纹层发育的石笋是进行高分辨率古气候重建的重要材料。Chulerasim洞位于印度境内的喜马拉雅山下,洞内石笋发育有清晰的纹层,印度科学家曾经利用石笋的氧、碳同位素组成重建了当地最近300年来的古气候演化。但是,由于他们没有对石笋的矿物成分进行系统研究,因此有关石笋的矿物构成和微层的显层机理都还不清楚。
地质地球所新生代地质与环境研究室的博士后段武辉等人利用X射线粉晶衍射法(XRD)分析了石笋的矿物构成,利用扫描电子显微镜(SEM)分析了石笋微层的显层机理。他们的研究表明:(1)该石笋的矿物构成为文石,从而纠正了印度同行认为矿物构成为方解石的错误;(2)该石笋的微层是由致密亚层和疏松亚层互层形成的。其中,致密亚层由长柱状文石沿着长生长轴呈束状平行排列构成,晶体间空隙少,结构致密;而疏松亚层的矿物构成为针状、纤维状和簇状文石交织排列形成,尺寸差异较大的矿物颗粒杂乱无章地堆积在一起,因此矿物之间的空隙很大,结构疏松。晶体间可以看到有溶蚀痕迹,说明致密亚层和疏松亚层不是连续生长的,可能出现了季节性的沉积间断。
该研究揭示出开展石笋古气候研究工作,洞穴监测非常重要,它可以显示致密亚层何时以及如何形成。该研究结果近期发表在国际第四纪研究SCI期刊Quaternary International(Duan et al. Mineral composition and structure of the stalagmite laminae from Chulerasim cave, Indian Himalaya, and the significance for palaeoclimatic reconstruction. Quaternary International, 2013, 298: 93-97)。
附图 印度Chulerasim 洞石笋微层的矿物构成和晶体形态
A、印度Chulerasim 洞石笋剖面的扫描图片;B、石笋微层的扫描电镜图片,其中箭头指示生长轴方向;C、图B中虚线框“c”部位的扫描电镜图像;D、图B中虚线框“d”部位的扫描电镜图像;E、图B中虚线框“e”部位的扫描电镜图像。
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