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高分辨率洞穴石笋记录研究已成为当前国际古气候研究的重点。石笋中可以提取出诸如δ18O和δ13C、微量元素及生长速率等多种气候代用指标。当今石笋古气候研究的重点在于利用其稳定氧碳同位素重建古气候,并利用高精度的U/Th测年数据,对一系列气候突变事件进行对比研究。然而关于洞穴次生化学沉积物沉积机理及其对外界环境变化的响应机制等研究却有待深入。洞穴水既是洞穴沉积的物质传输媒介,也是气候信号的携带者,对其进行长期观测有利于了解洞穴水的水化学特征及各种指标在碳酸盐沉积过程中的变化特征,并且对进一步探索石笋生长机理、解译石笋中各种指标对古气候信息的记录等方面有重要意义。重庆市芙蓉洞是世界自然遗产地——“中国南方喀斯特”的重要组成部分,2005年开始,在洞内选取两处滴水(1#,3#)和两处池水(2#,4#)进行定点观测,获取四处洞穴水的pH、电导率和HCO-3-、SO42-、Cl-、Ca2+、Mg2+、K+、Na+离子浓度等化学指标。本文着重分析了四处洞穴水的pH、水化学类型、Ca2+、Mg2+、Mg/Ca比值、方解石饱和指数(SIc)、CO2分压(Pco2)在观测期间的变化特征,并对这些指标与降水的响应关系进行了初步探讨。(1)2006年11月-2008年10月,四个观测点洞穴水的pH波动较大,且均在降水量较大的月份1-2个月之后明显降低,是降水对岩溶水的稀释作用导致的。一年中,两处滴水的水化学类型稍有波动,大部分时间属HCO3--Ca2+-Mg2+型,但在雨季之后,转变为HCO3--Mg2+-Ca2+型;两处池水的水化学类型较为稳定,属于HCO3--Mg2+-Ca2+型。各个观测点洞穴水的离子所占比重在一个观测年中波动较小。其中,HCO3-含量在阴离子中占的比重极高,四个点均超过85%,SO42-和Cl-含量较低;在阳离子中四个观测点的Ca2+、Mg2+含量之和大于95%。(2)观测期间,Ca2+浓度整体呈现每年7-12月高于1-6月的规律,一年中Mg2+表现出波动期与稳定期交替出现的特点,是研究区温度和降水的季节变化导致的。由于夏秋季节温度较高,土壤生物呼吸、微生物分解等作用更加强烈,形成的岩溶水酸性相对较强,下渗时能够溶解更多的碳酸盐物质使岩溶水离子浓度升高。温度和降水分别主导岩溶水溶质和溶剂的变化,它们共同决定着岩溶水的离子浓度。高温少雨的水热组合形成的岩溶水中的各种离子浓度偏大,有利于碳酸盐类物质的沉积。2006年9月各个观测点的Ca2+、Mg2+浓度均呈现大幅增加的现象可能是对当年夏季重庆大旱的响应,表明洞穴水Ca2+、Mg2+浓度的变化对干旱气候事件的响应非常敏感,短期干旱形成的洞穴水碳酸盐沉积速率可能更快。Ca2+、Mg2+浓度在2007年夏季重庆遭遇特大洪涝后出现波动现象是强降水的稀释作用造成的,但各点对强降水事件的响应在时间上稍有差异。(3)四处洞穴水的Mg/Ca比值的变化趋势在一年中可分为升高和降低两个阶段,具体表现为每年1、2月到9、10月,Mg/Ca比值逐渐减小;9、10月到1、2月,Mg/Ca比值逐渐增大。根据初步研究,芙蓉洞洞穴水滞后于降水1-2月,可见,Mg/Ca比值基本呈现从冬季到夏季逐渐减小,从夏季到冬季逐渐增大的特点。(4)2006年11月到2008年10月,四个观测点在大部分时间为过饱和水,一年中不饱和的时间仅为1-2个月,说明洞内正在沉积次生碳酸盐;由于池水在洞中的时间较长已经发生了碳酸盐的沉积,因此同一季节滴水的SIc均大于池水。降水量相对较大的月份之后的1-2个月,各个观测点洞穴水的Pco2升高,pH降低,SIc降低的现象,是由降水的稀释作用导致的。温度适宜时降水的稀释作用对碳酸盐沉积的影响起主导作用。因此,次生碳酸盐的沉积状况是对外界温度和降水变化的反映,且降水量的变化是洞穴水呈现过饱和与不饱和交替变化的主要原因,最终导致碳酸盐沉积的季节变化。