汉中天坑群的形成年代：宇宙成因核素26Al/10Be埋藏年龄研究

Hanzhong Tiankeng Group was discovered on the north margin of the moist tropical- subtropical karst landform area of about 32°N in China for the first time. So far, it is the first large Tiankeng group found in the northernmost boundary of the Northern Hemisphere and the highest latitude in the world. Abundant ancient underground alluvial deposits and secondary chemical deposits in the caves provide valuable materials for the study of local karst landform evolution and paleoenvironment changes. This project will analyze the cosmogenetic nuclide 26Al/10Be buried ages, on the basis of investigating the shape and distribution of typical Tiankengs and karst caves, regional stratum, structure and groundwater conditions for the development of caves, research the forming ages of Hanzhong Tiankeng group, and then, discuss evolution periods and development relations of caves at different horizons, contrast the temporal and spatial differences between Hanzhong Tiankeng Group and the karsts in southern China. This work will provide a chronological basis for the study of the genesis mechanism and evolution process of Hanzhong Tiankeng Group, provide materials for the study of global karst geological contrast and environmental change in Asian monsoon region, and then, promote the construction of the popular science of Hanzhong Tiankeng Group, provide scientific support for the declaration of the National Geopark and World Natural Heritage of Hanzhong Tiankeng Group, promote the development of local geological tourism.

陕西省汉中天坑群是在我国北纬32°湿润热带-亚热带岩溶地貌区北界首次发现的岩溶地质景观，是迄今为止所发现的北半球最北界同时也是全球最高纬度的大型天坑群，填补了这一纬度上岩溶地质研究的空白。洞穴中保留有丰富的古地下河冲积物、次生化学沉积物等，为研究该地区岩溶地貌演化和古环境变迁提供了宝贵素材。本研究拟在查明陕西汉中天坑群典型天坑、洞穴发育形态及分布特征、区域地层、构造、地下水条件等基础上，开展宇宙成因核素26Al/10Be埋藏测年分析，研究汉中天坑群形成年代，探讨汉中天坑群演化期次以及不同层位洞穴的发育关系，对比研究汉中天坑群与中国南方喀斯特地貌形成演化的时空差异，为汉中天坑群成因机理、演化过程研究提供年代学基础，为全球岩溶地质对比、亚洲季风区环境变迁研究提供素材，从而推动汉中天坑群科普基地建设，为汉中天坑群申报国家地质公园和世界自然遗产提供科学支撑，促进当地地质旅游发展。

汉中天坑群是在我国北纬32°湿润热带-亚热带岩溶地貌区北界首次发现的岩溶地质景观，它填补了世界岩溶地质在这一纬度上的研究空白。汉中天坑群为研究该区域构造运动、地貌演化、环境变迁等提供重要素材。因此，对汉中天坑群分布和发育特征的调查及其生成机理、演化过程的研究，不仅对全球岩溶地质比对研究有着重要科学意义，而且对秦岭南部地貌演化、环境变迁研究具有重要科学价值。汉中天坑群岩溶洞穴中保留有丰富的古地下河冲积物、次生化学沉积物及重力崩塌堆积，为研究岩溶地貌演化和古环境变迁提供了宝贵素材。本项目通过对汉中天坑群相关研究的文献收集和野外地质、地貌调查，查明了研究区的地层、构造、地下水条件等，采集了多个洞穴内部和天坑底部的石英砾石，使用AMS获得了多个宇生核素26Al/10Be年龄，在此基础上研究了汉中天坑群中的罗汉洞、大佛洞、洞洞天洞、李家洞、大鱼洞的形成年代和演化历史。除此之外，利用汉中天坑群地洞河溶洞的优质石笋，进行了高精度的铀系测年和碳氧同位素分析，建立了末次冰期亚洲季风演化历史和水文变化情况，识别了多次千年尺度的H和DO旋回事件，并发现了中部地区对Toba火山喷发事件的明显响应信号。更为重要的是，通过对地洞河溶洞石笋氧同位素不同时间尺度上的分析，发现中部地区的石笋氧同位素是印度季风和东亚季风的混合信号，这对氧同位素的理论解释具有重要意义。