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摘要:为了揭示洞穴滴水地球化学特征的动态变化特征、 控制因素及其环境意义,从2016年3月到2017年2月对金华北山溶洞中泉水、 池水、 裂隙水和洞穴滴水进行为期一年的系统监测,得到以下结果:(1)滴水是中等硬度水,而裂隙水、 泉水水和池水是软水;各类型洞穴滴水的EC大致都显示出随着月均温的增高而升高.(2)洞水点的pH值变化趋势大致体现夏秋高冬春低;ρCa2+/ρHCO3-比值均等于1/2,代表北山洞穴水是石灰岩地区的溶蚀.(3)金华北山洞穴各类水ρMg/ρCa比值、 ρSr/ρCa比值、 ρBa/ρCa比值均受环境影响;ρMg/ρSr比值对温度变化不明显....
[硕士论文] 潘超超
自然地理学 浙江师范大学 2018(学位年度)
摘要:洞穴水携带着大气降水和土壤水等记录的气候环境信息。因此,探究洞穴水的特征及其对气候的响应模式,能用来揭示时间尺度较短的气候变化,并为岩溶洞穴中气候环境变化的解释体系奠定基础。
  本文通过对金华北山溶洞从2016年3月~次年2月连续进行一年的野外监测,观测洞穴中pH、电导率、HCO3-、SO42-、Cl-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Sr2+、Ba2+和稳定同位素δD、δ18O等指标,分析其变化特征及环境指示意义,并试着提取敏感的代用地球化学代用指标,探究大气降水和洞穴滴水的稳定同位素能否反映ESNO事件。
  通过连续监测研究区大气降水中的稳定同位素(δD和δ18O)特征,提出了金华地区地方性大气降水线(LMWL):δD=8.97δ18O+15.33(R2=0.88)。同时,结合HYSPLIT模型,对降水中稳定同位素的数据进行分析处理,计算出不同路径时的大气降水线。其中,受夏季风路径影响时的LMWL:δD=7.57δ18O+4.46(R2=0.90),受冬季风路径影响时的LMWL:δD=10.25δ18O+23.79(R2=0.95),也揭示金华地区水汽源地的季节性差异是大气降水δ18O季节性变化的主要原因之一。
  大气降水的氢氧稳定同位素的变化幅度分别在-65.3‰~-6.11‰、-8.89‰~-2.97‰之间,加权平均值分别为-33.67‰和-5.47‰。此外,受夏季风路径影响时大气降水的δ18O和δD均偏负,而受冬季风路径影响时δ18O和δD偏正。金华大气降水的δ18O和δD能够反映降水量效应,正是由于季风带来的降水量效应掩盖了温度效应,导致温度效应呈现的并不显著。而洞穴滴水在受夏季风路径影响时δ18O加权平均值为-6.24‰,受冬季风影响时δ18O加权平均值为-6.53‰,呈现夏季风相对冬季风略微偏重的特点。洞穴常年性滴水点δ18O的变化范围小于季节性滴水点,远小于外界雨水的,说明季节性滴水点更敏感的反映洞外环境的变化情况。
  大气降水的δ18O和外界气温的方程:δ18O=-0.13T-2.86(R2=0.26),两者相性不强,不存在明显的温度效应。而降水的δ18O和外界降水量的方程:δ18O=-0.01x-3.75(R2=0.65),表明两者呈现出负相关关系。金华北山溶洞穴滴水同位素也能具有气候环境效应。如二仙洞的P6样点的δ18O和降水量相关性显著;常年性滴水点(P1、P5)均没有季节性滴水点(P2、P6)的相关性显著;常年性滴水δ18O体现大气降水δ18O的滞后性和研究区长时间尺度上大气降水δ18O的加权平均值。总体而言,金华北山洞穴滴水的δ18O呈现出降水量效应,而气温效应不明显,既体现出对大气降水的继承性,又有一定的变异性。
  对比洞穴滴水的各个环境指标和大气降水δD和δ18O的变化,发现环境指标的峰值和谷值滞后稳定同位素,其中洞穴滴水的Ca2+、Ba2+和Sr2+滞后约1个月,HCO3-滞后约2个月,Na+和Mg2+滞后约3个月。因此,洞穴滴水中Ca2+、Ba2+和Sr2+等环境指标是稳定同位素最敏感的地球化学代用指标。同时,通过初步探究,本文还发现了金华降水、北山洞穴滴水的δ18O变化对SOI、季风指数具有一定的响应关系,但存在滞后期。
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