不同类型水的Mg/Ca、Sr/Ca值呈现出滴水>地表河>地下河>表层岩溶泉的特点,反映出不同类型水在含水介质中滞留时间的长短,并且Mg/Ca、Sr/Ca值在降水较多的月份降低,在降水较少的月份升高;受碳酸钙的前期沉淀和运移路径差异的影响,不同类型水的Mg/Ca、Sr/Ca值变化稍有不同。因此,不同类型水的离子变化及其比值对外界降水条件变化的响应特征和时间的不同,决定了在利用元素及其比值反映外界环境变化时也要区别对待。 相似文献
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豫西鸡冠洞洞穴水及现代沉积物Mg, Sr和Ba记录及其意义 总被引：4，自引：1，他引：3
采用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）和电感耦合等离子体光谱仪（ICP-OES）对2009年12月-2013年8月采自河南省栾川县鸡冠洞洞穴水（滴水、池水及地下河水）和现代碳酸盐沉积物的 Ca、Mg、Sr和 Ba 微量元素地球化学指标进行了分析。结果显示：（1）鸡冠洞洞穴水的 Mg/Ca对地表环境的干湿条件变化响应迅速,具体表现为池水和地下河水 Mg/Ca旱季高而雨季低,而 Sr/Ca 和Ba/Ca的变化与降水和气温的关系并不明显;（2）鸡冠洞现代沉积物的 Mg/Ca 变化与滴水有着良好的对应关系,但现代沉积物的 Sr/Ca和 Ba/Ca可能受大气粉尘活动和地表土壤的影响,变化趋势与 Mg/Ca 相反;（3）鸡冠洞碳酸盐岩与岩溶水间 Sr/Ca和 Mg/Ca的分配系数KSr值在0.02-0.18之间,KMg值在0.01-0.03之间,KMg值与洞穴温度的正相关关系不明显。 相似文献
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重庆芙蓉洞上覆泉水—滴水的氢氧稳定同位素变化研究 总被引：2，自引：0，他引：2
通过对重庆芙蓉洞上覆泉水、洞穴滴水的氢氧稳定同位素和气象要素的系统监测,发现芙蓉洞滴水主要来源于当地大气降水,洞穴滴水稳定同位素变幅远小于上覆泉水.其中滴水与泉水的δ18O变幅分别在-7.7‰～-6.8‰和-12.4‰～-4.7‰之间.洞穴滴水和岩溶泉水之间并未出现协调的季节变化规律.另外重庆地区10月份降水状况对上覆泉水稳定同位素影响明显.分析表明洞穴系统上覆基岩的厚度和包气带含水层的调蓄作用对洞穴滴水的同位素不变化影响巨大,平滑了其中的月季变化信息,在利用洞穴沉积物重建高精度古气候信息要对其格外注意. 相似文献
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重庆芙蓉洞滴水现代次生化学沉积物沉积速率与元素特征 总被引：1，自引：1，他引：0
为了探讨芙蓉洞现代沉积物沉积速率和微量元素 (Mg,Sr) 的变化特征、控制机制以及气候环境指示意义,于2010年11月到2013年11月对芙蓉洞5个滴水点进行连续现场监测,并采集现代沉积物样品进行沉积速率计算和微量元素测定。结果显示:(1) 芙蓉洞5个滴水点的现代沉积物沉积速率与滴量、pH、Ca2+浓度以及PCO2等指标的关系表现出多样性。 其中MP4和MP5的沉积速率均与滴量呈正相关 (r=0.75, n=11, p<0.01; r=0.63, n=11, p<0.05),两个滴水点的沉积速率整体表现出雨季高、旱季低的变化规律,表明MP4和 MP5的沉积作用主要发生在雨季,其沉积速率的变化可以对季节性干湿度变化做出响应。(2) 2012-2013年年降水量明显增加,在稀释作用、水岩作用以及植物对元素差异性吸收作用的影响下,各滴水点现代沉积物整体呈现出Mg浓度减小而Sr浓度增大的趋势,Mg/Ca和Sr/Ca比值呈反相关关系,它们响应了年际尺度上降水量增加的气候信息。 相似文献
7.
正石笋由于分布广泛、定年准确,并且具有丰富的气候和环境代用指标(如氧碳稳定同位素~([1,2])、微层厚度~([3])、微量元素~([4~6])等),因而受到古气候学家广泛关注。其中,微量元素和稳定碳同位素常被用来间接地反映局地干湿变化。当降水减少时,洞穴滴水在洞顶储存时间较长,使岩溶水在补给石笋之前已经发生了方解石沉积作用。由于Mg,Sr和Ba在方解石和溶液中的分配系数远小于1~([7,8]),从而使Ca优先于Mg,Sr和Ba沉积出来,使得溶液(渗流水及其所形成的滴水)和现代次生碳酸盐沉积物中的Mg,Sr和Ba富集,进而导致Mg/Ca,Sr/Ca和Ba/Ca比值增大~([4,5,9]),这种现象被称为方解石前期沉积作用(Prior Calcite Precipitation,简称PCP)。此外,当降水减少,洞穴滴水滴率变慢(即PCP作用增强)时,CO_2脱气时间增长也会导致石笋碳同位素偏 相似文献
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为揭示岩溶洞穴滴水元素季节变化特征及其对外界气候环境变化的响应关系,对贵州绥阳双河洞系支洞麻黄洞内3处滴水的Mg、Ca、Sr元素进行了为期13个月的监测。结果显示:(1)3个滴水点M1、M2和M3的水化学类型主要为HCO3·Ca型,岩溶水对于方解石与白云石等矿物的溶解处于饱和状态;(2)上覆土壤和岩层厚度逐渐增加,导致水-土-岩作用时间也随之增加;(3)Ca^2+、Mg^2+、Sr^2+浓度变化总体上呈逐级递增的特点,各离子浓度在高温多雨季节波动幅度大,低温少雨季节变化平稳;(4)Mg/Ca、Sr/Ca均表现出雨季低、旱季高的特征,反映该地区外界干湿条件的变化;(5)由模型模拟显示,3个滴水点皆以PCP/ICD作用为主,M1对降雨响应不敏感,M2滴率与离子浓度呈雨季高、旱季低的变化规律,M3位于洞穴最深、顶板最厚处,滴率与离子浓度无显著季节变化特征。结合各滴水点洞穴环境变化规律,推断M2更能准确响应外界气候环境变化。 相似文献
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重庆丰都雪玉洞水文地球化学指标的时空变化研究 总被引：12，自引：4，他引：8
自2006年11月到2007年12月对重庆丰都雪玉洞地下河水和滴水进行了近1年的观测,结果表明其主要水化学指标均表现出明显的季节变化趋势.地下河水Ca2+、Mg2+、HCO3-浓度和电导率在雨季升高而旱季降低,pH值在雨季降低而旱季升高.在地下河径流路径上,由于溶蚀效应与沉积效应的相互制约以及受采样点水动力条件和水气CO2交换程度的影响,水化学指标的空间变化较为复杂.位于洞穴顶部的滴水由于受顶板覆盖层厚度的影响,洞穴上层滴水点Ca2+、Mg2+年平均浓度分别为95.1mg/L、7.87mg/L,而下层滴水点分别为110.1mg/L、9.68mg/L,表现出上层高、下层低的空间变化特征.由于[Mg2+]/[Ca2+]值具有雨季低而旱季高的变化特征.所以可用之来指示洞穴所在地区降雨条件的变化. 相似文献
10.
滴水/石笋元素是除δ18O和δ13C,研究气候环境变化的又一重要代用指标。外界气候环境变化通过改变表层岩溶带和岩溶含水层中的水文环境,甚至洞穴环境,进而影响元素的溶解、运移和沉淀过程,从而使得滴水/石笋中元素表现一定的变化规律。本文通过分析影响洞穴滴水元素及元素比值变化的因素：元素来源、水—岩相互作用和滞留时间、差异性淋滤、先期碳酸盐沉淀及分配系数的基础上,从元素对岩溶区“二元结构”和极端天气/气候事件响应的角度,探讨了滴水/石笋中元素的气候环境指示意义。取得了以下认识：① 强降水带来的冲刷作用和溶解作用,促进土壤和基岩中元素、胶体和天然有机质（NOM：Natural Organic Matter）等物质在短时间内快速溶解和运移,使滴水中元素含量增加;但随着降水增多带来的稀释作用,使得滴水/石笋中Mg,Sr和Ba等元素含量降低,因此,单一元素的解译较为复杂;② 基岩/溶液中元素溶解和沉积的差异,导致元素相对含量的变化,使得元素X/Ca值对外界环境的响应具有一致性,尤其是Mg/Ca和Sr/Ca值：在干旱条件下,降水减少导致方解石先期沉积（PCP：Prior Calcite precipitation）作用增强,使Mg/Ca和Sr/Ca值增大。但目前存在着一些问题：① Mg/Ca和Sr/Ca值变化对强降水事件的响应并不明显,可能与新、老水混合及元素溶解过程中的溶解比例差别不大有关;② 多源、多期混合水源会导致洞穴滴水元素对极端事件响应减弱;③ Mg/Ca和Sr/Ca的变化为解释δ18O的“雨量效应”及“源效应”提供了见解,但元素变化能否反映季风强度的变化,仍有待进一步的研究。基于以上认识,笔者提出开展更加系统的大气—土壤—包气带—洞穴的监测;开展更高分辨率、更长时间尺度的洞穴监测;开展多区域、多洞穴系统对比研究来更加深入地开展洞穴石笋元素研究。 相似文献
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Seasonal dripwater Mg/Ca and Sr/Ca variations driven by cave ventilation: Implications for and modeling of speleothem paleoclimate records 总被引：1，自引：0，他引：1
A 4-year study in a central Texas cave quantifies multiple mechanisms that control dripwater composition and how these mechanisms vary at different drip sites. We monitored cave-air compositions, in situ calcite growth, dripwater composition and drip rate every 4-6 weeks. Three groups of drip sites are delineated (Groups 1-3) based on geochemical variations in dripwater composition. Quantitative modeling of mineral-solution reactions within the host carbonate rock and cave environments is used to identify mechanisms that can account for variations in dripwater compositions. The covariation of Mg/Ca (and Sr/Ca) and Sr isotopes is key in delineating whether Mg/Ca and Sr/Ca variations are dictated by water-rock interaction (i.e., calcite or dolomite recrystallization) or prior calcite precipitation (PCP). Group 1 dripwater compositions reflects a narrow range of the extent of water-rock interaction followed by varying amounts of prior calcite precipitation (PCP). Group 2 dripwater compositions are controlled by varying amounts of water-rock interaction with little to no PCP influence. Group 3 dripwater compositions are dictated by variable extents of both water-rock interaction and PCP. Group 1 drip sites show seasonal variations in dripwater Mg/Ca and Sr/Ca, whereas the other drip sites do not. In contrast to the findings of most previous dripwater Mg/Ca-Sr/Ca studies, these seasonal variations (at Group 1 drip sites) are independent of changes in water flux (i.e., rainfall and/or drip rate), and instead significantly correlate with changes in cave-air CO2 concentrations. These results are consistent with lower cave-air CO2, related to cool season ventilation of the cave atmosphere, enhancing calcite precipitation and leading to dripwater geochemical evolution via PCP. Group 1 dripwater Mg/Ca and Sr/Ca seasonality and evidence for PCP as a mechanism that can account for that seasonality, have two implications for many other regions where seasonal ventilation of caves is likely: (1) speleothem trace-element records may provide seasonal signals, and (2) such records may be biased toward recording climate conditions during the season when calcite is depositing. Additionally, we use our results to construct a forward model that illustrates the types of speleothem Mg/Ca and Sr/Ca variations that would result from varying controls on dripwater compositions. The model provides a basis for interpreting paleo-dripwater controls from high frequency Mg/Ca and Sr/Ca variations for speleothems from caves at which long term monitoring studies are not feasible. 相似文献
12.
为揭示洞穴水地球化学特征的动态变化特征、控制因素及其环境意义,从2015年1月至2015年6月对贵州织金洞洞穴水的水化学指标进行了为期6个月的动态监测,结果表明:①织金洞洞穴水的水化学类型主要为HCO3--Ca2+-Mg2+型水,阴离子中HCO3-占84.5%以上,阳离子中Ca2+、Mg2+为优势离子;②洞穴滴水 EC、Ca2+、 Mg2+、HCO3-、SO42-浓度均大于石灰岩石裂隙水、池水相应的浓度;③洞穴水滴率、滴量、Ca2+、HCO3-以及Ca2+/HCO3-比值对气候有一定的响应,其地球化学指标具有显著的季节效应;④洞穴滴水中的EC与Ca2+离子浓度呈显著线性关系。 相似文献
13.
《Applied Geochemistry》2004,19(11):1727-1733
Magnesium and Ca concentration ratios, fulvic acid content, total dissolved inorganic carbon (DIC) and pH were determined in seepage water and drip water samples collected during one seasonal cycle between June 2000 and May 2001 above and in the Béke Cave of Aggtelek (Hungary). Seepage water samples were collected at 0.5 and 7 m below ground level from an observation point situated above the cave. Drip water was collected 40 m underground from a group of stalactites. The fulvic acid concentrations were determined by fluorescence spectrometry after pre-concentration on a XAD-8 chromatographic column. Calcium and Mg concentrations were measured by inductively coupled plasma atomic-emission spectrometry. DIC was determined with a CO2 – selective electrode. DIC values increased and the fulvic acid concentrations and Mg and Ca concentration ratios, generally, decreased with depth. The highest flux of fulvic acid was observed in spring. The fulvic acid flux increased by a factor of 2.6–3.6 and 1.4 for groundwater and drip water, respectively, compared with those registered in the winter samples. The variations in the Ca, Mg and fulvic acid concentrations of the seepage and drip water samples relate to the variable drip rate. The results revealed that there is a strong correlation between the daily average surface temperature, daily amount of precipitation and drip water rate registered in the cave. 相似文献
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通过对北京石花洞滴水地球化学一个水文年的观测,揭示了洞穴滴水水文地球化学季节变化与外界气候变化的关系,3个滴水点的滴率随降雨量的增加都有明显的变化,但不同滴水点滞后时间不同。滴水滴率、Mg2+和SO2-4含量的季节变化数据显示,雨季洞穴滴水主要来源于当季降水,但也存在岩层滞留水的混入。滴水中Mg/Ca比值存在明显季节变化,旱季较低而雨季较高,但在雨季初期出现较大的波动。分析洞穴上覆土壤和洞内裂隙土壤数据,认为雨季初期滴水中Mg/Ca比值的波动是由土壤中Mg2+的快速淋溶造成的,上覆土壤结构性质和组分变化均影响滴水地球化学特征。 相似文献
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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 总被引：3，自引：3，他引：0
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150 m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、[Ca2＋] 、[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、[Ca2＋] 、[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0.8 g／半月,洞穴入口约150 m长洞段快速滴水碳酸盐最大沉积量达2～4 g／半月,旱季碳酸盐沉积速率减少,最大沉积量仅为0.4 g／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、[Ca2＋] 、[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。 相似文献