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北京石花洞疏松-致密型石笋微层形成机理

1、第四纪地质与全球变化 > 专题1：石笋记录与洞穴监测

北京石花洞石笋物质旋回微层及其气候重建研究在古气候领域已有广泛报道。 已研究石笋属晶簇状纤维晶方解石，具有典型的“北方型”石笋微层。而作者研究的石笋（XMG）， 自20世纪90年代初后突变发育了疏松-致密型微层, 这种微层类型以前在石花洞从未发现。 扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)观测显示, 这种疏松-致密层偶是由方解石组构(calcite fabric)差异引起, 不透光疏松层是粒状镶嵌结构微晶方解石, 而透光致密层是晶簇状纤维晶方解石. 在对该石笋观测站点的现生碳酸盐SEM分析后, 发现其可分为3种类型, I型是旱季1~3月沉积的晶粒较大且晶面较为平整的菱面体及其组合体; II型是旱-雨季过渡时期(4~5和10~12月)生长的大、小晶体混生型; III型是雨季生成的晶粒细小(粒径<4 μm)的微晶. 菱面晶体所含杂质少, 形成条件为滴水慢且稳定、方解石饱和指数偏高、洞穴CO2浓度低以及洞穴扰动最小, 这类晶体构成了透光纤维晶方解石层; 而微晶伴有较多杂质, 当季新水补给、洞穴CO2浓度升高以及旅游活动增加等因素均利于其生成. 由于疏松的微晶方解石亚层形成于洞穴开放之后, 故推测洞穴开放后人为干扰所引起的洞穴环境改变, 很可能是其突变发育的关键因素.