李廷勇研究小组在Journal of Hydrology上发表洞穴监测研究新进展
发布时间: 2019-03-04 18:59:37   作者:本站编辑   来源: 本站原创   浏览次数:

关于中国季风区大气降水以及洞穴石笋氧同位素意义的争议由来已久。“雨量效应”、“雨除效应”、“环流效应”还是“伪雨量效应”,各种观点展开激烈讨论。洞穴监测对于合理解释洞穴沉积物中各种地质代用指标的气候环境意义至关重要。李廷勇研究小组自2005年起一直在重庆芙蓉洞开展洞穴监测研究工作,对大气降水和洞穴滴水的多种地球化学指标(Mg/CaSr/CaBa/Ca)、氢氧稳定同位素组成18OδD)、以及洞穴内外环境等进行连续监测。通过整理2005-2016年期间总共12年的监测数据,结合模型分析和大气环流格局,研究小组发现:(1) 滴水Mg/Ca对地表干湿状况响应明显,干旱年份Mg/Ca升高,湿润年份Mg/Ca降低。Sr/Ca的季节性变化规律明显强于Mg/CaBa/Ca的季节性变化(2) 微量元素在表层岩溶带中受到方解石的先期沉淀作用 (PCP)、水岩相互作用 (WRI)方解石的不均一溶解 (ICD) pCO2等因素的影响,表现出复杂的变化。总体上旱季的WRI作用强于雨季慢速滴水点的WRI作用强于快速滴水点PCP作用引起的Ca2+季节变化对滴水中Sr/Ca变化的影响最大。(3) 洞穴滴水的δ18OδD受到“混合效应”的影响导致其变化幅度明显低于大气降水。200810La Ni?a发生,来自远源(印度洋)的水汽增多,滴水的δ18OδD表现出明显的偏轻现象;20149El Ni?o发生,来自近源(太平洋)的水汽增多,δ18OδD出现明显的偏正。(4) 至少在本研究时段内,芙蓉洞洞穴滴水微量元素的比值主要反映当地降水量变化;δ18OδD主要反映大气环流引起的水汽源地变化。虽然洞穴滴水δ18O在月和年际尺度上与当地降水量没有相关性,但是在超过十年的时间尺度上,随着降水量增加,洞穴滴水中的δ18O表现出偏轻的趋势。

该研究结果支持了研究小组在重庆金佛山羊口洞6年监测工作得到的认识 (Chen and Li, 2018; https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2018.04.061.)。同时,该研究小组对芙蓉洞洞穴滴水的δ13C也进行了分析;认为在年际时间尺度上,滴水δ13C反映了区域地表水文状况的变化,相关成果发表于Applied Geochemistry (Li J.-Y and Li T.-Y, 2018; https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2018.04.002.)

芙蓉洞12年的监测结果是中国已报道的最长的洞穴连续监测工作;李廷勇研究小组在芙蓉洞和羊口洞的监测工作为评估亚洲季风区大气降水,洞穴滴水,以及洞穴石笋中一系列地球化学指标的气候环境意义提供了新的证据。该研究工作于20193月发表于国际水文学权威期刊Journal of Hydrology (TOP期刊) (Jian Zhang, Ting-Yong Li*. 2019. Seasonal and interannual variations of hydrochemical characteristics and stable isotopic compositions of drip waters in Furong Cave, Southwest China based on 12 years’ monitoring. Journal of Hydrology, 572:40-50. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2019.02.052). 硕士研究生张键为本文第一作者,李廷勇研究员为本文共同第一作者和通讯作者。该研究得到国家自然科学基金(41172165)以及中央高校基本科研业务费团队项目(XDJK2017A010, XDJK2013A012)的联合资助。