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第29卷第3期 地质科技情报 V01．29No．3 Scienceand InformationMay2010 20l0年 5月 Geological Technology 土壤和围岩地球化学组成及气候对洞穴滴水 水化学的影响——以湖北清江和尚洞为例 王明达8，胡超涌8，周 炼6，朱昌杰8 (中国地质大学a．生物地质与环境地质教育部重点实验室；b．地质过程与矿产资源国家重点实验室·武汉430074) 摘要：大气降水渗入土壤，穿过围岩，将气候与地表环境信．息导入洞穴滴水，最终被洞穴沉积物所记录，因而研究土壤、围岩与 洞穴滴水的地球化学组成及3者之间的联系对了解气候和环境信号的传递以及石笋古环境信，息的正确解译十分重要。通过对比 sr)地球化学组成特征，进而调查土壤和围岩对洞穴滴水 清江地区和尚洞上覆土壤、围岩与滴水的元素及锶同位素N(87Sr)／N(86 物质组成来自土壤和围岩的混合；滴水的n(S)／n(Ca)大于土壤和围岩，说明有第三端元的混入，可能是大气硫沉降的结果。通过 模型计算可知，土壤和围岩对和尚洞滴水各元素组成的贡献并不相同，贡献的相对大小不仅与元素本身的地球化学性质有关，而 且随气候和环境而发生变化。 关键词：微量元素；87Sr／86Sr；滴水；物源；和尚洞；清江 中图分类号：P641．134文献标志码：A 文章编号：1000—7849(2010)03—0097·07 利用石笋或洞穴滴水中微量元素或同位素作为 泛[3’1}15]。不同于碳、氧等稳定同位素，在石笋沉积 环境替代指标的研究越来越受到重视[1。1引。在利用 过程中，锶同位素不发生分馏[1“，因此石笋沉积时 微量元素或同位素作为环境变化的替代指标时，要 充分考虑到水文学机制及其对地球化学指标的影 响，所以弄清滴水和洞穴沉积物元素的来源及各种 化。国外学者[1617]广泛地应用锶同位素研究水体的 地质过程中地球化学信号的传递机理是利用石笋微 混合作用并对地下水进行示踪。Banner等n¨们利 量元素及同位素指示过去环境变化的前提。 微量元素通常被用于研究地下水的物质来源和 岛巴巴多斯一灰岩含水层中地下水的演化及可溶离 示踪岩溶作用过程。Roberts等[9]通过分析英格兰 西南部GB洞石笋的微量元素，讨论了元素的物源 水文学与气候之间的联系；Goede等u们研究了塔斯 并认为微量元素的变化可以反映表层岩溶带中地下 水的混合状况；Land等uu利用p(Ba)／p(Sr)、 p(Ca)／p(Sr)研究了瑞典北部Kalix河水的来源；析了以色列Soreq洞石笋在不同时期锶的来源变 Fairchild等[63通过观察法国Clamouse洞和意大利 化。因此，对微量元素和同位素进行综合分析是示 踪物源、了解岩溶地质过程的重要手段L6]。 Ernesto洞岩溶水中的ID(Sr)／p(Ca)和ID(Mg)／ p(Ca)，指出微量元素比值的变化不仅反映了当时水 近年来，国内外学者分别利用微量元素和锶同 文学特征的改变，同时反映了元素来源不同uo； 位素研究滴水化学的制约因素。周运超等[2争列通过 Tatdr等口23通过比较匈牙利ke洞渗流水和洞穴比较大气降水、土壤水与滴水之间元素含量的差别， 滴水中Mg的含量，发现两者差别不大，据此认为 3]通过比较清江地 微量元素和锶同位素对滴水的季节性变化进行了分 Mg可能主要来自土壤；HU等Ll 析并讨论了其气候意义。然而，对于大气降水作用 区和尚洞土壤水和围岩的咒(Si)／n(Ca)。认为大部 分可溶硅来自土壤硅酸盐矿物的化学风化。 下土壤、围岩、滴水3者之间元素及同位素地球化学 锶同位素在古