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溶洞特有呼吸调节方式是钟乳石形成的控制器

 

溶洞特有的呼吸调节方式是钟乳石形成的控制器

    最近的研究结果表示,溶洞特有的呼吸调节方式是钟乳石形成的控制器,此项研究的发布,引起了对古代气候记录,尤其是降水量记录准确性的质疑。
    佛罗里达州立大学的研究者菲利普弗勒利克以及他的同事们在位于玛丽安娜的空心岭洞中,通过记录和测量溶洞内空气的氡的含量间接测算溶洞内的空气流量。他们发现冬天氡的水平较低,寒冷潮湿的空气在高压下灌入溶洞,冲走了洞内陈旧且含氡丰富的气体。同时,夏天滞留在溶洞内的气体阻碍了富含碳酸钙的水滴坠落。因为在反应过程中会释放出的二氧化碳,如果周围气体中二氧化碳的水平过高,跌落就会停止,菲利普弗勒利克说“如果洞穴不呼吸,石笋就不会产生。”而古代关于气候记录,尤其是降雨量的记录可能会有偏移,因为古时的记录的出发点是基于矿物质在全年都有沉积的假设。
    众所周知,钟乳石是碳酸盐岩地区洞穴内在漫长地质历史中和特定地质条件下形成。在高温多雨的石灰岩地带,地下石缝中的水受的压力较大,二氧化碳气体溶解度随压力的增大而增大,二氧化碳气体溶于水生成碳酸,当这样的溶液在地下石灰岩层流过时,与石灰岩的主要成份不溶于水的碳酸钙发生化学反应,生成溶于水的碳酸氢钙,其反应式为H2O+CO2+CaCO3=Ca(HCO3)2。当溶有大量碳酸氢钙的水溶液流到某一空敞的地方或受温度影响,碳酸氢钙分解,其反应式为Ca(HCO3)2=H2O+CO2↑+CaCO3↓,生成难溶于水的碳酸钙,同时放出二氧化碳。而菲利普弗勒利克的研究团队此次研究结果证明,如果空气中二氧化碳的水平过高,水滴会停止跌落。
    而传统的降雨量的测定是指从天空降落到地面上的雨水,未经蒸发、渗透、流失而在水面上积聚的水层深度,而从此研究的结果来看,古代降雨量的测量在估计不同季节雨水的渗透量方面是有偏移的。

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