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西南大學(xué)研究發(fā)現(xiàn)石筍記錄第四紀氣候變化

2009年，李廷勇在喀斯特地貌明顯的金佛山羊口洞，發(fā)現(xiàn)鈾濃度極高的石筍?！巴ㄟ^鈾含量衰變的規(guī)律，可以測算出石筍的‘年齡’?！崩钔⒂抡f，羊口洞罕見的高鈾濃度石筍，為獲取準確的地質(zhì)年代奠定了基礎(chǔ)。

此后7年，李廷勇帶領(lǐng)團隊陸續(xù)從洞穴收集倒塌的石筍樣本，并與國內(nèi)外多所高校開展合作，最終通過放射性衰變序列的方法，精確測定其中一段石筍沉積于距今5.8至7.9萬年間。此外，團隊通過該石筍高分辨率的氧18同位素比值變化的記錄，精確重建了距今5.8至7.9萬年之間亞洲夏季風(fēng)變化的歷史。

“在亞洲季風(fēng)區(qū)，夏天的降水都由夏季風(fēng)帶來。此次我們發(fā)現(xiàn)亞洲夏季風(fēng)變化不僅受北半球高緯度地區(qū)氣候變化的影響，還受到熱帶海洋以及南半球氣候的影響?！崩钔⒂陆榻B，在全球氣候變暖的情況下，各種極端天氣頻發(fā)，未來需要分析地球氣候系統(tǒng)本身的變化規(guī)律，然后綜合人類活動的影響作出氣候預(yù)測。該石筍的研究成果，為一系列氣候突變事件的準確標(biāo)定提供了參考，對今后分析環(huán)境變化、建立預(yù)測參考模型，都有很重要的意義。

為預(yù)測未來的氣候變化提供重要參考

通過洞穴中發(fā)現(xiàn)的一顆石筍，就能為了解古氣候變化和預(yù)測未來氣候變化提供重要參考，這聽起來有些神奇。然而這就是西安交通大學(xué)全球環(huán)境變化研究院程海教授帶領(lǐng)他的團隊所做的科研項目，該項目的論文《過去64萬年的亞洲季風(fēng)記錄和冰期終止》在2016年發(fā)表于國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）上，引起了國際的關(guān)注。

據(jù)程海教授介紹，亞洲季風(fēng)的變化規(guī)律、趨勢及其與全球氣候變化的聯(lián)系一直是備受關(guān)注的科學(xué)問題和研究熱點。該項研究基于在中國中部神農(nóng)架三寶洞內(nèi)獲得的洞穴石筍樣品，利用西安交通大學(xué)同位素實驗室擁有的全球領(lǐng)先水平的鈾系測年技術(shù)，將亞洲季風(fēng)的洞穴石筍氧同位素記錄延伸至過去640,000年（從過去的37萬年拓展到64萬年）。研究所獲得的洞穴石筍氧同位素記錄是全球最長尺度高精度高分辨率的亞洲季風(fēng)石筍記錄，覆蓋了過去7次主要冰期結(jié)束期。該記錄具有全球可比對性，對研究亞洲季風(fēng)與全球氣候變化的聯(lián)系及驅(qū)動因素具有重要意義。該項目的研究成果為預(yù)測未來的氣候變化提供了重要參考。 2100433B

除了特別干旱的年份，洞頂不再往下滴水外，石筍一般每年都會生長。隨著季節(jié)的變化，洞頂?shù)蜗碌乃锩婧奈镔|(zhì)成分不同，這樣一來，與樹木形成的樹輪一樣，石筍也會形成自己的年輪，通過年輪還可以數(shù)出石筍的年齡。許多石筍是很久之前形成的，后拉由于沒有滴水就不再生長，成為“死掉”的石筍，而研究人員有辦法準確的測出這些石筍生長的年代。

隨著氣候的變化，石筍石灰質(zhì)中含有的物質(zhì)也會變化，科學(xué)家測定這些物質(zhì)的變化，可以復(fù)原過去的氣候變化情況。中國有許多石灰?guī)r洞穴，其中生長了大量的石筍，成為古氣候研究的重要材料。比如貴州的董歌洞、南京的葫蘆洞以及甘肅的萬象洞等，都是利用石筍研究古氣候的風(fēng)水寶地。世界各地的科學(xué)家都在研究這些石筍，由于可以準確的定年，石筍也被認為可鞥成為深海沉淀物、冰芯和黃土之后的又一古氣候研究支柱材料。

石筍是碳酸鈣遇到溶有二氧化碳的水時，會反應(yīng)生成溶解性較大的碳酸氫鈣；溶有碳酸氫鈣的水遇熱或當(dāng)壓強突然變小時，溶解在水里的碳酸氫鈣就會分解，重新生成碳酸鈣沉積下來，同時放出二氧化碳。洞頂?shù)乃诼蛳聺B漏時，水中的碳酸氫鈣發(fā)生上述反應(yīng)，有的沉積在洞頂，有的沉積在洞底，日久天長洞頂?shù)男纬墒娙?，洞底的形成石筍。

還有是因為由于地殼不斷運動，海水退去，出現(xiàn)了綿延不斷的喀斯特巖溶地貌石灰?guī)r山峰。這些露出來的石山，長期受雨水風(fēng)霜沖刷，頂部變成刀山劍石狀了。石峰底座，由于地史時期地下水的長期溶蝕，河水的長期沖擊，漸漸地形成了溶洞。溶洞繼續(xù)被溶蝕擴大，而溶于水中的石灰?guī)r溶液，從洞頂往下滴，甚至往下流，促進二氧化碳進一步擴散，同時溶液受蒸發(fā)作用，形成飽和，剩余的碳酸氫鈣沉淀，就形成了自下而上生長的石筍。石鐘乳的形成，同石筍形成的過程是一樣的。只不過石鐘乳從上往下長就是了。那些頂天立地的“靈芝柱”，就是石筍和石鐘乳對接起來之后形成的。據(jù)說，石筍和石鐘乳，每百年才長高一厘米，長1米，就是10000年了。在地上長成一個尖錐體，很像竹筍，故名石筍。

石筍是由于含碳酸的水不斷點滴到一處，碳酸鈣沉淀而形成的?？梢杂胁煌男螤睿蔚牧髁?、滴水的高度以及地面的狀況均會影響石筍的形狀。

石筍水滴內(nèi)的物質(zhì)

假如滴水和里面含的礦物質(zhì)均勻的話會形成比較細長，粗細均勻的石筍，它們可以以均勻的直徑達到數(shù)米的高度。

石筍水滴的流量

假如滴水比較強，而且是來自滲入洞里的雨水的話那么會形成圓錐狀的石筍，它們在根部可以達數(shù)米直徑。

石筍滴水高度

滴水高度會影響石筍頂部的形狀。高度小的話石筍的頂是圓的，高度越大它越平，在極限狀態(tài)下甚至可能是凹的。

石筍指在溶洞中直立在洞底的尖錐體。

石筍是由飽含著碳酸鈣的水通過洞頂?shù)牧严痘驈溺娙槭系沃炼吹?，一方面由于水分蒸發(fā)，另一方面，由于在洞穴里有時溫度較高，水溶解CO2的量減小，所以，鈣質(zhì)析出，沉積在洞底而形成的。日積月累就會自下向上生長的是石筍，從上往下生長的是石鐘乳。石筍形如竹筍出土，自下向上生長。石筍與鐘乳石成長緩慢，一萬年約長高一米。

文物歷史

《板橋題畫竹石》曰：十笏茅齋，一方天井，修竹數(shù)竿，石筍數(shù)尺。正是意園之外園天井寫照。石筍石，又稱白果石、松皮石，產(chǎn)于江西省上饒市玉山縣等地。該石外形修長直立，似竹筍狀，故名；質(zhì)地硬中帶軟，青灰色的細巖中沉積了一些卵石，尤如白果嵌在其中；色澤有青灰、淡灰綠、土紅、紫褐等；外表狀似松皮，往往三面已風(fēng)化，色澤、紋理亦更自然耐觀；在石料斷裂處常有尖銳的棱角；形狀以長者為佳，天然石筍石來源稀少，較為珍貴。 2100433B