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北京石花洞第四纪钟乳石剖面的年代学研究

中国地质 2007年第6期34卷 993-1002页

作者：吕金波赵树森李铁英汪训一李红春北京市地质调查研究院北京102206 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国地质科学院岩溶地质研究所广西桂林541004 美国南加州大学地质科学系 ca90089

北京石花洞位于房山花岗岩体边缘向形带的东北扬起端,与北京猿人遗址南北相望。地层为460Ma前形成的中奥陶统马家沟组石灰岩,洞穴大形态从25Ma前的上新世开始形成,洞内钟乳石从0.37Ma前的中更新世开始形成。在中国岩溶洞穴中,北京石花... 详细信息

北京石花洞位于房山花岗岩体边缘向形带的东北扬起端,与北京猿人遗址南北相望。地层为460Ma前形成的中奥陶统马家沟组石灰岩,洞穴大形态从25Ma前的上新世开始形成,洞内钟乳石从0.37Ma前的中更新世开始形成。在中国岩溶洞穴中,北京石花洞的层数最多,洞穴钟乳石种类齐全,裂隙渗透水沉积的石盾多、体积大,滴水沉积的石笋叠置关系明显,池水沉积的月奶石发育好,全新世石笋微层理发育清晰。该洞的大形态反映了北京西山新构造运动的期次,可以同华北地文期和永定河阶地对比,洞内钟乳石记录了中更新世以来北京西山古环境的变化,可以建立第四纪剖面,与周口店洞穴群碎屑沉积物剖面进行对比。钙板的铀系年龄为334.99～366.74ka,可定名钙板组。粗犷石笋的铀系年龄为169～235ka,粗犷石笋的电子自旋共振年龄为130～518ka,为中更新世沉积,可定名云水洞组。杆状石笋的铀系年龄为14.9±2.1～100.3±11.1ka,为晚更新世沉积,可定名石花洞组。在全新世石笋中,微层与微层之间存在厚约1μm的条带状纹线,是划分微层层数的标志,具有微层理的石笋14C年龄为为0.58～2.50ka,AMS14C年龄为为130±100～670±130a,可定名守备支洞组。

关键词：第四纪钟乳石剖面石笋微层理石笋叠置关系洞穴大形态北京石花洞

北京石花洞石笋微层层面有机物质的形成时间及机理初探

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第四纪研究 2005年第2期25卷 265-268页

作者：班凤梅潘根兴王新中南京农业大学农业资源与生态环境研究所中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

通过对北京石花洞滴水水溶性有机碳(DOC)近一个水文年的观测,发现不同点滴水DOC浓度均表现出明显的季节性变化, 7月中旬均有一个大的主峰出现。初步说明中国北方石笋微层的层面物质沉积于 7月雨季,主要来源于大的雨量对土壤中有机质的淋... 详细信息

通过对北京石花洞滴水水溶性有机碳(DOC)近一个水文年的观测,发现不同点滴水DOC浓度均表现出明显的季节性变化, 7月中旬均有一个大的主峰出现。初步说明中国北方石笋微层的层面物质沉积于 7月雨季,主要来源于大的雨量对土壤中有机质的淋溶;洞穴顶板较薄的滴水点在 5月和 8月有明显的DOC次峰,可能与石笋亚年层形成有关。

关键词：北京石花洞滴水水溶性有机碳石笋微层

北京石花洞石笋季节尺度地球化学旋回特征——以年层标定的纳米离子探针分析

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第四纪研究 2014年第6期34卷 1338-1339页

作者：谭明段武辉中国科学院地质与地球物理研究所新生代地质与环境重点实验室北京100029

北京石花洞石笋发育了典型的中国北方型石笋年层,年层层面具有双重光性,即在透光条件下表现为一阻光暗线,而在紫外光照射下表现为一发光亮线.研究表明,石笋年层层面的发光物质为有机质,通过洞穴观测,确认有机质（DOC）在雨季初期从土壤... 详细信息

北京石花洞石笋发育了典型的中国北方型石笋年层,年层层面具有双重光性,即在透光条件下表现为一阻光暗线,而在紫外光照射下表现为一发光亮线.研究表明,石笋年层层面的发光物质为有机质,通过洞穴观测,确认有机质（DOC）在雨季初期从土壤淋滤至石笋顶部沉积,而与之配合的是雨季碳酸钙沉积较少甚至不沉积,从而形成很薄的有机质发光条带.然而,石花洞石笋层面的发光亮线并不总是与阻光暗线位置重合,例如石笋TS9701,其发光亮线在两暗线之间也能单独出现,说明有机质（DOC）是透明的,并因此推测阻光物质（形成暗线）另有所属.曾经猜想暗色物质可能是粘土矿物,又因为粘土为含水硅酸盐矿物,所以我们曾经试图在雨季洞穴滴水中检出硅离子,但没有结果.高分辨高灵敏的原位分析仪器有可能解决这个疑问。

关键词：北京石花洞离子探针分析地球化学旋回石笋年层碳酸钙沉积发光物质纳米

北京石花洞“石花”的晶体结构、矿物组成及形态发育模拟分析

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中国岩溶 2008年第3期27卷 201-208页

作者：段武辉谭明喻学惠施光海中国科学院地质与地球物理研究所新生代地质与环境重点实验室北京100029 中国地质大学北京100083

以北京石花洞的石花为研究对象,将其分为基底、根部、冠部三个部分。通过实地观察监测、显微镜和扫描电镜观察、X射线粉晶衍射以及模拟石花生长实验,分析并确定石花的矿物组成,讨论其形成条件和造貌水动力特征,结果表明:(1)石花晶体呈... 详细信息

以北京石花洞的石花为研究对象,将其分为基底、根部、冠部三个部分。通过实地观察监测、显微镜和扫描电镜观察、X射线粉晶衍射以及模拟石花生长实验,分析并确定石花的矿物组成,讨论其形成条件和造貌水动力特征,结果表明:(1)石花晶体呈树枝状结构,其附生基底的矿物几乎全部为方解石,仅含极少微量的杂质;石花根部方解石含量>90%,文石及少量杂质含量石花冠部文石含量>90%,方解石及杂质含量石花整体而言,其矿物组成为文石含量>90%,方解石及杂质含量石花的环境条件为较封闭、气温稍低但较稳定、洞内湿度较低且气流扰动小。(3)形成石花的造貌水动力为来自基底内部渗出孔隙水的毛细作用。

关键词：石花矿物成分形成条件造貌水动力模拟实验北京石花洞

洞穴滴水地球化学的空间和时间变化及其控制因素——以北京石花洞为例

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第四纪研究 2005年第2期25卷 258-264页

作者：王新中班凤梅潘根兴南京农业大学农业资源与生态环境研究所中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

通过对北京石花洞滴水地球化学一个水文年的观测,揭示了洞穴滴水水文地球化学季节变化与外界气候变化的关系, 3个滴水点的滴率随降雨量的增加都有明显的变化,但不同滴水点滞后时间不同。滴水滴率、Mg2+和SO2-4 含量的季节变化数据显示,... 详细信息

通过对北京石花洞滴水地球化学一个水文年的观测,揭示了洞穴滴水水文地球化学季节变化与外界气候变化的关系, 3个滴水点的滴率随降雨量的增加都有明显的变化,但不同滴水点滞后时间不同。滴水滴率、Mg2+和SO2-4 含量的季节变化数据显示,雨季洞穴滴水主要来源于当季降水,但也存在岩层滞留水的混入。滴水中Mg/Ca比值存在明显季节变化,旱季较低而雨季较高,但在雨季初期出现较大的波动。分析洞穴上覆土壤和洞内裂隙土壤数据,认为雨季初期滴水中Mg/Ca比值的波动是由土壤中Mg2+的快速淋溶造成的,上覆土壤结构性质和组分变化均影响滴水地球化学特征。

关键词：北京石花洞洞穴滴水地球化学 Mg/Ca比值土壤

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北京石花洞岩溶学研究进展

城市地质 2014年第2期9卷 11-17页

作者：吕金波李铁英郑明存王东梅北京市地质调查研究院北京102206 北京市房山区石花洞风景区管委会北京102416 北京化工大学北京100029

全面介绍北京石花洞发现与研究的历史、取得的重大成果,以及在岩溶学研究领域所起的作用。石花洞位于北京西山,发现于明朝正统十一年,开发于20世纪80年代。岩溶学研究表明,石花洞洞层多(8层),石盾多(200多个),为世界罕见。在全国范围内... 详细信息

全面介绍北京石花洞发现与研究的历史、取得的重大成果,以及在岩溶学研究领域所起的作用。石花洞位于北京西山,发现于明朝正统十一年,开发于20世纪80年代。岩溶学研究表明,石花洞洞层多(8层),石盾多(200多个),为世界罕见。在全国范围内,首次发现月奶石,首次发现碳酸钙微层理,首次发现膜足硬肢马陆穴居动物。笔者从地质学、气象学和环境学全面研究了石花洞,测绘精度达到1︰200,进行了氡浓度研究。从溶蚀形态来看,石花洞8层溶洞展示北京西山的8次隆升;从沉积形态来看,石花洞中的粗犷石笋代表中更新世沉积,杆状石笋代表晚更新世沉积,微层理石笋代表全球转暖以来的全新世沉积,奠定了首次建立第四纪石笋剖面的基础。

关键词：多层溶洞石盾月奶石石笋微层理马陆北京石花洞

洞穴滴水化学过程及其动力学与上覆土壤驱动问题——以北京石花洞为例

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洞穴滴水化学过程及其动力学与上覆土壤驱动问题——以北京石花洞...

作者：王新中南京农业大学

学位级别：硕士

利用洞穴次生化学沉积物(主要为石笋)进行气候-环境重建工作已取得较大的进步。洞穴上覆土壤是石笋形成滴水动力学和水化学的重要控制因素之一,然而从土壤学角度对洞穴滴水地球化学过程的研究相对薄弱。本文选取北京石花洞为对象,... 详细信息

利用洞穴次生化学沉积物(主要为石笋)进行气候-环境重建工作已取得较大的进步。洞穴上覆土壤是石笋形成滴水动力学和水化学的重要控制因素之一,然而从土壤学角度对洞穴滴水地球化学过程的研究相对薄弱。本文选取北京石花洞为对象,从土壤学角度分析洞穴滴水水文学和元素地球化学特征,监测指标包括滴水滴率、水温、电导、固体溶解总量、pH、Ca、Mg、SO、HCO和水溶性有机碳(DOC)等,同时对洞穴环境指标洞穴温度、湿度、CO、降雨量也进行了监测。结果显示,虽然气候变化对洞穴滴水水文学和地球化学季节变化均有明显影响,不同滴水点的滴率随降雨量的增加有明显的变化,但不同滴水点滞后时间不同,与上覆土壤厚度、汇水面积和通道长短都有关系。同时,元素地球化学的季节变化结果表明,洞穴滴水主要来源于当季降水。夏季,大气环境温度上升,导致生物活动强烈,大气降雨在土壤中形成高CO分压的水,同时携带大量土壤中物质,形成裂隙水,最后沉积形成洞穴次生碳酸盐。主要研究结果如下: (1)洞穴上覆土壤影响洞穴滴水水动力和水化学。雨季降水可以通过土壤较大孔隙快速向下运移供应洞穴滴水,滴水滴率加快,不同滴点滞后时间不同;旱季土壤水处于不饱和状态运移速率减慢,滴水速率主要受渗流水的影响,部分滴点出现断流。土壤自身组分的季节淋溶也直接影响滴水化学组成,比如土壤中Ca,Mg和SO的淋溶引起滴水中该组分的明显增加。 (2)滴水中Ca含量在8～10月含量最高。滴水中高浓度的Ca含量为较快的沉积速率提供了物源的条件,石笋中较厚的“亮层”很可能主要形成于这一时期。北方土壤中Ca含量较高,夏季高温,微生物活动强烈,土壤中高浓度的CO溶于大气降水中,可以促进CaCO的溶解。 (3)雨季滴率对降雨的快速响应、滴水中Mg和SO的变化,都表明雨季滴水主要来源于当季降水。洞穴滴水地球化学观测数据表明,在雨季地表降水通过较大的孔隙以优先流的形式供应滴水,但不能排除有滞留水的混入,因此在利用洞穴沉积物包含的地球化学信息(同位素)进行高分辨率(年、季)气候重建时要考虑混合水的影响。 (4)北京石花洞洞穴温度基本恒定,没有较大波动,因此在洞穴条件下,温度引

关键词：北京石花洞洞穴滴水地球化学石笋微层水溶性有机质土壤

北京石花洞空气环境主要因子季节性变化特征研究

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中国岩溶 2011年第2期30卷 132-137页

作者：班凤梅蔡炳贵山西财经大学环境经济学院山西太原030006 国家地质实验测试中心北京100037

洞穴大气CO2浓度不仅是影响洞穴沉积物沉积（或者溶蚀）的重要因素之一,而且在旅游洞穴,它关系到沉积物景观的稳定性以及旅游环境的舒适性。本文通过对石花洞洞穴大气温度、湿度及CO2浓度近4个水文年的观测,结果表明：（1）洞穴温度在1... 详细信息

洞穴大气CO2浓度不仅是影响洞穴沉积物沉积（或者溶蚀）的重要因素之一,而且在旅游洞穴,它关系到沉积物景观的稳定性以及旅游环境的舒适性。本文通过对石花洞洞穴大气温度、湿度及CO2浓度近4个水文年的观测,结果表明：（1）洞穴温度在15℃上下波动,夏季约高1℃,主要与洞内外温差的季节性变化和旅游活动有关;（2）洞穴CO2浓度随着大气温度上升而缓慢升高,至每年的7月上旬雨季来临时,气温、降水及土壤中CO2大幅提高,降水溶解大量的土壤CO2并渗入洞穴中,导致洞穴CO2浓度迅速上升,8月观测到的最高浓度可达到4 334ppm,在雨季结束后,随着大气温度降低,CO2浓度缓慢下降,2月份平均值达到最低,为360~458 ppm。另外,在5月份和10月份的旅游黄金周,旅游人数的增加,洞穴CO2浓度异常增高。在进行洞穴管理与规划时,应综合考虑自然和人为因素对洞穴的影响。

关键词： CO2浓度季节性变化旅游活动北京石花洞

第四纪石笋剖面的初步建立——以北京石花洞为例

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地质调查与研究 2013年第1期36卷 63-70页

作者：吕金波李铁英汪训一赵树森李红春北京市地质调查研究院北京102206 中国地质科学院岩溶地质研究所广西桂林541004 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 美国南加州大学地质科学系 ca90089

北京石花洞位于房山花岗岩体边缘向形带的东北扬起端,与北京猿人遗址南北相望,地层均为奥陶系马家沟组石灰岩。洞内石笋记录了中更新世以来北京西山古环境的变化,可以建立第四纪石笋剖面。钙板的铀系年龄为334.99～366.74 ka,定名钙板组... 详细信息

北京石花洞位于房山花岗岩体边缘向形带的东北扬起端,与北京猿人遗址南北相望,地层均为奥陶系马家沟组石灰岩。洞内石笋记录了中更新世以来北京西山古环境的变化,可以建立第四纪石笋剖面。钙板的铀系年龄为334.99～366.74 ka,定名钙板组(Qp2g)。粗犷石笋的铀系年龄为169～235 ka,粗犷石笋的电子自旋共振年龄为130～518 ka,属中更新世沉积,定名云水洞组(Qp2y)。杆状石笋的铀系年龄为14.9±2.1～100.3±11.1 ka,属晚更新世沉积,定名石花洞组(Qp3sh)。在全新世石笋中,微层与微层之间存在厚约1μm的条带状纹线,是划分微层层数的标志,具有微层理的石笋14C年龄为0.58～2.50 ka,定名守备支洞组(Qhsh)。

关键词：第四纪石笋剖面石笋微层理石笋叠置关系北京石花洞