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为进一步理解中国南方岩溶区现代土壤生物有机地球化学演化规律,对采自湖北清江流域典型岩溶洞穴上覆土壤开展了系统的分析。分别采用稳定同位素质谱仪(MAT-251)与气相色谱质谱仪(GC-MS)测试了样品中的有机碳同位素与生物标志物指标。其中有机碳同位素值(δ13Corg)在-28.3‰~-27.4‰之间变化,并随深度的增大呈逐渐正偏的趋势,指示了当地的植被类型自土壤层形成以来主要为C3植物。而可抽提有机质的总量、正构烷烃高碳数奇偶优势(CPIh值)、高碳数与低碳数含量比值(Rh/l值)、平均链长(ACL值)以及脂肪酸C16:1/C16:0等指标随土壤剖面深度的增大呈现逐渐降低的趋势,与土壤有机碳同位素的变化趋势基本一致,说明岩溶地区表层土壤中有机碳同位素和生物标志物均与土壤层内微生物活动的强弱密切相关。另一方面,也暗示了有机碳源是制约岩溶地区土壤微生物活动的重要因素之一。为进一步深入理解湖北清江和尚洞洞穴石笋记录提供了新的思路。 相似文献
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湖北清江和尚洞洞穴滴水脂肪酸分布特征及其古生态意义 总被引：5，自引：4，他引：5
对采自湖北省清江和尚洞滴水样品,采用XAD大孔径树脂吸附法及气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)检测出种类丰富的脂肪酸,包括直链(nC12:0～nC30:0)与支链(iC14:0～iC26:0,及aC15:0和aC17:0)饱和脂肪酸,直链单不饱和脂肪酸(nC15:1,nC16:1,nC17:1和nC18:1),多不饱和脂肪酸(nC18:2)及微量的支链不饱和脂肪酸(iC17:1).滴水脂肪酸分布特征显示有机质以微生物来源为主,兼有高等植物贡献.占优势的偶碳直链饱和脂肪酸(主要是nC16:0,nC18:0和nC14:0),含量相对较高的单不饱和脂肪酸及多不饱和脂肪酸可能主要来源于地下水微藻.滴水中还检出含量较高的nC17:1和nC15:1及微量的iC17:1和iC15:1,它们很可能来自洞顶土壤厌氧层中的硫酸盐还原菌.洞顶土壤、滴水与现代石笋碳酸钙沉积脂肪酸分布对比揭示,石笋有机质主要来源于土壤,也有地下水微生物及洞穴原地微生物贡献. 相似文献
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柴达木盆地咸湖相生油岩正构烷烃分布特征及其成因 总被引：25，自引：3，他引：25
柴达木盆地西部第三系咸水湖相生油岩样品分析资料表明，不同沉积相带生油岩正构烷烃系列有三种碳数分布模式。深湖相生油岩在C18－C28范围呈明显的偶碳数优势，而＞C28范围无碳数优势；滨浅湖相样品在整个碳数范围内呈奇碳数优势分布；过渡相带地层正构烷烃在中碳数范围呈偶碳数优势分布，而高碳数（＞C23）部分为奇碳数优势分布。经不同沉积相带样品之间的沉积环境地球化学指标和碳酸盐含量比较发现，本区咸湖相生油岩正构烷烃的分布不取决于沉积环境的氧化还原性和岩石的矿物组成，而主要与沉积相带中的有机质生源组成有关。偶碳数优势分布的正构烷烃成因并非如常规观点解释的那样，由正构脂肪酸、醇类的还原作用或经碳酸盐催化发生β断裂而来，而可能来源于咸化湖泊中的某种嗜盐细菌或其他微生物。 相似文献
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《地球化学》2015,(5)
大宛齐油田全油样品的GC分析显示,部分样品经受了不同程度的微生物降解作用。对原油C7轻烃组成分析发现,随微生物降解程度的增加,链烷烃、环烷烃的相对丰度呈现规律性的变化。对不同支链烷烃而言,单甲基链烷烃比双甲基链烷烃和三甲基链烷烃优先降解,2,3-二甲基戊烷是C7支链烷烃中抗微生物降解能力最强的;2-甲基己烷比3-甲基己烷优先降解,甲基位于末端位置的比位于中间位置的异构体更易于被细菌攻击;烷基化程度和烷基化位置是影响微生物降解的两个主要因素。对于环烷烃,在较为强烈的微生物降解条件下,只剩下1,1-二甲基环戊烷,1,1-二甲基环戊烷是所有C7类烃中抗微生物降解能力最强的。随微生物降解程度的增加,Mango轻烃参数K1值减小、K2值增大,正庚烷值和异庚烷值减小,甲基环己烷指数增加,Halpern变化参数Tr2、Tr3、Tr4、Tr5均减小。 相似文献
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用GC-MS对湖北清江岩溶地区和尚洞洞顶植物叶片与该洞上覆土壤层中的类脂物进行了分析和对比。在植物叶片中检测出了一系列直链烷烃、脂肪酸、以及丙三醇、植醇和甾醇等类脂物,其中直链烷烃的碳数分布范围大体在C21～C36之间,以C29或C31为主峰且具有奇偶优势;脂肪酸的分布主要集中在中、短链脂肪酸内（C数<23）,以C16为主峰呈单峰型分布且具有偶奇优势;醇的分布很不规则,仅检测出丙三醇,植醇和三种甾醇,没有检测到脂肪酮类化合物。与之相比,洞顶上覆土壤层中检测出更加丰富的类脂物。类脂物具有如下特征:正构烷烃以C31为主峰,还存在低碳数正构烷烃和异构烷烃,如2-甲基、3-甲基、4-甲基、5-甲基、6-甲基、7-甲基、8-甲基等一系列的单甲基支链烷烃,这些支链烷烃显示了微生物的贡献;脂肪酸分布也以低碳数的C16为主峰,且低碳数脂肪酸的含量较植物叶片中明显的增加,同时一些异构和反异构脂肪酸（C14∶0,C15∶0和C17∶0）以及一些单不饱和脂肪酸（C16∶1,C17∶1,C18∶1和C20∶1）也被检测到,也表明土壤中的脂肪酸不仅存在高等植物的贡献,还存在微生物的来源;没有植醇,但出现姥鲛烷和植烷并检测到了一系列脂肪醇化合物,碳数分布在C21～C36之间;检测到一系列的酮,具有奇偶优势,碳数分布范围在C23～C30和C33。高等植物叶片和土壤的差异反映了微生物对高等植物类脂物输入到土壤过程的重要贡献。本研究工作不仅提供了该岩溶地区植物叶片的类脂物信息,还为研究土壤有机质的来源和植物叶片中类脂物在地质过程中的转变提供信息,更为研究岩溶地区滴水和石笋中类脂物的来源提供一定的参考。 相似文献
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近年来,随着现代监测研究以及铀系定年技术的发展,石笋生长速率研究日趋得到了重视。本研究主要收集了我国大陆地区已发表的17个洞穴的70支石笋的年代数据,计算并分析了冰期/间冰期尺度和全新世期间石笋生长速率的时空变化特征,发现规律如下：1)内陆干旱区科桑洞和东部季风区长江以北的3个洞穴(分别为珍珠洞、 Buddha洞和三宝洞)的石笋呈现间冰期生长速率快,冰期生长速率较慢,甚至出现沉积间断;2)我国北方的琉璃洞、马沟洞、莲花洞(山西)、乌鸦洞、九仙洞和南方的莲花洞(湖南)、 Dark洞和董哥洞表现为中全新世石笋生长速率较快,而早/晚全新世相对较慢;长江中下游地区的三宝洞和落水洞在早全新世期间生长速率较快,中/晚全新世较稳定;3)大多数洞穴石笋生长速率在近2 ka B. P.以来呈现上升趋势,这些特征可能暗示了气候条件对石笋生长速率的影响。同时也发现：1)我国南部湿润区以及沿海地区的洞穴石笋生长速率在冰期/间冰期尺度呈现复杂多变的特征;2)不同洞穴之间或同一洞穴不同石笋之间,石笋生长速率均存在一定差异;这些结果表明洞穴系统内部的差异性会对石笋生长产生复杂影响。上述分析结果为认识我国石笋生长速率... 相似文献
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鄂尔多斯盆地北部东胜铀矿区沉积有机质中脂肪酸甲酯的检出及意义 总被引：1，自引：2，他引：1
从鄂尔多斯盆地北部东胜铀矿区侏罗系沉积有机质中检出了丰富的脂肪酸甲酯系列化合物。脂肪酸甲酯系列化合物与相应样品中的正构烷烃化合物在分布特征上极为相似。在碳同位素组成方面，脂肪酸甲酯系列化合物与相应样品中正构烷烃系列也具有完全相同的变化范围。因此，脂肪酸甲酯系列化合物很可能就是正构烷烃系列化合物十分重要的母质来源。地质体中脂肪酸甲酯化合物的存在需要在相应的沉积体中维持一个比较严格的弱碱性—中性的环境。这种弱碱性—中性的成岩环境不仅对该地区有机质中脂肪酸甲酯化合物的形成和保存产生重要影响，而且有可能对该地区砂岩型铀矿床的形成产生了某些积极的作用。 相似文献
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洞穴现代沉积物δ13C值的生物量效应及机理探讨:以贵州4个洞穴为例 总被引：4，自引：0，他引：4
在贵州选择一组植被退化系列的4个洞穴系统(荔波凉风洞、都匀七星洞、镇宁犀牛洞和安顺将军洞)为具体研究对象,对其地表植被生物量、植被和洞穴现代沉积物的δ13C值进行了对比分析.结果显示洞穴现代沉积物的δ13C值与生物量有着很强的负相关关系,说明洞穴沉积物的δ13C值在空间上可能存在生物量效应,与洞穴石笋所揭示的时间序列上的生物量效应相对应.根据已有的数据和认识,推断这种生物量效应主要由地表植被δ13C值及土壤CO2δ13C值的微生物作用共同控制:在地表植被生物量较大变化情况下,沉积物δ13C值的生物量效应主要受植被δ13C值变化主导;而在地表植被生物量较小变化的情况下,沉积物δ13C值的生物量效应主要受微生物作用主导,而植被δ13C值变化的影响相对较弱. 相似文献
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通过对鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组6口井烃源岩岩芯样品饱和烃的GC /MS分析,系统论述了烃源岩中支链烷烃的鉴定方法和依据,检测到碳数分布范围为C15~C21的中等链长的支链烷烃,主要包括2-甲基（异构）、3-甲基（反异构）、高位取代单甲基支链烷烃、双甲基支链烷烃和无环类异戊二烯烷烃;其中异构烷烃和反异构烷烃碳数分布范围较广且短、中、长链都有分布。结合研究区的沉积特征及其他有机地球化学指标,认为鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组中等链长的单甲基支链烷烃来源于一些特殊细菌和藻类,其中蓝细菌为最可能直接输入母质;其次一些异养细菌对原始沉积物的改造也是中等链长支链烷烃富集的重要原因之一;长链的2-甲基异构和3-甲基反异构烷烃可能与热催化重排有很大的关系。 相似文献
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岩溶石漠化的形成演化机制是被关注的科学问题,对脆弱的岩溶区生态环境恢复具有重要的现实意义。洞穴石笋δ13C受到多种因素影响,能敏感响应地表生态环境以及岩溶水文条件的变化。因此,利用石笋δ13C研究岩溶地区生态环境演变历史成为一个重要方向。本文从地表环境和洞穴沉积两个方面梳理了影响石笋δ13C的主要因素。结合现代洞穴监测及模型模拟研究,分析整理了影响洞穴滴水和沉积物中δ13C的主要因素和机理。在多重因素的影响下,石笋δ13C的环境意义具有多解性,文章从时间尺度、空间分布、沉积环境三方面归纳了石笋δ13C的指示意义。为了准确解释石笋δ13C环境意义,提出了综合分析、现代监测以及模型模拟的解决方案。通过对岩溶石漠化概念、成因、发展过程、以及环境效应的讨论,分析了地表石漠化与石笋δ13C记录的密切联系。总结了已经发表的利用石笋δ13C重建区域石漠化的研究成果,讨论了目前研究中面临的主要问题:(1) 如何正确解译石笋δ13C的指示意义？这是石笋δ13C能够用于重建区域石漠化历史的前提;(2) 在空间上,石笋δ13C记录反映上覆地表的面积是有限的,需考虑石笋能否代表目标研究区域的环境变迁;(3) 石漠化可在年—十年际时间尺度上快速发展,而石笋测年存在一定的年龄误差,石笋δ13C是否能够敏感记录地表的石漠化过程？为了准确重建区域岩溶环境以及石漠化演变历史,提出以下主要建议:(1) 为了避免石笋δ13C重建古环境的不确定性,可加强石笋δ13C与δ18O、微量元素、矿物结构等指标的综合对比分析,与现代监测以及模型模拟的解决方案综合集成,能更加准确重建研究区岩溶水文变化过程,判定石漠化的演化历史;(2) 通过区域和同一洞穴的多根石笋记录对比,减少单一石笋记录的区域代表性问题;(3) 高精度年代控制的高分辨率多指标石笋记录,有助于捕捉快速发生的石漠化过程。 相似文献
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海相碳酸盐热释光灵敏地响应冰期-间冰期地球气候变化,是一个新的古海洋代用指标,但是否适用于陆地沉积物,尚缺少研究.通过测定湖北清江穿心洞石笋(CX-1)碳酸盐热释光和氧同位素组成,探讨石笋热释光的发光机制,开发热释光作为陆地古环境的替代指标,发现空气环境中检测的石笋碳酸盐热释光主要是发光有机质氧化产生的化学发光,为假性热释光.石笋中发光有机质来源于土壤中有机物的降解,其含量与太阳辐射调控的土壤温度有关;热释光曲线与其对应的氧同位素曲线变化趋势相似.因而,石笋碳酸盐假性热释光是反映过去环境变化的一个新指标. 相似文献
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气候动力和土壤过程的年季旋回造成石笋碳酸盐沉积不连续界面(如有机质)或矿物(如文石与方解石)、结构(如舒松层和致密层)交替转换从而形成了石笋微生长层,石笋微层不但为古气候时间序列提供了高分辨率的时间标尺,而且其本身的厚度变化在一定条件下也记录了气候变化,成为高分辨率的气候代用指标。石笋微层气候学就是在研究石笋微层与气候变化关系的基础上,采用石笋微层定年、利用石笋微层厚度变化定量重建气候历史的科学方法。现在国内外已经公布了数个石笋层厚时间序列,但序列的构成差距很大,而且有的序列已经受到质疑,因此有必要建立一个获取和提供数据的科学规范,以增加石笋微层重建气候工作的可信度,这是石笋微层气候学方法得以顺利发展首先要解决的问题。而在何种条件下气候能够成为影响石笋微层层厚变化的主导因素,可能是石笋微层气候学需要解决的基本问题。此外,文章还讨论了微层界面形成及碳酸盐沉积的时间、层厚曲线平底、层内虚假的灰度、伪年层和年层缺失、平行样品交叉定年的困难原因等石笋微层气候学必须回答的问题。 相似文献
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石笋是第四纪陆地气候重建的良好信息载体,对了解过去气候和环境的演变十分重要。中国石笋具有生长相对连续,年代准确,信息丰富等特点,为全球季风及其长期演化提供了不可多得的视窗。基于石笋而开发了一系列气候替代指标,如δ18O、δ13C、微量元素及其同位素组成、有机化合物及其同位素组成、生长速率等,在石笋古气候重建中得到广泛的应用。但是,作为石笋形貌学的基本特征,对石笋的生长直径及其对气候变化的指示意义却鲜有报道。本研究中,作者首先提出一种测定石笋生长直径的方法,然后利用该方法测定了湖北清江和尚洞HS4石笋顶部35 cm的石笋生长直径,并与研究区的气温和洪涝频率记录进行比较,探讨石笋生长直径对气候变化的响应。研究表明,通过纹层的识别和不同深度上纹层宽度的测定而建立的指数回归法较好地表征了石笋的生长直径,适合于一些具有明显纹层的石笋直径测定。HS4石笋的实际生长直径比理论计算值偏小,可能与洞穴结构有关;高的落差增加了岩溶滴水的冲力,水滴飞溅而导致有效水量的损失,即滴水的有效体积减少,石笋直径偏小。与温度相比,降水对石笋直径的影响更加显著,因而石笋直径是一个有效降水的替代指标,有望在石笋古气候的研究中得到应用。 相似文献
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Jessica L. Oster Isabel P. Montañez Warren D. Sharp 《Geochimica et cosmochimica acta》2010,74(18):5228-4950
Carbon isotopes in speleothems can vary in response to a number of complex processes active in cave systems that are both directly and indirectly related to climate. Progressing downward from the soil zone overlying the cave, these processes include soil respiration, fluid-rock interaction in the host limestone, degassing of CO2 and precipitation of calcite upflow from the speleothem drip site, and calcite precipitation at the drip site. Here we develop a new approach to independently constrain the roles of water-rock interaction and soil processes in controlling stalagmite δ13C. This approach uses the dead carbon proportion (dcp) estimated from coupled 14C and 230Th/U measurements, in conjunction with Sr isotope analyses on stalagmite calcite from a central Sierra Nevada foothills cave in California, a region characterized by a highly seasonal Mediterranean-type climate, to determine the roles of water-rock interaction and soil processes in determining stalagmite δ13C. Increases in stalagmite dcp between 16.5 and 8.8 ka are coincident with decreased δ13C, indicating a varying yet substantial contribution from the soil organic matter (SOM) reservoir, likely due to significantly increased average age of SOM in the soil veneer above the cave during wet climatic intervals.We use geochemical and isotope mixing models to estimate the host-carbonate contribution throughout the δ13C time series and determine the degree of degassing and calcite precipitation that occurred prior to precipitation of stalagmite calcite. The degree of degassing and prior calcite precipitation we calculate varies systematically with other climate indicators, with less degassing and prior calcite precipitation occurring during wetter climatic intervals and more during drier intervals. Modeled δ13C values and degassing calculations suggest that some degree of prior calcite precipitation is necessary at all time intervals to explain measured stalagmite δ13C values, even during relatively wet intervals. These results illustrate the importance of constraining degassing and prior calcite precipitation in the interpretation of speleothem δ13C records, particularly those from caves that formed in seasonal semi-arid to arid environments. 相似文献
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根据湖北神农架青天洞QT9石笋ICP-MS测年和纹层计数结果,建立了约6.7~6.1kaB.P.期间连续发育近600年石笋年纹层时间序列。年纹层厚度平均300μm,在数十年尺度上,变幅达350μm。在紫外、透射和反射3种光照条件下,年纹层呈现基本对应的季节性反差特征。年纹层厚度与原始灰度序列在数十年尺度旋回上呈现较为一致变化规律,表明暗色物质与年层生长速率共同响应于某一洞穴气候环境因子。基于中国东部不同气候期洞穴石笋年层具有的显微结构共性研究,推测这一共性是洞穴外部气候要素与洞穴内部环境耦合作用的结果。年层厚度与原始灰度两个序列的功率谱分析揭示50a,24a,9.1a以及2~7a等周期成分,其中,5.9a,4.2a和3.3a共同周期的存在,暗示中全新世存在不同频率的ENSO事件。 相似文献
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Lipid distribution in a subtropical southern China stalagmite as a record of soil ecosystem response to paleoclimate change 总被引：3，自引：0，他引：3
Shucheng Xie Yi Yi Junhua Huang Chaoyong Hu Yanjun Cai Matthew Collins Andy Baker 《Quaternary Research》2003,60(3):340-347
Lipid extracts from a 61.7-cm-long subtropical stalagmite in southern China, spanning the period of ca. 10,000–21,000 yr ago as constrained by U–Th dating, were analyzed using gas chromatography–mass spectrometry. The higher plants and microorganisms in the overlying soils contribute a proportion of n-alkanes identified in the stalagmite. The occurrence of LMW (lower molecular weight) n-alkanols and n-alkan-2-ones in the stalagmite was mainly related to the soil microorganisms. We suggest that HMW (higher molecular weight) n-alkanols and n-alkan-2-ones identified in the stalagmite originate from soil organics and reflect input from contemporary vegetation. Shifts in the ratio of LMW to HMW n-alkanols or n-alkan-2-ones indicative of the variation of soil ecosystems (e.g., microbial degradation of organic matter and/or the relative abundance of soil microorganisms to higher plants) are comparable with the subtropical alkenone-SST (sea surface temperature) record of the same period. The similar trends seen in the δ13C data and the lipid parameters in this stalagmite imply that the overlying soil ecosystem response to climate might be responsible for the variation of δ13C values. 相似文献
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Trace-element variations in an annually layered stalagmite as recorders of climatic changes and anthropogenic pollution in Central China 总被引：1，自引：0，他引：1
We analyzed variations in the Sr/Ca, Ba/Ca, REE/Ca (REE: rare earth element), Zn/Ca, and Pb/Ca ratios preserved in an annually layered stalagmite, XL21, from central China. The stalagmite record spans the 95 year period AD 1914–2008. The Sr/Ca and Ba/Ca ratios have a significant positive correlation with the stalagmite's growth rate, suggesting that they were primarily controlled by growth-rate variations. Variations in REE/Ca ratios are consistent with local temperature changes, suggesting temperature influenced REE concentrations in the stalagmite over decadal to annual timescales. Higher temperature in this humid area can increase vegetation cover, microbial activity, and organic decomposition in the soil, resulting in enhanced pCO2, organic matter concentration and reduced pH, and consequently increased REE mobilization from the overlying soil layer and host rock. Higher temperatures may also increase the natural Zn mobilization from the overlying soil mediated by organic matter and consequently may have led to increased Zn retention in XL21. An increasing trend is seen in the Pb/Ca ratios from XL21 since 1985, which is consistent with increased lead production in this area, and indicates an increase in mine-derived lead pollution in the local environment over the past 30 years. 相似文献
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洞穴沉积物—石笋已成为研究岩溶区环境气候变化历史的重要载体。在我国湘西地区,某些洞穴石笋原始沉积多为不稳定的文石矿物,极易发生重结晶,可能使石笋中相关化学元素含量最终偏离原生矿物的特征,限制了文石石笋某些代用指标在古气候研究中的应用。文章以前人研究成果为基础,总结梳理了文石石笋发生重结晶的影响因素及其对石笋记录古气候的影响:（1）石笋剖面特征、XRD结果、显微镜观察和地球化学元素特征等可作为石笋发生重结晶的判别依据;（2）洞穴滴水和石笋孔隙水饱和度、文石晶体缺陷和晶体之间的方解石胶结物以及岩溶水体中Mg2+浓度等均会影响文石石笋的矿物转变;（3）在文石向方解石转变过程中,石笋铀含量会有一定程度的流失,可导致放射性铀系定年的异常或年代倒序;（4）矿物重结晶可导致δ18O、δ13C及石笋微量元素浓度（或比值）等指标发生改变,其变化特征因洞穴而异,从而影响其作为环境指示器的可靠性;（5）湖南龙山惹迷洞石笋（RM2）发生了不均一的矿物重结晶,自顶部至20.3 cm以放射状为主,20.3 cm至底部主要为糖粒状,并结合年代结果发现文石重结晶对石笋铀系定年产生了影响,而重结晶作用对该石笋其他指标的影响还有待进一步研究。 相似文献