发表于：2007/11/29 20:49:00
#0楼
中科院地质所科研人员进驻北京溶洞观测石笋———
“有一个美丽的传说，精美的石头会唱歌——”一首经典的老歌曾这样唱道。不过，现实世界，石头是不会唱歌的，但却可能“说话”，比如溶洞中的某些石笋，它可能像树轮一样告诉你它的年龄，还可以记录所在地区千万年以来的气候变化。
这绝不是空想。最近，在北方有7000年历史的一个天然大溶洞——北京房山石花洞中，中国科学院地质与地球物理所建立了一个岩溶沉积与古气候观测站，希望寻找到能记录北京5000年以来气温变化的石笋。
科研人员切开石笋，发现生长层像树木年轮一样清晰的石笋，这就是优质的“天然温度记录器”温度记录仪
上世纪80年代，著名的第四纪地质学家和环境地质学家刘东生院士开始注意到洞穴沉积物对古气候研究的价值。
1995年，正在中国科学院地质与地球物理研究所攻读博士后的谭明与其他一些地质专家在北京石花洞的第3层、离地面150多米深的过道边、非景点的一堆洞穴崩塌物上，取到一根将近20厘米高、顶面湿润尚有滴水的圆柱体石笋。
当他们把石笋切开并磨制好薄片后，在显微镜下用普通透射光观察，想不到出现在眼前的竟然是如同树木年轮一样清晰的生长层，这些生长层的厚度大约为几微米到几十微米不等。按照这样一个序列数下来，他们发现，这个石笋已经形成了2600多层，表明这个石笋的年龄已经有2600多年了。
谭明等人借鉴了树轮气候学的研究思路，找到了一套正确的层厚量测和数学统计的方法，发现在石花洞一带，夏季的温度信号，通过土壤二氧化碳的放大作用，被记录下来。正是因为这样，这个石笋主要记录的是北京地区夏季（5月到8月）的温度变化情况。
经测算，他们发现这块石笋生成于公元前665年，截止到石笋被发现的石花洞开放时的1985年，这个石笋准确记录了北京2650年的气温变化状况。
这个石笋之所以能被确定可以用来测定北京的温度变化，是因为石笋形成和空气及土壤中的二氧化碳密切相关。
中国科学院地质与地球物理所蔡炳贵博士告诉记者，某一个地方的大气降水，渗到土壤里面，会与其中的二氧化碳反应，形成一种弱酸性的溶液——碳酸氢，这些碳酸氢再与积岩里边的一部分碳酸钙发生反应，溶解成碳酸氢钙溶液，溶液通过洞穴上边的裂隙，渗透到洞内，并从洞顶往下滴水。
在石笋的形成过程中，二氧化碳起着至关重要的作用。并不是滴水越多，它的沉积物就越多，还得看其中钙的饱和度，它过饱和了，滴下来才会沉积，否则滴下来只会溶解掉。就像一般的水，当它滴在灰岩上时，只能把灰岩溶蚀掉，这就不是“滴水成石（笋）”，而是“滴水穿石”了。
二氧化碳在土壤中含量的多少直接影响到石笋的形成及生长速率，而影响土壤中二氧化碳含量的，又是温度，降水等气候因素，因此人们可以用一定的数学转换模式，从石笋生长层厚度的变化反过来推断出外界气候的变化。
科研人员还把这部分的石笋记录的温度信号与现在气象站的记录资料对比，发现二者是重合的。
不过1985年，石花洞对游人开放后，游客的增加改变了空气中二氧化碳浓度，所以此后的数据是不能用的。
五千年间，北京气温经历了明显的冷暖交替
从石笋反映出的温度变化曲线来看，历史上北京气温在不同的时期，呈现出明显的冷暖交替特征，而现在正处于较为温暖的时期。
战国中期、两汉、隋至盛唐、宋至元代及清朝晚期以来，北京地区比较温暖；春秋中期、战国后期至西汉前期、南北朝、中唐至五代、明至清朝前期，北京地区较为寒冷。另外，自1600年以来，北京地区的气温一直呈现上升趋势，现在也正处于较为温暖的时候。
“有一个美丽的传说，精美的石头会唱歌——”一首经典的老歌曾这样唱道。不过，现实世界，石头是不会唱歌的，但却可能“说话”，比如溶洞中的某些石笋，它可能像树轮一样告诉你它的年龄，还可以记录所在地区千万年以来的气候变化。
这绝不是空想。最近，在北方有7000年历史的一个天然大溶洞——北京房山石花洞中，中国科学院地质与地球物理所建立了一个岩溶沉积与古气候观测站，希望寻找到能记录北京5000年以来气温变化的石笋。
科研人员切开石笋，发现生长层像树木年轮一样清晰的石笋，这就是优质的“天然温度记录器”温度记录仪
上世纪80年代，著名的第四纪地质学家和环境地质学家刘东生院士开始注意到洞穴沉积物对古气候研究的价值。
1995年，正在中国科学院地质与地球物理研究所攻读博士后的谭明与其他一些地质专家在北京石花洞的第3层、离地面150多米深的过道边、非景点的一堆洞穴崩塌物上，取到一根将近20厘米高、顶面湿润尚有滴水的圆柱体石笋。
当他们把石笋切开并磨制好薄片后，在显微镜下用普通透射光观察，想不到出现在眼前的竟然是如同树木年轮一样清晰的生长层，这些生长层的厚度大约为几微米到几十微米不等。按照这样一个序列数下来，他们发现，这个石笋已经形成了2600多层，表明这个石笋的年龄已经有2600多年了。
谭明等人借鉴了树轮气候学的研究思路，找到了一套正确的层厚量测和数学统计的方法，发现在石花洞一带，夏季的温度信号，通过土壤二氧化碳的放大作用，被记录下来。正是因为这样，这个石笋主要记录的是北京地区夏季（5月到8月）的温度变化情况。
经测算，他们发现这块石笋生成于公元前665年，截止到石笋被发现的石花洞开放时的1985年，这个石笋准确记录了北京2650年的气温变化状况。
这个石笋之所以能被确定可以用来测定北京的温度变化，是因为石笋形成和空气及土壤中的二氧化碳密切相关。
中国科学院地质与地球物理所蔡炳贵博士告诉记者，某一个地方的大气降水，渗到土壤里面，会与其中的二氧化碳反应，形成一种弱酸性的溶液——碳酸氢，这些碳酸氢再与积岩里边的一部分碳酸钙发生反应，溶解成碳酸氢钙溶液，溶液通过洞穴上边的裂隙，渗透到洞内，并从洞顶往下滴水。
在石笋的形成过程中，二氧化碳起着至关重要的作用。并不是滴水越多，它的沉积物就越多，还得看其中钙的饱和度，它过饱和了，滴下来才会沉积，否则滴下来只会溶解掉。就像一般的水，当它滴在灰岩上时，只能把灰岩溶蚀掉，这就不是“滴水成石（笋）”，而是“滴水穿石”了。
二氧化碳在土壤中含量的多少直接影响到石笋的形成及生长速率，而影响土壤中二氧化碳含量的，又是温度，降水等气候因素，因此人们可以用一定的数学转换模式，从石笋生长层厚度的变化反过来推断出外界气候的变化。
科研人员还把这部分的石笋记录的温度信号与现在气象站的记录资料对比，发现二者是重合的。
不过1985年，石花洞对游人开放后，游客的增加改变了空气中二氧化碳浓度，所以此后的数据是不能用的。
五千年间，北京气温经历了明显的冷暖交替
从石笋反映出的温度变化曲线来看，历史上北京气温在不同的时期，呈现出明显的冷暖交替特征，而现在正处于较为温暖的时期。
战国中期、两汉、隋至盛唐、宋至元代及清朝晚期以来，北京地区比较温暖；春秋中期、战国后期至西汉前期、南北朝、中唐至五代、明至清朝前期，北京地区较为寒冷。另外，自1600年以来，北京地区的气温一直呈现上升趋势，现在也正处于较为温暖的时候。