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洞穴滴水有机质在石笋中记录的现代过程观测：古环境重建的启示

1、第四纪地质与全球变化 > 专题1：石笋记录与洞穴监测

石笋有机物因其蕴含着洞穴上覆土壤、植被等信息，已被广泛应用于石笋古环境重建中。然而，在土壤-洞穴滴水-石笋运输、记录过程中，有机物会经历复杂的理化和生物作用，导致石笋中的有机替代指标的解译存在很大的不确定性，需要通过长期的洞穴现代过程监测来校正石笋有机质蕴含的古气候、古环境信息。以往的洞穴监测都强调有机质从土壤到洞穴滴水的运输过程，忽视了有机质从滴水到石笋的记录过程，因而对石笋有机质响应气候和环境变化的机制还缺少系统的认识。本项目将选取湖北清江和尚洞一长年滴水点D5的滴水及其哺育的石笋碳酸盐开展洞穴现代过程监测，调查有机质在水-岩相互作用过程中的分配系数（Kd），探讨其与洞内环境因子以及沉积碳酸盐晶体的沉积特征之间的相互关系，揭示有机质分配系数的主要控制因素。监测结果表明温度、滴水速率、沉积速率都对NOM的分配系数（KdNOM）有一定的贡献；但这些因素都只是表征现象；其内在因素可能是矿物的比表面积（SSA）控制有机质在石笋碳酸盐表面的吸附量。温度有利于矿物晶体的生长，而滴水速率可能起着抑制矿物晶体生长的作用；因此温度和滴水速率一起控制碳酸盐晶体的比表面积。我们也通过对比不同气候带滴水以及对应石笋有机质的季节性分布特征得到，对于生长速率有着明显季节性分异的石笋，生长速率可能是控制石笋有机质季节性分布的一个重要因素，生长速率的实质是与碳酸盐的比表面积有关；而不是由滴水有机质的季节性分布决定石笋有机质季节性分布的。