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相同气候条件下不同洞穴沉积差异机理研究——来自葫芦洞和蓬莱仙洞的证据

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文摘

英文文摘

第一章 前言

1.1 研究背景

1.2 研究目的和意义

1.3 国内外相关研究现状

1.3.1 模拟实验

1.3.2 实地监测

1.3.3 监测与模拟实验、老石笋沉积速率研究相结合

1.4 研究思路和技术路线

第二章 研究区概况及研究方法

2.1 区域概况

2.1.1 葫芦洞地区概况

2.1.2 蓬莱仙洞地区概况

2.2 研究方法

2.2.1 观测点选取及介绍

2.2.2 样品采集

2.2.3 现场监测

2.2.4 室内分析

第三章 葫芦洞与蓬莱仙洞洞穴环境

3.1 洞穴空气温湿度

3.1.1 两洞穴气温

3.1.2 两洞穴空气相对湿度(RH)

3.2 洞内CO2浓度

第四章 葫芦洞与蓬莱仙洞滴水速率及水化学特征

4.1 滴率变化特征

4.2 滴水水化学参数

4.2.1 滴水pH和EC

4.2.2 滴水阳离子浓度

4.2.3 滴水阴离子浓度

4.2.4 滴水方解石饱和度指数(SIc)

第五章 沉积模式差异机理讨论

5.1 洞穴温湿度

5.2 洞穴CO2浓度

5.3 滴水速率

5.4 滴水阳离子

5.5 滴水阴离子

5.6 滴水方解石饱和度指数

第六章 结论与展望

参考文献

致谢

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摘要

南京葫芦洞石笋末次冰期气候记录闻名于世,但至今葫芦洞未见全新世石笋,且缺失现代碳酸盐沉积,而与之处于同一气候条件下的安徽蓬莱仙洞却有丰富的现代沉积。对这两个洞穴沉积模式差异的机理研究,有助于进一步理解和认识洞穴次生碳酸盐的沉积机制,对于石笋古气候记录的应用和代用指标的解译具有重要意义。本文通过对气候条件相似的葫芦洞与蓬莱仙洞洞穴环境、水文地球化学等指标近一个水文年的监测对比研究,探讨了葫芦洞缺失现代乃至全新世碳酸盐沉积的可能原因,进而讨论了两个洞穴沉积模式差异的机理。初步结论如下:
  两个洞穴温湿度、洞内空气CO2浓度以及滴水阳离子浓度差异较小,甚至表现出葫芦洞应更加有利于滴水沉积的特征,难以解释葫芦洞缺失现代沉积现象;尽管两洞穴滴水速率存在明显差异,但水化学分析反映滴率并非导致两个洞穴沉积模式差异的主要因素。两种饱和度计算方法均发现,葫芦洞滴水方解石饱和度指数始终大于零,与蓬莱仙洞滴水的饱和度近似,表明滴水方解石饱和度也并非葫芦洞缺失现代沉积的因素。
  监测结果显示,葫芦洞滴水的SO42-和Cl-含量分别是蓬莱仙洞滴水中的6.3和8.3倍,已有研究及实际模拟试验结果表明,“盐效应”很可能是南京葫芦洞缺失现代碳酸盐沉积的一个重要原因。葫芦洞与蓬莱仙洞滴水沉积过程中盐效应作用大小的不同,可能是导致两个洞穴沉积模式差异的重要因素。
  葫芦洞和北京石花洞石笋年层对比分析发现,两洞穴微层类型相似,暗示它们很可能具有相同的沉积模式,据此推测葫芦洞全新世以前洞穴常年滴水不断,虽然岩石条件决定的水化学与现在类似,夏季不沉积,但可于冬季有滴水、SO42-和Cl-较低时沉积。
  目前中国许多洞穴由于缺乏现代沉积致使沉积形态逐渐老化,本文的分析方法和结果对理解其中的原因机理具有一定意义。

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