渝东南近100年石笋灰度变化及气候环境意义

以采自重庆市酉阳自治县天坑洞的石笋TK22-1为研究对象,利用~(230)Th测年、~(210)Pb测年和石笋纹层等计年法建立了近100年来高分辨率、精确定年的石笋灰度序列,并与器测气象资料对比,重建了渝东南近100年的气候环境变化历史,进一步明确石笋灰度指示的气候环境意义。研究结果显示,石笋TK22-1灰度值与当地年平均温度呈显著的正相关关系,与年平均湿度、降雨天数呈显著的反相关关系,这表明温度和湿度等气候条件是驱动石笋灰度值变化的主要因素。渝东南岩溶槽谷区属于生态环境脆弱区,薄层土壤对降水的储存能力较弱,水分是主导土壤湿度变化的主要因素之一。当降水量和地表湿度较大时,雨水在土壤中滞留时间较少、下渗速度加快,水岩作用减弱,土壤水中溶解的有机质和杂质浓度降低,最终在石笋表面结晶出较为纯净的方解石矿物,进而使石笋灰度值降低;反之亦然。当温度较高时地表蒸发量较大,地表及土壤中湿度较小,水在土壤和石灰岩地层中滞留时间长,土壤中有机质和CO_2的释放量增加,洞穴滴水中有机质和杂质浓度升高,导致石笋中方解石结构疏松、杂质较多,石笋灰度值较高;反之亦然。重庆东南岩溶槽谷区近100年期间的干旱事件与石笋TK22-1灰度序列有较好的对应关系,干旱事件发生的年代对应着石笋灰度峰值,即当地降水减少,发生伏旱时,石笋灰度值升高,进一步表明土壤湿度和水岩作用是影响石笋灰度值变化的主要因素。