贵州中西部地区洞穴沉积物元素比值对气候和环境变化的响应

摘要

本论文对贵州中西部地区的郑家洞、石将军洞和织金洞三个洞穴水样和碳酸钙沉积物样品的地球化学特征的分析，重点研究了石将军洞的两根鹅管的微量元素变化特征和元素比值(Mg/Ca，Sr/Ca，Mg/Sr)。得出三个洞穴的洞穴水Mg/Sr比平均值分别为1278±411、1155±207、14.0±2.7，安顺洞穴的水样富Mg贫Sr，与织金洞的相反，一方面可能与围岩组成的差别有关，另一方面可能与洞穴地表的植被和土壤覆盖有关。通过织金洞洞穴水和现代碳酸钙沉积物中Sr/Ca比值，计算出Ks，值为0.04～0.134，平均值为0.073±0.035；K<,Mg>平均值为0.021±0.010，这些结果对今后利用石笋Mg/Sr比值作为古气候代用指标的研究提供基础数据。 石将军洞鹅管SJJ-5，SJJ-6的Mg，Sr含量变化呈反相关关系，Ba，Sr含量呈正相关关系，Fe，Mn的含量变化一致，Mg/Ca、Mg/Sr比值变化受Mg含量的控制，St/Ca比值受到鹅管中Sr含量的影响。两根鹅管中的Mg/Sr比值都出现了突变，且变幅比较大，这种变化可能不是由于温度的变化造成的，有可能是由于外界地表土壤和植被的变化所致。鹅管SJJ-5，SJJ-6的Mg/Sr比值与δ<'13>C,δ<'18>O的变化呈相反关系，δ<'18>O偏轻即降水量增加时期，δ<'13>C也随之偏轻，Mg/Sr比值增加，可能该时期为暖湿气候，反之则为冷干型气候。根据元素比值和δ<'13>C,δ<'18>O的变化特征，推测SJJ-5 沉积时期的气候为暖湿、冷干交替出现；SJJ-6的，δ<'18>O、δ<'13>C值逐渐偏重，说明该鹅管沉积时期的降水量从老到新逐渐减少，从而导致地表植被也随着发生了较大的变化，同时Mg/Sr比值呈逐步减小的特征，说明Mg/Sr比值能响应外界环境变化。 两根鹅管的Mg/Ca、Sr/Ca和Mg/Sr比值与从该洞穴采集的石笋顶部沉积物的相近，可见它们沉积时段具有相似性。鹅管SJJ-5与现代洞穴滴水的Mg/Ca，Sr/Ca比值计算的K<,Mg>、K<,Sr>平均值分别为0.00547±0.00629，1.751±0.271，鹅管SJJ-6的K<,Mg>、K<,Sr>平均值分别是0.00202±0.00304，1.731±0.173。两根鹅管的K<,Sr>值与现代沉积物的K<,Sr>值相差甚远，但与石将军洞石笋顶部沉积物的K<,Sr>值非常接近，说明石将军洞内采集的样品都不是现代沉积物。通过分析贵州中西部地区洞穴堆积物以及水系的地球化学元素含量及Mg/Ca，Sr/Ca，Mg/Sr比值，计算出石将军洞洞穴沉积物的K<,Mg>、K<,Sr>值，并把石将军洞洞穴沉积物元素比值与δ<'13>C,δ<'18>O的变化进行比较，可以看出贵州中西部地区的地表环境如气候，植被等都发生了比较大的变化，这些变化在洞穴沉积物的元素比值中得到很好的反映，因此洞穴沉积物的元素比值可以作为研究贵州中西部地区古环境演变的重要指标。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及学位论文版权使用授权书

第一章前言

1.1选题的背景和理论意义

1.2国内外研究现状及存在的主要科学问题

1.2.1国内外石笋中微量元素研究现状

1.2.2存在的主要科学问题

1.3研究的主要内容及研究区概况

1.3.1研究的主要内容

1.3.2研究区域背景

1.4研究目标和技术路线

1.4.1研究目标

1.4.2技术路线

1.5论文的创新点

第二章贵州中西部洞穴水系与碳酸钙沉积物的Mg/Sr比值和地球化学特征

2.1样品采集与分析方法

2.1.1样品采集

2.1.2分析方法

2.2结果与讨论

2.2.1 Ca2+野外与室内的结果对比

2.2.2野外与室内水样测量结果

2.2.3碳酸钙样品分析结果

2.3石笋Mg/Ca、Sr/Ca、Mg/Sr比值的特点

2.4总结

第三章鹅管SJJ-5，SJJ-6微量元素分析

3.1石将军洞概况

3.2洞穴沉积物的沉积原理

3.3实验方法

3.4鹅管微量元素变化特征及其意义分析

3.4.1鹅管SJJ-5微量元素变化特征分析

3.4.2鹅管SJJ-6微量元素变化特征分析

3.4.3讨论

3.5小结

附表

第四章石将军洞鹅管Mg/Sr比值变化的特征和意义

4.1 Mg/Sr比值作为古温度计的研究背景

4.2 Mg/Sr比值作为古温度计的原理

4.3 Mg/Sr比值作为古温度计存在的问题

4.4石将军洞鹅管δ18O，δ13C，Mg/Sr比值变化的科学意义

4.5石将军洞鹅管Mg/Ca、Sr/Ca、Mg/Sr比值的变化特征和意义

4.6总结

4.7后续工作

参考文献

致谢