淺析鈣華在第四紀(jì)研究中的應(yīng)用

摘 要：鈣化在第四紀(jì)中的研究對氣候、環(huán)境、和生態(tài)建設(shè)有著極大的社會意義，需要對成因、分布、分類、古氣候等做進(jìn)一步研究，且能提供絕對的沉積年代和沉積時的地質(zhì)與環(huán)境信息。就研究現(xiàn)狀的了解，本文對鈣華的分布、分類等問題作出解釋。淺析鈣華在第四紀(jì)研究中的應(yīng)用，主要從鈣華定年、鈣華在古氣候環(huán)境中的應(yīng)用、在區(qū)域地貌演化中的應(yīng)用、在區(qū)域構(gòu)造和地?zé)嵫莼械膽?yīng)用、在地質(zhì)考古中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：鈣華;古氣候;構(gòu)造活動;熱成因;第四紀(jì)

1 引言

鈣華，又稱石灰華，是一種主要由碳酸鈣礦物（方解石、文石）組成的沉積物，廣泛分布于陸地環(huán)境中。內(nèi)外成因的變化導(dǎo)致鈣化對環(huán)境研究具有非常高的價值。而由于能夠提供絕對的沉積年代和記錄沉積時的氣候環(huán)境信息，鈣華被用來作為一種重建第四紀(jì)氣候環(huán)境演化的重要檔案。一般地，鈣華的沉積速率較快，且對地表氣候環(huán)境變化敏感，故可以記錄高分辨率（可達(dá)年、季尺度）的氣候環(huán)境變化信息，從而有揭露短時間尺度和極端氣候環(huán)境事件的潛力。鈣華廣泛分布于陸地環(huán)境中，且能夠提供絕對的沉積年代（如鈾系測年）等和記錄沉積時的地質(zhì)與環(huán)境信息，被廣泛應(yīng)用于第四紀(jì)研究中。對于研究鈣化在古氣候重建、區(qū)域地貌演化、構(gòu)造和地?zé)峄顒右约翱脊诺染哂袠O大的研究價值和社會貢獻(xiàn)意義。

2 研究現(xiàn)狀

近年來國家的環(huán)境與治理方面做出戰(zhàn)略要求，一帶一路等國家戰(zhàn)略都需要地球科學(xué)這門學(xué)科作為支撐基礎(chǔ)，過去30年國內(nèi)外科學(xué)家已經(jīng)對鈣華的好多關(guān)于古氣候和成因分類、我國的分布等做出大量研究，但是對熱成因和古氣候方面還是缺乏研究和細(xì)分。近年來，人類活動和人為因素加劇地球溫室氣候、導(dǎo)致鈣化迅速惡化（四川黃龍，九寨溝，廣西 桂林等）迫切需要鈣華的加量研究。對于他的沉積機(jī)制、分類、成因等需要進(jìn)一步研究，對于熱成因鈣華的古氣候環(huán)境意義能否記錄地上的氣候信號受到了很大爭議，鈣華指標(biāo)解譯存在問題，由于鈣華沉積開放的地表環(huán)境下，其中沉積機(jī)制較為復(fù)雜，準(zhǔn)確提取記錄沉積物中的古氣候環(huán)境變化信息變得尤為困難。需要進(jìn)一步對鈣華沉積速率、穩(wěn)定碳同位素等于古氣候于氣候的關(guān)系進(jìn)行試驗觀測和研究。鈣華的沉積形態(tài)和巖相結(jié)構(gòu)多樣等都需要進(jìn)一步研究。

3 鈣華成因、分類、分布

根據(jù)沉積水體和沉積模式不同，Pedley將鈣華分為泉水鈣華、河流障鈣華、湖泊鈣華和沼澤鈣華等幾種。根據(jù)沉積水體中CO2來源不同，Pentecost將鈣華分為大氣成因（tufa）和熱成因鈣華（travertine）兩大類。基本特征：其中大氣成因鈣華的沉積速率較低、孔隙度高，通常含有豐富的大型、微型植物和無脊椎動物殘體;而熱成因鈣華通常具有較高的沉積速率，常形成較好的層狀結(jié)構(gòu)，其巖相結(jié)構(gòu)以物理化學(xué)和微生物成因結(jié)晶為主，通常缺乏原地的大型植物和動物殘骸。由于沉積熱成因鈣華的泉水并非都是熱水，劉再華等人也將大氣成因類和熱成因類鈣華分別稱之為表生鈣華和內(nèi)生鈣華。

鈣華主要分布在有大量降水和年均溫度較高的石灰?guī)r地區(qū)。對于世界而言，如干旱地區(qū)埃及西部沙漠地區(qū)和埃塞爾布亞高原，熱成因分布在構(gòu)造活動強烈的地區(qū)，如意大利中部和土耳其西部的伸展構(gòu)造活動帶或火山活動區(qū)（美國黃石公園）。對于我國而言，大氣成因主要出現(xiàn)在溫暖濕潤的南方地區(qū)，如廣西、貴州、四川黃龍和九寨溝、云南等地，而在寒冷和干旱地區(qū)較少;熱成因鈣華出現(xiàn)在構(gòu)造活動強烈的地區(qū)，如青藏高原、滇西和川西等地。

4 鈣華在第四紀(jì)研究中的應(yīng)用

4.1 鈣華定年

鈣化能夠通過鈾系不平衡測年技術(shù)獲得絕對的年齡，鈾-釷（U-Th）測年法可以覆蓋晚第四紀(jì)的大部分時段，測年上限可達(dá)距今60多萬年，而鈾-鉛（U-Pb）法可以對新近紀(jì)鈣化進(jìn)行定年，可以研究鈣化本身或內(nèi)含的有機(jī)物進(jìn)行14C測年，或混入鈣華里的碎屑石英或長石顆粒進(jìn)行光釋光（OLS）測年。其他方法，有熱釋光（TL）電子自旋共振（ESR）以及氨基酸外消旋化分析等。

4.2 鈣華能揭示區(qū)域構(gòu)造和地?zé)峄顒託v史

由于地球深部斷裂直接誘發(fā)或控制了地下熱水的補給、循環(huán)和上升，所以熱成因鈣華的形成與斷裂和地震活動也具有密切關(guān)系，其沉積地點可以用來識別活動的或有潛在危險的斷裂、地震帶。許多研究發(fā)現(xiàn)裂隙-山脊型熱成因鈣華定年為地質(zhì)學(xué)家們提供了許多盆地張性斷裂的構(gòu)造活動特征及運動學(xué)方面的信息。

4.3 鈣華在地質(zhì)考古中的應(yīng)用

泉水吸引是古人尋找水源的方法之一，且溫泉能夠為寒冷氣候條件下古人類們提供取暖條件來抵御嚴(yán)寒。因此，鈣華中或附近經(jīng)常有考古遺存或其他人類活動痕跡的發(fā)現(xiàn)。

4.4 鈣華在古氣候環(huán)境中的應(yīng)用

氣候?qū)︹}華的形成速度和形態(tài)具有重要的作用，受局部環(huán)境氣候的影響，不同的地區(qū)鈣華沉積模式也不盡相同，特別是溫度對鈣華的形成有直接的影響。利用一些氣候環(huán)境替代指標(biāo)可以對鈣華蘊藏的古環(huán)境與古氣候信息進(jìn)行解譯，從而推斷過去環(huán)境變遷。也可以利用鈣華碳氧穩(wěn)定同位素的古環(huán)境與古氣候信息能夠直接反映地表的環(huán)境變化。鈣華微層的巖性、厚度、顏色、物質(zhì)組成都可以是古環(huán)境變化的指標(biāo)。其中微層的厚度、顏色對沉積環(huán)境很敏感，是氣候冷、暖變化的表征。鈣華中有機(jī)碳含量也可以指示生態(tài)環(huán)境的變化。

4.5 鈣華在區(qū)域地貌演化中的應(yīng)用

鈣華能夠提供絕對年代，且與氣候環(huán)境具有密切關(guān)系，使其成為研究地表過程和地貌演化的一個重要工具.較快的沉積和固結(jié)成巖使得鈣華常常在不同的陸地環(huán)境（如坡地、河流和湖泊等）中相對保存較好，故而在揭露區(qū)域地表過程和地貌長期演化歷史方面具有很大潛力.一些河流系統(tǒng)，如匈牙利多瑙河、西班牙Tagus河、意大利Valdelsa河谷中的鈣華研究都發(fā)現(xiàn)，鈣華保存在不同的河流階地表面，能夠用來揭示千年和軌道時間尺度上的河流侵蝕和地貌演化歷史。

5 結(jié)語

鈣華對于氣候環(huán)境演化有極大的意義和研究價值。且能提供絕對的沉積年代和沉積時的氣候環(huán)境信息?；阝}華的研究現(xiàn)狀存在爭議，對鈣華的分布、成因、分類等問題做出解釋。淺析鈣華在第四紀(jì)研究中的應(yīng)用?；谀壳扳}華在第四紀(jì)研究中的應(yīng)用還較少，尤其是鈣華對古氣候環(huán)境變化的指示意義，且我國鈣華分布廣泛，其中蘊藏的豐富的地質(zhì)、地貌、氣候和環(huán)境信息有待進(jìn)一步探索.

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作者簡介

趙新濤（1995-），男，漢族，陜西，在讀研究生，構(gòu)造地質(zhì)學(xué)，成都理工大學(xué)。