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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 但基岩/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比值对外界环境的响应具有同一性,尤其是Mg/Ca和Sr/Ca比值：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比值增大。但目前存在着一些问题：① Mg/Ca和Sr/Ca比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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洞穴次生碳酸盐沉积的Mg/Ca与Sr/Ca比值研究进展——兼论洞穴次生沉积物Mg/Ca与Sr/Ca的影响机制 总被引：2，自引：2，他引：0
微量元素是岩溶洞穴沉积中非常重要的一类古气候环境替代指标,为近20年来国内外的一个研究热点。总结前人的研究,主要取得了以下一些重要认识:（1）洞穴上覆土壤 和围岩是洞穴次生碳酸盐沉积Mg、Sr的主要来源;（2）Mg/Ca与Sr/Ca能够指示气候环境变化,但需结合其它指标综合考虑。（3）洞穴次生碳酸盐沉积Mg/Ca与Sr/Ca受多种气候环境因素（包括土壤和围岩的组成和性质、水-岩相互作用、先期碳酸盐沉积、分配系数等）影响,其古气候环境指示意义具有多解性;（4）矿物结晶作用对Mg/Ca与Sr/Ca有一定的影响,特别是文石在向方解石转变的过程中容易丢失Mg、Sr,此外,杂质的混入也将抑制Mg、Sr进入方解石,从而引起洞穴次生碳酸盐沉积Mg/Ca与Sr/Ca比值的变化。今后应进一步加强对石笋中这些微量元素的影响机制研究,尤其是对一些影响因素与微量元素含量变化之间的定量关系进行探讨。 相似文献
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芙蓉洞洞穴水离子浓度和元素比值变化特征及其环境意义 总被引：5，自引：3，他引：2
通过对芙蓉洞2006年3月—2009年2月期间泉水和洞穴滴水、池水的地球化学指标监测,结合当地的器测数据,初步认为洞穴滴水的Sr2+、Ca2+、Mg2+浓度及其比值既取决于环境降水和温度的变化,也受到上覆岩土作用的影响。芙蓉洞外山上的6#泉水Ca2+平均浓度为45.81mg/L,洞内1#、3#滴水Ca2+的平均浓度64.59mg/L,2#和4#池水中由于Ca2+沉积,浓度下降到24.74mg/L,下降了大约61.7%。Mg2+和Sr2+的浓度在泉水、滴水和池水中的变化规律与Ca2+基本一致。各种水体中Cl-的浓度变化幅度较小,平均浓度为1.72±0.2mg/L。岩溶水与基岩作用时间长短以及运移过程中Ca2+的前期沉积作用对各元素与离子含量变化具有重要作用。旱季Ca2+的前期沉积作用和雨季基岩的溶蚀及雨水的稀释作用主导着岩溶水中Mg/Ca与Sr/Ca的变化,这些指标能对干旱和洪涝等极端气候事件做出响应。 相似文献
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石笋是古气候重建的重要地质载体,文石与方解石是石笋碳酸钙晶体的常见矿物形态。根据现代洞穴监测数据分析洞穴新生碳酸钙沉积物 (Active Speleothem: AS)的矿物形态的研究较少。本文在重庆武隆芙蓉洞三个滴水点 (MP2、MP5、MP9)下放置玻璃片,收集新生碳酸钙沉积物和滴水样品,监测新生碳酸钙沉积物矿物形态、滴水的Mg/Ca比值、pH、滴率和洞穴环境等指标,分析玻璃片正面和反面新生碳酸钙沉积物的δ18O、δ13C和Mg/Ca比值。研究发现:(1) MP2滴水点下的玻璃片正反面新生碳酸钙沉积物的矿物形态均为方解石;MP5和MP9滴水点的正面沉积方解石和文石-方解石混合两种情况,反面沉积文石-方解石,且反面文石多于正面。 (2) MP2滴水Mg/Ca比值小于MP5和MP9,说明滴水Mg/Ca比值是影响新生碳酸钙沉积物矿物形态的重要因素;而滴水pH值对AS矿物形态的影响在不同滴水点有差异。(3) 不论是玻璃片正面还是反面,文石-方解石混合的新生碳酸钙沉积物δ18O和δ13C比以方解石为主的沉积物偏正,说明AS矿物形态的变化会导致δ18O和δ13C发生变化。通过在芙蓉洞的系统监测和分析,发现新生碳酸钙沉积物的矿物形态与地表环境、洞穴上部岩溶水文地质条件密切相关,并验证了洞穴新生碳酸钙沉积物的矿物形态对石笋δ18O和δ13C具有重要影响。 相似文献
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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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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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中全新世年至10年际东亚季风气候变率及其动力学机制有助于深入了解当今全球气候变暖的自然变率贡献.本文基于湖北青天洞一支石笋的铀系年龄、年纹层计数、氧同位素和微量元素测量结果,建立了中全新世5.57～4.84ka B.P.时段平均分辨率为3～4年的东亚季风气候和洞穴地点环境演变序列.石笋年纹层由冬季亮色薄层和夏季暗色厚层组成,对应冬、夏季节层的δ18O和δ13C正负漂移与现今冬夏降水和岩溶环境同位素值变化基本吻合.然而,元素比值(Mg/Ca和Sr/Ca)揭示了冬夏季风降水与岩溶作用的复杂响应过程.在10年际尺度上,石笋氧同位素记录了3次间隔200年左右的弱季风事件,分别发生于5.56～5.50ka B.P.,5.26～5.20ka B.P.和5.01～4.94ka B.P.,每个事件大约持续60年,反映了太阳活动周期控制季风强度变化的频率.Mg/Ca和Sr/Ca比值与季风强弱变化不存在明显的对应关系,但其功率谱具有200年和40年左右周期,说明东亚季风气候和岩溶环境过程之间既有共同的控制因素又有不同的演化机理. 相似文献
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川东北楼房洞洞穴系统水体元素含量季节变化与影响因素 总被引：1，自引：0，他引：1
通过对川东北诺水河地区楼房洞洞穴系统水体Ca、Mg、Sr、Ba和U元素含量变化进行为期一年(2011年7月至2012年6月)的监测,结果发现:(1)各监测点的元素含量变化一般具有较明显的季节性,但不同的监测点之间、不同的元素之间季节变化趋势并不一致,反映了在不同的环境下不同的元素含量变化的影响机制存在差异;(2)对于2011年9月的强降水事件,河水的元素含量明显受到稀释作用影响,而洞穴内水体尤其是池水的元素含量变化明显较弱,这反映了洞穴上覆地层对外部降水事件的缓冲作用,特别是洞穴内池水由于存在更复杂的影响机制,其对外界的降水事件的响应最不敏感;(3)在所有监测点,Sr含量和Sr/Ca比值变化均表现出冬春季节相对较高而夏秋季节较低的特点,可能反映了水岩相互作用和大气沉降活动是影响Sr含量和Sr/Ca比值变化的主要机制。这对该地区岩溶洞穴沉积中的Sr含量(或Sr/Ca比值)和87Sr/86Sr比值作为研究大气粉尘活动和冬季风强度变化指标的观点给予了支持。 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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洞穴文石石笋古气候环境变化研究进展、存在问题及研究方向 总被引：1，自引：1，他引：0
在全球变暖、极端事件频发的背景下,利用地质载体重建过去2 000年来气候变化规律、研究极端事件发生机制是未来气候变化,特别是极端天气/气候事件预测的重要手段。文章综述了高U含量、能够高精度测定年龄的洞穴文石石笋在古气候环境重建的应用:用于研究气候变化与人类文明的关系、反演区域气候差异性、准确重建区域气候变化及极端事件的发生;并针对洞穴文石石笋古气候环境重建中存在的问题提出以下研究方向:综合87Sr/86Sr、δ26Mg、δ18O和δ13C等同位素技术追寻洞穴文石的物源、利用Mg/Ca、Sr/Ca和δ13C、△47综合分析洞穴文石形成的环境及水文过程,加强洞穴文石的结晶学、物理化学研究,查明其形成及转化为方解石的条件。 相似文献
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基于ARIMA模型的洞庭湖第四纪沉积物中镉演化及意义 总被引：1，自引：0，他引：1
在对洞庭湖区沉积物钻探取样的年代学和地球化学研究基础上,分别建立第四纪和全新世时期Cd和Cd/Ca的时间序列演化ARIMA模型,并据模型的拟合值及未来预测值对区域地球化学环境中Cd的演化规律进行了探讨,结果显示区内Cd的演化有较显著的周期性——环境地球化学旋回,与气候多次冷暖的交替有关;沉积物Cd/Ca受气候环境等控制,分析该比值的变化规律可推测区域环境地球化学的演变历史;Cd和Cd/Ca两者的变化基本同步,说明该区Cd的演化主要为自然演化;未来30年内沉积层的Cd含量仍有逐渐增高的趋势,之后转为降低。从本区环境地球化学指标的时间变化规律及其与全球环境变化的相关联中说明自然条件是区域镉等元素沉积的主控因素。 相似文献
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颗石藻元素地球化学研究进展 总被引：2，自引：0，他引：2
颗石藻元素地球化学研究在古海洋学研究中有着重要意义。目前开始研究的主要有Sr/Ca和Mg/Ca比值。研究发现,颗石的Sr/Ca比值主要受颗石藻生长和钙化速度控制,其次受温度影响;而Mg/Ca比值主要与温度有关,属种间受影响程度有差别。样品清洗和单种分离是颗石藻元素地球化学分析的重点和难点。倒置显微镜挑出单种颗石是目前最为方便且准确的分析方法。颗石Sr/Ca比值可以用来反映古生产力,Mg/Ca比值可以用来重建古温度。 相似文献
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利用全谱直读等离子体光谱(ICPAES)的分析方法精确分析了南海珊瑚的SrCa和MgCa比值,结合实测表层海水温度(SST),标定了海南岛南部三亚海域和西沙海域两个滨珊瑚的SrCa和MgCa温度计。在此基础上,尝试对两个南海北部全新世时期的珊瑚进行SST记录重建。结果显示约540aB.P.(小冰期)西沙海域夏季月均SST较现代低约1℃,而约6500aB.P.(大暖期)海南岛三亚海域夏季月均SST则高出现代1.0～1.5℃。 相似文献
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利用富钴结壳碳酸盐基岩有孔虫矿物标型重建古海洋温度 总被引：1，自引：0，他引：1
重建古海洋海表温度(SST),是研究地质历史时期气候变化控制过程的关键。组成有孔虫化石的矿物Mg/Ca值是海水温度的可靠代用指标,是重建古海洋SST的一个非常好的手段。麦哲伦海山区的富钴结壳和基岩中普遍存在有孔虫化石,这对重建该区的SST有重要意义。利用LA-ICP-MS测得西太平洋麦哲伦海山区富钴结壳碳酸盐基岩中8颗浮游有孔虫化石Globigerinoides sacculifer的Mg/Ca值为3.84±0.36(mmol/mol),通过线性公式:T(℃)=2.898Mg/Ca(mmol/mol)+13.76及已有的定年数据,得到0.91Ma±西太平洋麦哲伦海山区海表温度为24.9+1.1/-1.0℃,未能检索到前人关于该区0.91Ma±前海表温度数据。 相似文献
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Kunchithapadam Gopalan J. Douglas Macdougall Christopher Macisaac 《Geostandards and Geoanalytical Research》2007,31(3):227-236
For studies of mass-dependent fractionation of calcium isotopes in natural materials, the 48 Ca/42 Ca ratio is a superior choice to the conventionally measured 44 Ca/40 Ca ratio for two important reasons. These are (1) mass-dependent fractionation can be determined free from the effects of inherited or ingrown radiogenic 40 Ca and (2) this ratio increases the spread of measured isotopic masses by 50%, resulting in statistically better resolution of fractionation, assuming similar precision. A third, though strictly technical, advantage is the inherent ability of a mass spectrometer to measure ratios close to unity (48 Ca/42 Ca) more precisely than very small or large ratios (44 Ca/40 Ca). However, because of the very low natural abundance of both 48 Ca and 42 Ca, their ratio has been very difficult to measure, the only attempt so far being on a high mass resolution MC-ICP-MS with a precision of 0.33%. We report here determination of the 48 Ca/42 Ca ratio by the more commonly available and user-friendly multi-collector TIMS using a 43 Ca-46 Ca double-spike, with a significantly better precision of 0.18% (2s). The 48 Ca/40 Ca or 44 Ca/40 Ca ratio can also be measured in the same mass spectrometer run to provide complementary information on any radiogenic component. 相似文献
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Anton Eisenhauer Thomas F. Nägler Peter Stille Jan Kramers Nikolaus Gussone Barbara Bock Jan Fietzke Dorothee Hippler Anne-Désirée Schmitt 《Geostandards and Geoanalytical Research》2004,28(1):149-151
A proposal is made to standardise the reporting of Ca isotope data to the δ44 Ca/40 Ca notation (or δ44 Ca/42Ca) and to adopt NIST SRM 915a as the reference standard. 相似文献
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延河泉岩溶水系统Sr/Mg、Sr/Ca分布特征及其应用 总被引：19，自引：2，他引：19
山西省延河泉岩溶水系统是我国北方岩溶大泉之一。依据碱土金属比值Sr Mg、Sr Ca与矿化度关系,分析了延河泉岩溶水系统Sr Mg、Sr Ca分布规律及形成条件。从补给区到径流区、排泄区,Sr Mg、Sr Ca值逐渐增高;径流条件好,Sr Mg、Sr Ca值低;径流条件差,其值高;径流滞缓区最高。并且Sr Mg、Sr Ca值主要受径流条件控制,不受人为作用的影响。因此,Sr Mg、Sr Ca是比较理想的天然示踪剂。根据Sr Mg、Sr Ca值将延河泉岩溶水系统划分为三个子系统,即下河泉子系统(泉1、2、3、5),延河泉子系统(泉4、6),南部散泉子系统(泉7、8、9)。 相似文献