洞穴石筍形成過程中的溶蝕作用研究.pdf

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1、ol．地質(zhì)論評GEOLOGICALREVIEWV年N。?1洞穴石筍形成過程中的溶蝕作用研究張會領(lǐng)，，姜光輝，林玉石，殷建軍2，，覃嘉銘，張美良2，張強，韋麗麗2'，朱曉燕21)廣東海洋大學(xué)工程學(xué)院海洋工程系，廣東湛江，524088；2)國土資源部巖溶動力學(xué)重點實驗室，巖溶地質(zhì)研究所，廣西桂林，541004；3)西南大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，重慶，400715；內(nèi)容提要：本文通過洞穴石筍沉積過程的野外觀察和剖面研究分析了洞穴石筍形成過程中的溶蝕作用。依據(jù)溶蝕的原理，本文把溶蝕作用分為物理溶蝕、化學(xué)溶蝕和生物溶蝕三種類

2、型。野外觀測和石筍剖面研究表明溶蝕作用是一類普遍存在的現(xiàn)象。在野外，物理一化學(xué)溶蝕表現(xiàn)為石筍頂部的滴蝕坑穴，生物溶蝕形成披覆于石筍表面的風(fēng)化殼。在剖面上，物理一化學(xué)溶蝕表現(xiàn)為沉積紋層的中斷、沿生長軸的充填構(gòu)造和孔洞，生物溶蝕則形成剖面上風(fēng)化殼層。關(guān)鍵詞：洞穴石筍；溶蝕作用；滴蝕坑；風(fēng)化殼層石筍是洞穴碳酸鈣站立類滴石形態(tài)，是構(gòu)成洞水膜的厚度、溫度、滴率以及溶液CO分壓的變化穴景觀的重要沉積類型(HillandForti，1997)。近等。Kaufmann等(2004)認為石筍的生長受氣候變年來，石筍因其對晚更

3、新世氣候多指標、高分辨率的化控制，石筍的生長率和平衡直徑是氣候變化的函記錄，已經(jīng)超越其景觀意義，成為古氣候研究的重要數(shù)。Asrat等(2006，2008)認為洞穴滴水量控制石筍信息源(WangYongjineta1．，2001；YuanDaoxianet的沉積形態(tài)，洞穴滴水滴率小，碳酸鈣主要沉積在a1．，2004)，逐步成為與冰芯具有同等重要地位的石筍的頂部；洞穴滴水滴率變大，碳酸鈣會在石筍生古氣候研究材料(孑L興功，2009)。目前對石筍的研長軸的兩側(cè)沉積。Tooth和Fairchild(2003)則認為

4、究主要集中在古氣候重建方面，而對其沉積過程的區(qū)域巖溶水文條件的改變影響石筍的形狀和地球化研究并不多。然而洞穴石筍的沉積過程制約著石筍學(xué)組成。在國內(nèi)，章典(1983)認為洞穴碳酸鈣的沉對古氣候信息的記錄，影響著古氣候重建時間框架積形態(tài)是一種或多種洞穴水類型作用的結(jié)果。程星的準確性。因此深入理解石筍的沉積過程無論對洞(1990)認為洞穴沉積的三種組合類型(石筍發(fā)育一穴保護還是對石筍古氣候研究都具有重要意義。石鐘乳不發(fā)育、石鐘乳發(fā)育一石筍不發(fā)育、石筍一石對洞穴沉積物的研究已超過40年，國內(nèi)外關(guān)于鐘乳都發(fā)育)與滴水

5、的條件有關(guān)：滴水不飽和且滴洞穴碳酸鈣沉積的研究成果頗豐，這些成果歸納起率較快，石筍發(fā)育，石鐘乳不發(fā)育；滴水不飽和且滴來可以分為三類：洞穴沉積物的形態(tài)學(xué)研究、洞穴沉率較慢條件下，石鐘乳發(fā)育而石筍不發(fā)育；當?shù)嗡幏e物的礦物學(xué)研究和洞穴沉積物古氣候?qū)W研究。洞于過飽和狀態(tài)，在中等或快速的滴率條件下，石鐘乳穴沉積物的奇特的外形最先引起人們的注意，和石筍都較發(fā)育。張美良等(2001)認為滴石類型Franke(1965)通過物理化學(xué)計算認為石筍的直徑與和石筍沉積紋層組合主要受滴水的補給量和著落點滴速存在正相關(guān)關(guān)系。Cur

6、l(1973)發(fā)現(xiàn)石筍的直徑的改變所影響。隨著文石類洞穴沉積物被發(fā)現(xiàn)，洞受滴水高度影響，洞穴環(huán)境下可形成石筍的最小直穴碳酸鈣同質(zhì)多像現(xiàn)象逐漸受到人們的重視。文石徑為3cm。Dreybrodt(1980，1981，1988)認為影響類洞穴沉積物的研究始于1954年(Murray，1954)。石筍的沉積作用因素主要有洞穴滴水碳酸鈣含量、Bar—Matthews(1991)等在Soreq洞內(nèi)沉積物中發(fā)現(xiàn)注：本文為國家自然科學(xué)基金資助項目(批準號41172231)的成果。收稿日期：2011．11-09；改回日期：2

7、012-08-07；責任編輯：章雨旭。作者簡介：張會領(lǐng)，男，1979年生。博士研究生，講師。主要從事全新世古氣候記錄研究。Email：zhanghuiling0375@126．com。通訊作者林玉石，男，1935年生。研究員。1964年于北京地質(zhì)學(xué)院研究生畢業(yè)。主要從事區(qū)域巖溶和古環(huán)境研究。Email：linyushil935@163．corn。地質(zhì)論評2012正少量放射狀構(gòu)造的文石。Frisia等(2002)在法國開，把研究的重點放在了已形成的洞穴沉積物上。Clamouse洞發(fā)現(xiàn)文石晶體及其向方解石轉(zhuǎn)變的

8、現(xiàn)洞穴沉積物的形成過程決定了洞穴沉積物的形態(tài)和象。Railsback等(1994)在非洲D(zhuǎn)rotsky’s洞發(fā)現(xiàn)了礦物類型，影響著洞穴沉積物對古氣候的記錄。近文石一方解石互層形成的年層(Railsback，eta1．，年來，通過洞穴監(jiān)測對洞穴沉積機理已有不少研究1994)。在國內(nèi)，林玉石等(2007)在中國南方發(fā)現(xiàn)成果(Bannereta1．，2007；張美良等，2009；Cai大型文石筍，并依據(jù)礦物成分對石筍進