桂林洞穴滴水和现代沉积物对气候变化的响应研究

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1、分类号密级中国地质大学（北京）博士学位论文桂林洞穴滴水和现代沉积物对气候变化的响应研究学号：３００１１４０１４０研究生：吴夏专业：地球化学研究方向：环境地球化学指导教师：曹建华２０１８年１２月分类号密级中国地质大学（北京）博士学位论文桂林洞穴滴水和现代沉积物对气候变化的响应研究学号：3001140140研究生：吴夏专业：地球化学研究方向：环境地球化学指导教师：曹建华2018年12月ADissertationSubmittedtoChinaUniversityofGeosciencesfor

2、DoctoralDegreeResponseofCaveDrippingWaterandModernSedimentsinGuilintoClimateChangePh.D.Candidate:WuXiaMajor:GeochemistryStudyOrientation:EnvironmentalGeochemistryDissertationSupervisor:Prof.CaoJianhuaChinaUniversityofGeosciences（Beijing）声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及

3、取得的研宄成果，，论文中不包含其他人己经发。尽我所知除了文中特别加以标注和致谢的地方外（表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国地质大学北京）或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：立ｉ曰期：一关于论文使用授权的说明本人完全了解中国地质大学（北京）有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部，可以采用影印分内容、缩印或其他复制手段保存论文。

4、Ｖ公开□保密（年）（保密的论文在解密后应遵守此规定）＿＿：：签名：＾导师签名曰期Ａ＿中文摘要随着全球变暖，近年来极端气候事件频发，如何有效预测未来气候变化越来越受重视。由于器测记录时间较短，因此需要通过精确连续记录古气候变化的石笋来解译古环境和古气候的演变规律。而洞穴系统监测是解译石笋记录环境气候信息和搭建器测记录与环境替代指标之间重要桥梁。本次研究以桂林凉风洞为研究对象，系统监测大气降水、洞穴环境、滴水和现代沉积物，解译其对外界环境信息的响应规律以及解读其蕴含的环境信息。主要得出以下结论：（1）洞穴温度受大气温

5、影响呈现出季节性变化规律，受到洞穴结构的阻隔作用洞穴由外向里的温度变化幅度逐渐变小。在季节尺度上洞穴温度升温阶段滞后时间长，降温阶段滞后时间短，与不同季节洞穴内部结构的“缓冲作用”强弱有关。该洞穴pCO2夏季高、冬季低，并且由于外界环境季节性2+-变化，使得洞穴pCO2主控因素存在差异；（2）洞穴滴水电导率、Ca、HCO3呈现季节性变化趋势相同。由于夏季土壤CO2升高，入渗水侵蚀能力增强，使得电导率、2+-2-Ca、HCO3呈现峰值，而冬季则相反；洞穴滴水Mg/Ca、Sr/Ca和SO4均有季节性2-变化特征，其中Mg/Ca和SO4能

6、够明确指示大气降水量的变化特征。不同滴水的径2-流路径的差异导致Mg/Ca、Sr/Ca和SO4的对环境和气候响应时间存在差异。（3）桂1818林地区大气降水δD、δO呈现明显季节性变化，由于水汽源差异导致δD、δO值夏1818季偏负，冬季偏正。该地区大气降水线为：δD=8.12δO+12.9。洞穴滴水δD、δO受到大气降水补给也呈现季节性变化。在洞穴顶部“新水”和“老水”的混合作用下滴水181818δO值的变化幅度远小于大气降水的δO值，并且对降水的δD、δO响应时间存在1313季节性差异。洞穴滴水δCDIC在雨季主要是受到土壤CO

7、2中δC影响负漂移，在旱季降水量是控制其值变化的主要因素；（4）现代沉积物的沉积量呈现出夏季高，冬季18低的特征。现代沉积物δO值偏负指示夏季风强、降水量大；其值偏正指示夏季风13弱、降水量小。现代沉积物δC在季节性尺度上可以用于反映洞穴土壤覆盖层CO213的δC变化特征，在年际尺度上可以明确指示降水量减少引起干旱事件；（5）洞穴滴水能够快速（<24h）响应极端降水事件，现代沉积物的同位素组成对ENSO事件也有着较明显的变化。对于不同尺度的气候事件均能够记录在洞穴滴水和现代沉积物中。但是由于洞穴顶部表层岩溶带的调蓄能力和径流路径存在

8、差异，导致对极端气候事件响应的持续时间存在差异。关键词：大气降水，洞穴滴水，现代沉积物，环境替代指标，全球气候变化AbstractWithglobalwarming,climateweathereventshaveoccurredfr