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鸡冠洞CO2和222Rn变化特征以及与旅游活动关系研究

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地球与环境 2020年第2期48卷 210-219页

作者：田宁杨琰袁海英冯湘湘施晓李建仓段军伟岩溶环境重庆市重点实验室西南大学地理科学学院重庆400715 自然资源部岩溶生态环境-重庆南川野外基地重庆408435 河南省地矿局第四地质勘查院郑州450007 河南省鸡冠洞旅游发展有限公司河南栾川471500

洞穴空气CO2和222Rn是岩溶洞穴中重要的小气候参数,理解影响洞穴空气CO2和222Rn浓度的时空变化特征及控制因素,对合理开发洞穴旅游资源有一定现实意义。本文通过2011年12月至2019年4月对我国南北气候过渡带附近河南省栾川县鸡冠洞空气CO... 详细信息

洞穴空气CO2和222Rn是岩溶洞穴中重要的小气候参数,理解影响洞穴空气CO2和222Rn浓度的时空变化特征及控制因素,对合理开发洞穴旅游资源有一定现实意义。本文通过2011年12月至2019年4月对我国南北气候过渡带附近河南省栾川县鸡冠洞空气CO2和222Rn浓度的多时空尺度的变化特征进行监测研究,主要得到以下结论:(1)在空间变化上,洞穴空气中的CO2和222Rn浓度主要受洞穴结构和通风效应的影响。越往洞内,CO2和222Rn浓度越大。(2)洞穴空气中的CO2和222Rn浓度季节变化特征明显,雨季上升,旱季下降,都受洞外水热环境的影响。鸡冠洞CO2浓度变化范围为307~4678 mg/L,受游客旅游活动的影响较为显著,空气222Rn浓度变化范围为33.0~2421.2 Bq/m3,主要受洞穴结构和通风作用的影响。(3)在昼夜尺度的变化上,洞穴空气CO2白天上升,夜间下降,主要受旅游活动的影响。空气中的222Rn浓度与旅游活动的关系不明显。(4)鸡冠洞內吸入氡子体所导致的內照射人均年有效剂量为29.6 mSv/a,虽然氡子体对一般游客产生危害较小,但年累积量需考虑,尤其是鸡冠洞内一线导游的核辐射安全防护。

关键词：洞穴CO2浓度 222Rn 鸡冠洞旅游活动河南

Precise dating of abrupt shifts in the Asian Monsoon during the last deglaciation based on stalagmite data from Yamen Cave, Guizhou Province, China

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Science China Earth Sciences 2010年第5期53卷 633-641页

作者： EDWARDS R. Lawrence Department of Geology and Geophysics University of Minnesota

Based on 33 U/Th dates and 1020 oxygen isotopic data from stalagmite Y1 from Yamen Cave, Guizhou Province, China, a record of the Asian Summer Monsoon (ASM) was established. The record covers the last deglaciation and the early Holocene (from 16.2 to 7.3 ka BP) with an average oxygen isotope resolution of 9 years. The main millennial-scale deglacial events first identified in Greenland (Greenland Interstadial Events: GIS 1e through GIS 1a) and later in China are clearly present in the Y1 record. By analogy to earlier work, we refer to these as Chinese Interstadials (CIS): CIS A.1e to CIS A.1a. The onset of these events in Y1 δ18O records are nominally dated at: 14750±50, 14100±60, 13870±80, 13370±80, and 12990±80 a BP. The end of CIS A.1a or the beginning of the Younger Dryas (YD) event is nominally at 12850±50 a BP and the end of the YD dates to 11500±40 a BP. The δ18O values shift by close to 3‰ during the transition into the Bφlling-Allerφd (BA, the onset of CIS A.1e) and at the end of the YD. Comparisons of Y1 to previously published early Holocene records show no significant phase differences. Thus, the East Asia Monsoon and the Indian Monsoon do not appear to have been out of phase during this interval. The Y1 record confirms earlier work that suggested that solar insolation and North Atlantic climate both affect the Asian Monsoon.

关键词： stalagmite Asian Monsoon the last deglaciation Holocene U-series dating Yamen Cave

高分辨率降水氧氘同位素变化及洞穴水响应:以河南鸡冠洞为例

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环境科学 2016年第6期37卷 2093-2100页

作者：孙喆杨琰张萍刘肖梁沙张娜聂旭东梁胜利李建仓凌新有张志钦西南大学地理科学学院三峡库区生态环境教育部重点实验室重庆400715 国土资源部岩溶生态环境-重庆南川野外基地重庆408435 西南大学地球化学与同位素实验室重庆400715 河南省栾川县气象局栾川471500 鸡冠洞风景名胜区管理处栾川471500

大气降水稳定同位素受温度、雨量、海拔高程、水汽源等多种因素控制,进而影响洞穴水及沉积物的同位素变化.为了更好地认识我国南北交汇带季风敏感区洞穴水对降水的响应过程,本研究分析了2015年8月4~6日河南栾川县鸡冠洞强降雨和洞内4处... 详细信息

大气降水稳定同位素受温度、雨量、海拔高程、水汽源等多种因素控制,进而影响洞穴水及沉积物的同位素变化.为了更好地认识我国南北交汇带季风敏感区洞穴水对降水的响应过程,本研究分析了2015年8月4~6日河南栾川县鸡冠洞强降雨和洞内4处地下水点样品,并结合2009~2015年栾川地区近6年大气降水氧氘同位素数据研究发现:1采用HYSPLIT模型可以将鸡冠洞强降雨划分为不同水汽来源的2个阶段:高空来自南中国海的水汽以及近地面来自内陆局地蒸发的水汽,并且可以记录在单场降雨期间雨水的δ^(18)O变化特征上.2近地面来自内陆局地蒸发水汽的蒸发过程一定程度上掩盖了温度效应,并使局地大气降水线的斜率、截距和雨水过量氘均减小.3此次降雨期间鸡冠洞洞穴滴水δ^(18)O特征主要响应夏季风海源水汽的降水;鸡冠洞洞穴滴水对降雨响应最快,间隔时间约为3 h,滴水δ^(18)O随滴率升高变重,之后缓慢变轻;地下河具有相似的模式,稍有滞后;靠近洞口的池水反映出不同阶段的雨水δ^(18)O变化的差异.

关键词：大气降水洞穴水水汽来源 δ18O δD 蒸发河南鸡冠洞

河南省栾川县近50a降水特征及其对氧同位素的影响

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地质科技情报 2011年第3期30卷 112-117页

作者：贾亦真中国矿业大学应用技术学院江苏徐州221116

通过对近631个大气降水量和平均气温数据的分析发现,河南省栾川县近50 a来年降水量呈下降趋势,20世纪60年代降水量偏高,90年代降水量偏低,而年平均气温整体呈现上升趋势,与近20 a全球变暖的规律一致。另外,研究区大气降水氧同位素值和... 详细信息

通过对近631个大气降水量和平均气温数据的分析发现,河南省栾川县近50 a来年降水量呈下降趋势,20世纪60年代降水量偏高,90年代降水量偏低,而年平均气温整体呈现上升趋势,与近20 a全球变暖的规律一致。另外,研究区大气降水氧同位素值和日降水量及日平均气温呈现负相关的关系,结合栾川县近50 a器测资料与相邻地区洞穴石笋δ(18O)记录的对比分析表明,亚洲季风系统在20世纪60年代中期和70年代中期发生的两次减弱事件在栾川县降水量和石笋δ(18O)记录中都有响应,由此说明该地区大气降水的氧同位素组成固然有降水量效应,但大气环流效应更为显著。

关键词：降水全球变化氧同位素河南栾川

河南鸡冠洞洞穴水对极端气候的响应及其控制因素研究

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环境科学 2015年第5期36卷 1582-1589页

作者：刘肖杨琰彭涛赵景耀任小凤张银环聂旭东李建仓凌新有张志钦西南大学地理科学学院三峡库区生态环境教育部重点实验室重庆400715 国土资源部岩溶生态环境-重庆南川野外基地重庆408435 西南大学地球化学与同位素实验室重庆400715 中国气象局武汉暴雨研究所暴雨监测预警湖北省重点实验室武汉430074 河南省鸡冠洞风景名胜区管理处栾川471500

为揭示洞穴水地球化学动态的变化特征及其控制因素,从2009年10月至2013年12月对黄土高原东南缘河南西部栾川县鸡冠洞洞穴水的水化学指标进行了4个完整水文年的动态监测.结果表明:1鸡冠洞洞穴水的化学类型主要是HCO-3-Ca2+-Mg2+和HCO-3-M... 详细信息

为揭示洞穴水地球化学动态的变化特征及其控制因素,从2009年10月至2013年12月对黄土高原东南缘河南西部栾川县鸡冠洞洞穴水的水化学指标进行了4个完整水文年的动态监测.结果表明:1鸡冠洞洞穴水的化学类型主要是HCO-3-Ca2+-Mg2+和HCO-3-Mg2+-Ca2+型,阴离子中HCO-3占80%以上,阳离子中Ca2+、Mg2+是优势离子,地下河常年处于溶蚀状态,池水、滴水处于沉积状态.2鸡冠洞洞穴滴水、池水可以很好地响应外部气候环境的变化,其地球化学指标具有显著的季节效应.3Ca2+、Mg2+、SO2-4能够敏感地响应极端气候事件引起的年际降水量变化,Ca2+、Mg2+、SO2-4浓度洪涝年升高,干旱年降低.HCO-3主要受CO2浓度控制,对极端气候事件响应不明显.4鸡冠洞地下河中Ca2+、Mg2+、HCO-3、SO2-4浓度波动幅度较小,且无明显的季节变化规律.对2010年和2013年的极端降水事件响应不明显.

关键词：地球化学指标洞穴水气候事件鸡冠洞豫西

河南鸡冠洞CO2季节和昼夜变化特征及影响因子比较

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环境科学 2017年第1期38卷 60-69页

作者：张萍杨琰孙喆梁沙张娜田宁李建仓凌新有张志钦西南大学地理科学学院三峡库区生态环境教育部重点实验室重庆400715 国土资源部岩溶生态环境一重庆南川野外基地重庆408435 西南大学岩溶环境开放实验室重庆400715 河南省鸡冠洞风景名胜区管理处栾川471500

岩溶洞穴空气CO_2变化影响次生沉积物沉积和溶蚀,它关系到洞穴旅游景观的稳定性及洞穴环境的舒适性,是岩溶作用发生的关键因素,进行洞穴空气CO_2变化的机制研究对于理解岩溶作用发生规律和现代洞穴合理保护具有重要意义.本文基于对我国... 详细信息

岩溶洞穴空气CO_2变化影响次生沉积物沉积和溶蚀,它关系到洞穴旅游景观的稳定性及洞穴环境的舒适性,是岩溶作用发生的关键因素,进行洞穴空气CO_2变化的机制研究对于理解岩溶作用发生规律和现代洞穴合理保护具有重要意义.本文基于对我国南北地理分界区域河南西部鸡冠洞2011年12月至2016年5月近5年连续洞穴CO_2、水文地球化学指标、洞内外温度及湿度、大气降水和游客量等数据监测,并结合2016年5月19~20日洞穴CO_2等指标的昼夜的系统监测,分析了鸡冠洞洞穴空气CO_2时空变化特征和昼夜变化特征及其影响因素,结果表明:1在空间尺度上,越靠近洞口通风效应越强,洞穴空气p CO_2越低,越接近大气的p CO_2;洞穴结构及外界环境变化尤其是气候变化导致的土壤中p CO_2变化也会对鸡冠洞空气p CO_2变化产生影响.2在长时间尺度,鸡冠洞洞穴空气p CO_2夏季明显高于冬季,对比分析发现旅游活动和岩溶作用是其主要的影响因子.3在短时间尺度上(昼夜变化),鸡冠洞洞穴空气p CO_2变化主要受旅游活动的影响,建议景区在进行旅游开发的时候要考虑高峰期游客人数对CO_2的影响及岩溶景观的合理保护.

关键词：洞穴CO2 季节变化昼夜变化影响因子鸡冠洞

岩溶洞穴现代沉积间断的影响因素研究——以河南鸡冠洞为例

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沉积学报 2017年第1期35卷 93-101页

作者：孙喆杨琰施强张萍梁沙张娜刘肖聂旭东彭涛梁胜利张志钦西南大学地理科学学院/三峡库区生态环境教育部重点实验室重庆400715 国土资源部岩溶生态环境-重庆南川野外基地重庆408435 西南大学地球化学与同位素实验室重庆400715 河南省地质矿产勘查开发局第一地质矿产调查院河南洛阳471023 中国气象局武汉暴雨研究所/暴雨监测预警湖北省重点实验室武汉430074 河南省栾川县气象局河南栾川471500 鸡冠洞风景名胜区管理处河南栾川471500

岩溶洞穴次生沉积物——石笋因其独有的高精度测年和高分辨率记录的优势已越来越成为过去全球变化研究中重要的支柱。进行洞穴碳酸盐沉积机理研究对于理解石笋沉积速率,结晶形态、准确解译气候替代指标和现代洞穴合理保护具有重要意义... 详细信息

岩溶洞穴次生沉积物——石笋因其独有的高精度测年和高分辨率记录的优势已越来越成为过去全球变化研究中重要的支柱。进行洞穴碳酸盐沉积机理研究对于理解石笋沉积速率,结晶形态、准确解译气候替代指标和现代洞穴合理保护具有重要意义。以我国南北交汇带亚洲季风敏感区河南鸡冠洞为例,通过对2010—2015年连续6个水文年对鸡冠洞滴水和碳酸盐沉积的监测发现:1洞内滴水水化学指标与沉积速率表现出很好的一致性,雨季大气降水增加,气温升高,生物活动加强,土壤CO_2含量增加,滴水滴速、Ca^(2+)、HCO_3^-、电导率(EC)和沉积速率同时增加,旱季反之;洞内CO_2对方解石沉积的抑制作用被滴水饱和度掩盖。2受2012—2013年年降雨量显著减少的影响,水岩作用减弱,2014年滴水饱和度降至最低,出现为期一年的沉积间断,直至2014年下半年降水增加,于11月重新接收到方解石沉积。3自2013年下半年开始,受人为淋滤洞穴影响,滴水NO_3^-上升数十倍,模拟实验显示其对CaCO_3溶解的能力较之前提高约60%,表明NO_3^-对方解石沉积存在抑制作用,这可能是个别月份滴水饱和度高却没有回收到CaCO_3沉积的原因,建议景区在进行补水的同时要考虑水质对岩溶作用的影响。

关键词：岩溶洞穴现代沉积间断水岩作用 NO3^- 异常河南鸡冠洞

早全新世季风演化的高分辨率石笋δ^(18)O记录研究——以河南老母洞石笋为例

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沉积学报 2015年第1期33卷 134-141页

作者：张银环杨琰杨勋林殷建军黄帆任小凤赵景耀刘肖聂旭东西南大学地理科学学院三峡库区生态与环境教育部重点实验室重庆400715 西南大学地球化学与同位素实验室重庆400715

基于豫西老母洞LM2石笋8个高精度230Th年龄,449个氧碳同位素,建立了达十年际分辨率的8.2~10.9 ka B.P.亚洲季风变化的δ18O记录序列。老母洞石笋δ18O值最为偏负达-12.0‰,最偏正为-8.2‰,振幅达3.8‰。早全新世10.13~10.9 ka B.P.时段... 详细信息

基于豫西老母洞LM2石笋8个高精度230Th年龄,449个氧碳同位素,建立了达十年际分辨率的8.2~10.9 ka B.P.亚洲季风变化的δ18O记录序列。老母洞石笋δ18O值最为偏负达-12.0‰,最偏正为-8.2‰,振幅达3.8‰。早全新世10.13~10.9 ka B.P.时段内,河南西部老母洞石笋和东石崖石笋,陕西九仙洞C996-2石笋δ18O曲线揭示该时段内季风稳定,而中国南方的衙门洞石笋、三宝洞石笋和极地冰芯GRIP记录揭示该时段季风逐渐增强;同时季风达到顶峰的时期也不相同,进一步说明中国南北方早全新世10.13~10.9 ka B.P.时段季风演变过程的差异,可能与中国南北方气候的响应机制有关。从早全新世平均分辨率10年的LM2石笋记录中识别出8.2 ka,9.5 ka,10.2 ka和10.9 ka显著弱季风事件,尤其是8.2 ka和9.5 ka事件。对比分析老母洞与已发表的高分辨率石笋δ18O记录发现:石笋所揭示的某些冷事件发生时间在亚洲季风区存在差异,主要表现在事件内部变化特征及趋势上。LM2石笋δ18O曲线并没有明显记录9.3 ka弱季风事件,而是在9.3~9.6 ka B.P.左右记录了一个弱季风事件,与DSY09(2009)、Y1、HS-4记录相似,表明在该时段内存在季风的减弱事件,但是氧同位素传输的复杂性,使其在南北方表现不同。此外,在LM2石笋δ18O的8.2 ka B.P.开始时段,氧同位素曲线阶段性下降,且变幅达3‰,与Zhang等研究万象洞石笋提出的"中国8 200阶段"吻合,表明中国北方地区的8.2 ka事件是阶段性的事件,而南方的石笋氧同位素记录揭示的8.2 ka事件并未表现出阶段性特征,其原因有待于更多北方高精度石笋记录来进一步研究。LM2石笋氧同位素记录进行功率谱分析发现:在短尺度上季风变化与太阳活动密切相关,这与近年来对早全新世极端气候变化研究的驱动机制是一致的,早全新世亚洲季风的演化与太阳活动变化引起的太阳辐射能量的变化和北半球高纬气候的变化状况有关。

关键词：石笋亚洲季风 δ18O 弱季风事件太阳活动老母洞

豫西鸡冠洞不同尺度滴水水化学分析及对区域极端干旱的响应

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自然资源学报 2017年第10期32卷 1784-1796页

作者：梁沙杨琰张娜孙喆张萍田宁张志钦岩溶环境重庆市重点实验室西南大学地理科学学院重庆400715 国土资源部岩溶生态环境-重庆南川野外基地重庆408435 河南省鸡冠洞风景名胜区管理处河南栾川471500

论文对自2009年10月到2015年12月豫西鸡冠洞两处滴水:鲤鱼戏水(LYXS)和天宫冰灯(TGBD)进行了连续定点监测及取样分析,并结合2015年8月4—6日对其进行的暴雨监测,从不同时间尺度上分析了滴水的滴速、pH值、HCO_3^-、电导率、Ca^(2+)、Mg^... 详细信息

论文对自2009年10月到2015年12月豫西鸡冠洞两处滴水:鲤鱼戏水(LYXS)和天宫冰灯(TGBD)进行了连续定点监测及取样分析,并结合2015年8月4—6日对其进行的暴雨监测,从不同时间尺度上分析了滴水的滴速、pH值、HCO_3^-、电导率、Ca^(2+)、Mg^(2+)、Ba^(2+)、Sr^(2+)、元素比值等指标的变化特征及其与降水的关系。结果表明:1)年际尺度上,鸡冠洞滴水的水化学特征响应ENSO循环引起的多雨年与干旱年降水的变化,其主要受控于土壤CO_2的溶解、上覆物质的淋滤、先期沉积作用(PCP)的强弱;2)季节尺度上,滴水受岩溶水运移路径、淋滤作用、水-岩反应时间及先期沉积作用等因素综合影响表现出明显的季节变化特征;3)在单场降雨尺度上,滴水的水化学特征都不同程度表现出随滴率的变化而变化的趋势,主要受到岩溶水的运移路径、活塞效应、稀释作用等因素影响,而与水-岩反应时间关系不大;4)受到2013年区域极端干旱后"老水"的滞留与2014年新降水的稀释作用影响,其滴水水化学指标的极端值出现在降水量有所回升的2014年。

关键词：鸡冠洞滴水水化学指标不同时间尺度区域极端干旱