浅析钙华在第四纪研究中的应用

摘 要：钙化在第四纪中的研究对气候、环境、和生态建设有着极大的社会意义，需要对成因、分布、分类、古气候等做进一步研究，且能提供绝对的沉积年代和沉积时的地质与环境信息。就研究现状的了解，本文对钙华的分布、分类等问题作出解释。浅析钙华在第四纪研究中的应用，主要从钙华定年、钙华在古气候环境中的应用、在区域地貌演化中的应用、在区域构造和地热演化中的应用、在地质考古中的应用。

关键词：钙华;古气候;构造活动;热成因;第四纪

1 引言

钙华，又称石灰华，是一种主要由碳酸钙矿物（方解石、文石）组成的沉积物，广泛分布于陆地环境中。内外成因的变化导致钙化对环境研究具有非常高的价值。而由于能够提供绝对的沉积年代和记录沉积时的气候环境信息，钙华被用来作为一种重建第四纪气候环境演化的重要档案。一般地，钙华的沉积速率较快，且对地表气候环境变化敏感，故可以记录高分辨率（可达年、季尺度）的气候环境变化信息，从而有揭露短时间尺度和极端气候环境事件的潜力。钙华广泛分布于陆地环境中，且能够提供绝对的沉积年代（如铀系测年）等和记录沉积时的地质与环境信息，被广泛应用于第四纪研究中。对于研究钙化在古气候重建、区域地貌演化、构造和地热活动以及考古等具有极大的研究价值和社会贡献意义。

2 研究现状

近年来国家的环境与治理方面做出战略要求，一带一路等国家战略都需要地球科学这门学科作为支撑基础，过去30年国内外科学家已经对钙华的好多关于古气候和成因分类、我国的分布等做出大量研究，但是对热成因和古气候方面还是缺乏研究和细分。近年来，人类活动和人为因素加剧地球温室气候、导致钙化迅速恶化（四川黄龙，九寨沟，广西 桂林等）迫切需要钙华的加量研究。对于他的沉积机制、分类、成因等需要进一步研究，对于热成因钙华的古气候环境意义能否记录地上的气候信号受到了很大争议，钙华指标解译存在问题，由于钙华沉积开放的地表环境下，其中沉积机制较为复杂，准确提取记录沉积物中的古气候环境变化信息变得尤为困难。需要进一步对钙华沉积速率、稳定碳同位素等于古气候于气候的关系进行试验观测和研究。钙华的沉积形态和岩相结构多样等都需要进一步研究。

3 钙华成因、分类、分布

根据沉积水体和沉积模式不同，Pedley将钙华分为泉水钙华、河流障钙华、湖泊钙华和沼泽钙华等几种。根据沉积水体中CO2来源不同，Pentecost将钙华分为大气成因（tufa）和热成因钙华（travertine）两大类。基本特征：其中大气成因钙华的沉积速率较低、孔隙度高，通常含有丰富的大型、微型植物和无脊椎动物残体;而热成因钙华通常具有较高的沉积速率，常形成较好的层状结构，其岩相结构以物理化学和微生物成因结晶为主，通常缺乏原地的大型植物和动物残骸。由于沉积热成因钙华的泉水并非都是热水，刘再华等人也将大气成因类和热成因类钙华分别称之为表生钙华和内生钙华。

钙华主要分布在有大量降水和年均温度较高的石灰岩地区。对于世界而言，如干旱地区埃及西部沙漠地区和埃塞尔布亚高原，热成因分布在构造活动强烈的地区，如意大利中部和土耳其西部的伸展构造活动带或火山活动区（美国黄石公园）。对于我国而言，大气成因主要出现在温暖湿润的南方地区，如广西、贵州、四川黄龙和九寨沟、云南等地，而在寒冷和干旱地区较少;热成因钙华出现在构造活动强烈的地区，如青藏高原、滇西和川西等地。

4 钙华在第四纪研究中的应用

4.1 钙华定年

钙化能够通过铀系不平衡测年技术获得绝对的年龄，铀-钍（U-Th）测年法可以覆盖晚第四纪的大部分时段，测年上限可达距今60多万年，而铀-铅（U-Pb）法可以对新近纪钙化进行定年，可以研究钙化本身或内含的有机物进行14C测年，或混入钙华里的碎屑石英或长石颗粒进行光释光（OLS）测年。其他方法，有热释光（TL）电子自旋共振（ESR）以及氨基酸外消旋化分析等。

4.2 钙华能揭示区域构造和地热活动历史

由于地球深部断裂直接诱发或控制了地下热水的补给、循环和上升，所以热成因钙华的形成与断裂和地震活动也具有密切关系，其沉积地点可以用来识别活动的或有潜在危险的断裂、地震带。许多研究发现裂隙-山脊型热成因钙华定年为地质学家们提供了许多盆地张性断裂的构造活动特征及运动学方面的信息。

4.3 钙華在地质考古中的应用

泉水吸引是古人寻找水源的方法之一，且温泉能够为寒冷气候条件下古人类们提供取暖条件来抵御严寒。因此，钙华中或附近经常有考古遗存或其他人类活动痕迹的发现。

4.4 钙华在古气候环境中的应用

气候对钙华的形成速度和形态具有重要的作用，受局部环境气候的影响，不同的地区钙华沉积模式也不尽相同，特别是温度对钙华的形成有直接的影响。利用一些气候环境替代指标可以对钙华蕴藏的古环境与古气候信息进行解译，从而推断过去环境变迁。也可以利用钙华碳氧稳定同位素的古环境与古气候信息能够直接反映地表的环境变化。钙华微层的岩性、厚度、颜色、物质组成都可以是古环境变化的指标。其中微层的厚度、颜色对沉积环境很敏感，是气候冷、暖变化的表征。钙华中有机碳含量也可以指示生态环境的变化。

4.5 钙华在区域地貌演化中的应用

钙华能够提供绝对年代，且与气候环境具有密切关系，使其成为研究地表过程和地貌演化的一个重要工具.较快的沉积和固结成岩使得钙华常常在不同的陆地环境（如坡地、河流和湖泊等）中相对保存较好，故而在揭露区域地表过程和地貌长期演化历史方面具有很大潜力.一些河流系统，如匈牙利多瑙河、西班牙Tagus河、意大利Valdelsa河谷中的钙华研究都发现，钙华保存在不同的河流阶地表面，能够用来揭示千年和轨道时间尺度上的河流侵蚀和地貌演化历史。

5 结语

钙华对于气候环境演化有极大的意义和研究价值。且能提供绝对的沉积年代和沉积时的气候环境信息。基于钙华的研究现状存在争议，对钙华的分布、成因、分类等问题做出解释。浅析钙华在第四纪研究中的应用。基于目前钙华在第四纪研究中的应用还较少，尤其是钙华对古气候环境变化的指示意义，且我国钙华分布广泛，其中蕴藏的丰富的地质、地貌、气候和环境信息有待进一步探索.

参考文献

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[3]袁道先.岩溶学词典[M].地质出版社.

[4]张英俊，程星，祝安，石灰华沉积机制的实验研究[J]，中国岩溶，1994，13.

作者简介

赵新涛（1995-），男，汉族，陕西，在读研究生，构造地质学，成都理工大学。