貴州納朵洞洞穴系統(tǒng)氫氧同位素運(yùn)移特征研究.pdf

1、我國石筍氧同位素序列陸續(xù)發(fā)表并得到古氣候?qū)W界的廣泛引用，洞穴石筍已經(jīng)成為全球變化研究的重要載體，氧同位素(δ18O)無疑是石筍應(yīng)用最為廣泛的指示氣候變化的指標(biāo)，以往對(duì)石筍δ18O信號(hào)的解譯是基于洞穴滴水δ18O繼承了大氣降水δ18O的假設(shè)。由于洞穴所在地區(qū)氣候條件、洞穴上覆巖層厚度、裂隙發(fā)育、洞穴內(nèi)部溫濕度變化以及空氣流動(dòng)等的差異，導(dǎo)致每個(gè)洞穴中沉積物的氫氧同位素都可能具有各自的獨(dú)特性。因此對(duì)洞穴系統(tǒng)中降水、土壤水、洞穴滴水δ18O進(jìn)行

2、現(xiàn)代監(jiān)測(cè)，分析系統(tǒng)中氫氧同位素的運(yùn)移過程，不僅有助于加深對(duì)洞穴沉積物形成機(jī)理的理解，對(duì)解譯東亞季風(fēng)區(qū)石筍δ18O信號(hào)的工作也具有重要意義。
　　本文通過對(duì)貴州安順納朵洞進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)兩個(gè)水文年的野外監(jiān)測(cè)，觀測(cè)洞穴中溫度、濕度、空氣CO2濃度、滴水滴率、滴水pH、滴水電導(dǎo)率等物理化學(xué)指標(biāo)，并對(duì)洞穴系統(tǒng)中的大氣降水、表層巖溶泉水、洞穴滴水、池水的氫氧穩(wěn)定同位素進(jìn)行系統(tǒng)采樣，就其運(yùn)移特征進(jìn)行探討，得到以下結(jié)論：
　?。?）對(duì)納朵洞洞穴

3、內(nèi)外環(huán)境特征進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)納朵洞封閉性較好，洞穴內(nèi)部溫度、濕度較洞穴外部更為穩(wěn)定，年際變化小；通過對(duì)滴水點(diǎn)滴率與降水量相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，滴水點(diǎn)滴率基本能夠響應(yīng)降水的季節(jié)變化，受各個(gè)滴水點(diǎn)上覆巖層裂隙管道發(fā)育、覆蓋層厚度、巖溶水滯留時(shí)間、形成滴水前的運(yùn)移路徑、滴水點(diǎn)距離洞穴出入口的距離等因素影響，使各個(gè)滴水點(diǎn)對(duì)降水的響應(yīng)程度表現(xiàn)出差異性。
　?。?）以納朵洞洞外大氣降水中氫氧穩(wěn)定同位素的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立了研究區(qū)大氣降水線（LMWL

4、），δD=8.77δ18O+19.06(R2=0.99)，該大氣水線方程反映出研究區(qū)濕潤(rùn)多雨的氣候特征；表層巖溶泉水、土壤水、滴水和巖溶池水中δ18O、δD都分布在當(dāng)?shù)卮髿饨邓€附近，表明大氣降水是洞穴系統(tǒng)中巖溶水的主要來源，大氣降水到達(dá)地面后進(jìn)入洞穴形成滴水的過程中沒有經(jīng)歷明顯的蒸發(fā)作用，滴水基本繼承了當(dāng)?shù)卮髿饨邓畾溲醴€(wěn)定同位素的變化特征。
　?。?）洞穴系統(tǒng)中各種巖溶水體的δ18O值變化幅度差異較大，土壤水、大氣降水、表層巖溶

5、泉水、洞穴池水、洞穴滴水的變化幅度在年內(nèi)尺度依次顯著減小，不同期次降水在上覆土壤層和基巖中的混合作用導(dǎo)致不同巖溶水中δD、δ18O的富集產(chǎn)生差異，但總體而言，納朵洞內(nèi)的各種類型的巖溶水均繼承了當(dāng)?shù)卮髿饨邓袣溲跬凰氐幕咎卣?，滴水、表層巖溶泉水和池水中氧同位素的算術(shù)平均值與當(dāng)?shù)卮髿饨邓木到咏?br>　?。?）安順地區(qū)大氣降水中穩(wěn)定同位素值存在明顯的季節(jié)變化，表現(xiàn)在冬春季節(jié)降水中δ18O、δD值偏高，夏秋季節(jié)降水中δ18O、δD值

6、偏低，降水中δ18O變化不具有顯著的降水量效應(yīng)以及溫度效應(yīng)，說明降水中的同位素組成特征主要受降水水汽來源因素的控制，夏季降水的水汽源于熱帶海洋氣團(tuán)的輸送，冬春季節(jié)則主要受西風(fēng)帶攜帶的大陸性氣團(tuán)的影響；滴水和池水相對(duì)于降水中δ18O、δD的季節(jié)變化具有滯后效應(yīng)，但也表現(xiàn)出雨季偏輕，旱季偏重的特征，說明納朵洞石筍可用于古氣候重建。
　?。?）利用HYSPLIT后向軌跡模型對(duì)安順地區(qū)降水的水汽輸送軌跡進(jìn)行驗(yàn)證分析發(fā)現(xiàn)：研究區(qū)的水汽主要來