现代洞穴次生化学沉积物稳定碳同位素的生物量效应

本项目对贵州四个洞穴系统进行监测和采样，包括主要植物、土壤CO2、土壤水、基岩、泉水、滴水及其对应的沉积物，以了解洞穴渗流水无机碳同位素变化特征及其古气候意义，以及对比分析影响洞穴滴水及其沉积物氧同位素变化的因素。对样品进行了稳定碳同位素、各种离子浓度（Ca, Mg, Sr, SO4, Cl等）、氢氧同位素等测定。稳定碳同位素的结果显示，不同洞穴间、甚至同一洞穴不同滴水点间稳定碳同位素差异明显。凉风洞（LFC）滴水碳同位素是四个洞穴中最轻的，其上覆植被为原始森林（高大乔木），植被平均碳同位素最轻（–29.9‰）。在七星洞（QXC）和将军洞（JJC）中，不同滴水点间碳同位素值差异非常显著，分别达6.9‰和7.8‰。进一步分析表明，洞穴滴水无机碳同位素不仅受洞穴上覆植被生物量影响，还受水文地球化学过程控制。因此，如果不考虑上述诸多影响因素，精确的石笋碳同位素解译是难以保证的。另一方面，氢氧同位素的结果表明，滴水及其沉积物中氧同位素不仅受当地大气降水同位素控制，而且还不同程度地受蒸发作用、水文过程和水化学作用影响。具体地，四个洞穴中，氢氧同位素值的变化幅度从大气降水到土壤水，再到洞穴滴水逐渐降低，均质化过程非常明显。在某种条件下，洞穴次生化学沉积物氧同位素可用作高分辨率（季节，甚至月份）古气候变化研究，如LFC和QXC。然而，对于像JJC和犀牛洞（XNC），其可能就无法进行高分辨率的研究，最多也只能是年分辨率，特别是XNC。四个洞穴中次生沉积物中包裹体（水）的同位素组成与当地大气降水线（LMWL）之间的关系对评估当地气候和环境是有潜力的。