喀斯特洞穴滴水水文化学过程的时空变化及其环境指示——以贵州织金洞为例

洞穴水地球化学过程的研究对于洞穴内次生沉积物景观的发育有着重要的意义,2015年1-12月通过现场滴定测量和实验室仪器分析对贵州织金洞洞穴水的水化学指标进行了为期一个完整水文年的动态监测,采样时间均为每月26-28日.结果表明:(1)洞穴滴水滴率和Ca2+,Mg2+,Sr2+离子浓度均与降水量有很好的响应,但同时都表现出一定的滞后性,其中Mg2+,Sr2+离子所携带的气候信号较为持久,Ca2离子浓度在雨季波动较大.(2)滴水水化学性质在化学计量上总体符合石灰岩喀斯特地区的侵蚀方程,Ca2+/HCO3-的比值均在1/2上下波动;(3)滴水中的SIc和SId之间存在显著的正相关关系,滴水中的液相CO2分压[lgPCO2(water)]与pH值之间呈现出显著的负相关,体现了上覆土壤层中的高浓度CO2对洞穴滴水化学过程的重要影响.(4)滴水中的Mg/Ca与Sr/Ca比值在雨季到来后的曲线变化呈现出明显的同增同减性特征,证明CaCO3在未到达洞穴之前就已经在土壤层和基岩层中发生了优先沉积(PCP),致使运移到洞内的Ca2+离子浓度相对其他离子的升高程度小;(5)滴水中Mg/Ca比值与Sr/Ca比值都有较明显的季节变化,但是Sr/Ca比值季节滞后性明显,而Mg/Ca比值年际变化更具波动性,对外界降水变化响应较敏感.