黔桂地区洞穴现代碳酸盐沉积对气候变化的响应研究

Cave carbonate deposit from dripwater is the new stalagmite, which process give quick response to climatic and environmental changes, and it's thought a link between climatic and environmental changes and cave stalagmite records. As a whole system from atmospheric precipitation, soil water or soil CO2, cave dripwater and carbonate deposit, It's worth to make clear the precise significance on isotope index extracted from stalagmite carbonate by seeking the fraction of carbon and oxygen isotopes in the dripwater-carbonate process, and to give a quantitative estimate from stalagmite records.In this project we select Panlong Cave in Guilin , some caves in the west of Guangxi and Dongge Cave in Guizhou for monitoring cave dripwater and CaCO3 deposits.According to "precipiation -soil-cave" system, we would do some research on hydrolochemical and isotopic process on cave dripwater and carbonate deposit, to discover the mechanism on the response of cave dripwater and carbonate deposit to morden climatic and environmental changes, so that to relieze the quantitation or precise interpretation on carbon and oxygen isotope records and further the research on paleocliamte and paleoenvironment of stalagmite records.

现代洞穴滴水形成的碳酸盐沉积，是洞穴石笋的雏形，其滴水过程对气候环境变化响应迅速，是研究地表环境变化与洞穴石笋沉积记录的桥梁，从大气降水-土壤水/土壤CO2-洞穴滴水-碳酸盐沉积的整个系统，追踪滴水-碳酸盐沉积过程中碳氧同位素的分馏模式，阐释石笋碳酸盐记录中同位素指标的精确指代意义，对实现石笋记录的定量化估算具有重要意义。本项目选择桂林盘龙洞、广西西部洞穴和贵州董哥洞等进行洞穴滴水、现代碳酸盐(CaCO3)沉积的动态监测，以"降水-土壤-洞穴"为主线，系统研究滴水及现代碳酸盐沉积的水化学和同位素分馏过程，揭示现代洞穴滴水-沉积物对现代气候环境变化响应过程的机理，最终实现石笋碳、氧同位素记录所指代的古气候环境信息的量化或精确解译。

本项目选择桂林盘龙洞、广西西部洞穴和贵州董哥洞等进行洞穴滴水、现代碳酸盐(CaCO3)沉积的动态监测，以“降水-土壤-洞穴”为主线，系统研究滴水及现代碳酸盐沉积的水化学和同位素分馏过程，揭示现代洞穴滴水—沉积物对现代气候环境变化响应过程的机理，最终实现石笋碳、氧同位素记录所指代的古气候环境信息的量化或精确解译。.据黔桂地区6个洞穴四个水文年的滴水、碳酸盐沉积监测及现代碳酸盐沉积物中的碳、氧同位素记录，发现大多数的δ13C与δ18O呈同步变化，表现为正相关关系，具有雨热同季变化的特点，说明在黔桂岩溶峰丛地貌区的地形陡峭，基岩裸露比例大，土壤层浅薄，岩溶表层带调蓄能力差，揭示洞穴上覆蓄水层对气候环境信息的混合平滑作用较弱，同时，表层岩溶带的微裂隙极其发育，导致洞穴渗流水滞后时间短，显示洞穴滴水、碳酸钙沉积物等对大气降水的快速响应，较大程度地保留外界雨热同季的气候信息。.经对四个水文年的洞穴滴水、碳酸钙沉积物等的动态的监测及稳定同位素研究表明，现代碳酸盐沉积物、石笋δ18O和滴水δ18O值与大气降水的δ18O值的变化趋势大体一致，但具有2个月的滞后效应，其洞穴的滴水δ18O值和碳酸盐沉积物的δ18O值相对比大气降水的δ18O值稍偏重，滴水δ18O值和碳酸盐沉积物的δ18O记录的信号主要反映为大气降水的水汽源及季风强度等气候信息。.黔桂地区多个洞穴的现代碳酸盐沉积物的δ13C记录呈同步变化的趋势，均表现为雨热同季的变化规律，碳酸盐沉积物的δ13C值与δ18O呈同步变化，表现为正相关关系,与降水量呈负相关关系。在洞顶的地表处于C3/C4植被环境时，碳酸盐(CaCO3)沉积物的δ13C值主要指示地表生物量(C3/C4)的变化和季风降水的信息;但是，当洞顶的地表为基岩裸露时，碳酸盐(CaCO3)沉积物的δ13C值主要指示地表大气CO2浓度变化和季风降水的信息。.此外，从保护洞穴环境、修复受损洞穴次生化学碳酸盐沉积物景观的目的出发，通过对大气降水、洞穴滴水-流水以及现代碳酸盐沉积物等的动态监测，探讨经过人为作用、改变洞穴环境，促进洞穴次生化学碳酸盐沉积和景观恢复的可能性，这对研究岩溶洞穴景观的退化、保护以及修复景观等具有重要的实际意义和广泛的应用前景。