第四紀(jì)石筍剖面的初步建立
——以北京石花洞為例

呂金波，李鐵英，汪訓(xùn)一，趙樹森，李紅春

(1.北京市地質(zhì)調(diào)查研究院，北京 102206；2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院巖溶地質(zhì)研究所，廣西桂林 541004；3.中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，北京 100029；4.美國(guó)南加州大學(xué)地質(zhì)科學(xué)系，CA 90089）

第四紀(jì)石筍剖面的初步建立
——以北京石花洞為例

呂金波1，李鐵英1，汪訓(xùn)一2，趙樹森3，李紅春4

(1.北京市地質(zhì)調(diào)查研究院，北京 102206；2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院巖溶地質(zhì)研究所，廣西桂林 541004；3.中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，北京 100029；4.美國(guó)南加州大學(xué)地質(zhì)科學(xué)系，CA 90089）

北京石花洞位于房山花崗巖體邊緣向形帶的東北揚(yáng)起端，與北京猿人遺址南北相望，地層均為奧陶系馬家溝組石灰?guī)r。洞內(nèi)石筍記錄了中更新世以來北京西山古環(huán)境的變化，可以建立第四紀(jì)石筍剖面。鈣板的鈾系年齡為334.99～366.74 ka，定名鈣板組(Qp2g)。粗獷石筍的鈾系年齡為169～235 ka，粗獷石筍的電子自旋共振年齡為130～518 ka，屬中更新世沉積,定名云水洞組(Qp2y)。桿狀石筍的鈾系年齡為14.9±2.1～100.3±11.1 ka，屬晚更新世沉積，定名石花洞組(Qp3sh)。在全新世石筍中，微層與微層之間存在厚約1μm的條帶狀紋線，是劃分微層層數(shù)的標(biāo)志，具有微層理的石筍14C年齡為0.58～2.50 ka，定名守備支洞組(Qhsh)。

第四紀(jì)石筍剖面；石筍微層理；石筍疊置關(guān)系；北京石花洞

目前，建立的第四紀(jì)地質(zhì)剖面主要包括黃土沉積剖面、湖泊沉積剖面、大洋沉積剖面、冰芯剖面和灘涂剖面等。巖溶洞穴研究包括洞穴化溶蝕和洞穴碳酸鈣沉積兩部分，對(duì)于后者，人們主要進(jìn)行洞穴碳酸鈣分類和微層理研究，利用石筍建立第四紀(jì)地質(zhì)剖面尚屬首次嘗試。

石花洞（圖1）內(nèi)洞穴碳酸鈣沉積種類齊全，石筍疊置關(guān)系明顯，測(cè)年數(shù)據(jù)較多，為第四紀(jì)石筍剖面的初步建立奠定了基礎(chǔ)。鈣板為中更新世沉積（定名鈣板組），粗獷石筍為中更新世沉積（定名云水洞組），桿狀石筍為晚更新世沉積（定名石花洞組），微層理石筍為全新世沉積（定名守備支洞組）。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

從區(qū)域上看，石花洞位于房山花崗巖體的北側(cè)，發(fā)育在北嶺向斜北翼的奧陶系馬家溝組石灰?guī)r頂部。地層南傾，走向近東西，傾角30o左右（圖2）。

石花洞所在的溝谷北低南高，自溶洞區(qū)到南山頂為發(fā)育較好的古生代—中生代地層剖面。依次發(fā)育奧陶系馬家溝組，石炭系太原組，石炭-二疊系山西組，二疊系石盒子組，二疊系-三疊系雙泉組，侏羅系南大嶺組、窯坡組和龍門組。馬家溝組與太原組之間有長(zhǎng)達(dá)140 Ma的沉積間斷，石花洞就產(chǎn)生在沉積間斷面之下的馬家溝組石灰?guī)r頂部。沉積間斷面附近長(zhǎng)期的風(fēng)化剝蝕對(duì)馬家溝組石灰?guī)r巖溶洞穴的形成應(yīng)該有影響，為新近紀(jì)以來伴隨著北京西山隆升巖溶洞穴的進(jìn)一步溶蝕奠定了基礎(chǔ)。石花洞的8層溶洞從上至下均發(fā)育在馬家溝組的頂部，因?yàn)轳R家溝組地層向南傾斜，所以8層溶洞從上至下一層比一層更加向南展布，每層溶洞又各自沿著各自高程的地層走向延伸。

圖1 北京石花洞交通位置Fig.1 Location map of the Shihua Cave

2 洞內(nèi)鐘乳石的種類

中國(guó)從漢代的《神農(nóng)本草經(jīng)》到明代的《本草綱目》均記載了“石鐘乳”，唐代柳宗元編寫了《與崔饒州論石鐘乳書》，宋代杜綰編寫的《云林石譜》中出現(xiàn)了“石筍”、“鐘乳”的概念。直到1952年，美國(guó)人Moore G.W.才創(chuàng)立了相應(yīng)的洞穴術(shù)語‘spe-leothem’[1]，speleo意為洞穴，them意為石頭，英文解釋為‘cave calcite’；楊漢奎翻譯成“洞石”[2]，劉東生翻譯成“洞穴碳酸鈣”[3]，袁道先翻譯成“次生化學(xué)沉積物（鐘乳石類）”[4]，筆者建議翻譯成“鐘乳石”[5]。地質(zhì)科學(xué)大辭典（基礎(chǔ)學(xué)科卷）中有中英文對(duì)照：‘speleothem’為“洞穴化學(xué)沉積物”，‘stalagmite’為“石筍”[6]。

圖2 北京石花洞-周口店地區(qū)構(gòu)造綱要圖Fig.2 Tectonic scheme map from Shihua Cave to Zhoukoudian caves,Beijing

鐘乳石沉積可分為非重力水沉積，重力水沉積，協(xié)同沉積和疊置沉積4種基本類型，前3類之間存在著密切的系統(tǒng)成因聯(lián)系，疊置沉積是不同階段沉積的疊合[7]。石花洞內(nèi)鐘乳石種類見表1。

3 第四紀(jì)石筍的年代測(cè)試

1981年，北京市地質(zhì)局楊貞福等對(duì)石花洞進(jìn)行了巖溶地質(zhì)初步調(diào)查，編寫了《北京市石花洞（潛真洞）巖溶地質(zhì)勘察報(bào)告》；李鐵英等測(cè)制了洞內(nèi)底板1/200地形圖。1984年，盧耀如確認(rèn)了月奶石[8]。1985～1995年趙樹森對(duì)洞內(nèi)石筍進(jìn)行了鈾系測(cè)年，刑如連、原思訓(xùn)等進(jìn)行了電子自旋共振ESR測(cè)年[9]。1996年以來，李鐵英（北京石花洞地區(qū)洞穴資源開發(fā)與環(huán)境保護(hù)研究）、趙樹森（北京石花洞洞穴碳酸鈣年代學(xué)與古氣候環(huán)境研究-子課題）、李紅春[10]、譚明[11]、劉東生[3]、呂金波[5]、秦小光[12]等利用北京市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)855600400號(hào)《北京石花洞地區(qū)洞穴資源開發(fā)與環(huán)境保護(hù)》項(xiàng)目在南北大走廊兩端取得的全新世石筍（9512和9514號(hào)樣）進(jìn)行了微層理研究。

截止目前，石花洞一共擁有鐘乳石年代數(shù)據(jù)44個(gè)，包括U系18個(gè)，ESR年齡9個(gè)和14C年齡17個(gè)。初步進(jìn)行了鐘乳石的210Pb及加速器質(zhì)譜法（AMS）14C測(cè)年。其中，北京市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)855600400號(hào)《北京石花洞地區(qū)洞穴資源開發(fā)與環(huán)境保護(hù)》項(xiàng)目對(duì)石花洞第4層的3個(gè)石筍（9510、9512和9514號(hào)樣）進(jìn)行了年代測(cè)定（表2）。

鈣板為石花洞中最早的鐘乳石沉積物，粗獷石筍為中更新世周口店期沉積物，桿狀石筍為晚更新世馬蘭期沉積物，具有微層理的黃色半透明石筍為全新世沉積物。石筍疊置關(guān)系明顯這一地質(zhì)特征有重要的科學(xué)意義，為在巖溶洞穴中初步建立第四紀(jì)石筍剖面奠定了基礎(chǔ)。

3.1 中更新世最老的鈣板沉積（鈣板組）

石花洞2層鈣板年齡為趙樹森等1981年1月利用鈾系測(cè)量，樣品為鈣板，編號(hào)8117的鈣板年齡為334.99+62.44/-44.98 ka，編號(hào)8118的鈣板年齡為366.74 ka[13]。根據(jù)國(guó)際地層表規(guī)定，126～781 ka為中更新世(Qp2)，鈣板年齡均在此范圍。濕熱的氣候，降水較多，洞內(nèi)底板形成面狀水流，可溶性二氧化碳析出后形成洞底鈣板（Qp2g）。

表1 石花洞內(nèi)的鐘乳石種類Table 1 Types of speleothems in the Shihua Cave

表2 石花洞內(nèi)的鐘乳石樣品Table 2 Samples of speleothems in the Shihua Cave

3.2 中更新世粗獷石筍沉積（云水洞組）

云水洞位于石花洞西南約20 km處（圖2），洞中“塔倒三截”最為粗獷，高達(dá)20 m，底部直徑約4 m。1981年，在第二截頂部2.30 m的橫斷面，分段取樣，測(cè)得6個(gè)鈾系數(shù)據(jù)。郭映忠距石筍心105 cm測(cè)年290+50/-35 ka[14]，張壽越距心67 cm測(cè)年300+55/-40 ka[14]，趙樹森從心到邊測(cè)年依次為330-80 ka[14]、319.49+52.18 /-39.95 ka、298.92+33.37/-27.26 ka、287.50+27.27 /-21.59 ka[13]，測(cè)年早，定名為云水洞組（Qp2y）。

石花洞內(nèi)中更新統(tǒng)粗獷石筍沉積（圖3），包括蟠龍玉柱、擎天鴛鴦柱和迎門玉柱。其中擎天鴛鴦柱旁邊有倒塌的粗獷石筍，靠近頂部中心的鈾系年齡169 ka，斷柱中心的鈾系年齡235 ka，相當(dāng)于周口店期。1981年1月，趙樹森等最早在2層水簾洞東側(cè)坎上測(cè)量的石筍，編號(hào)8116，鈾系年齡為160.46+ 23.08/-18.77 ka[13]。

1989年，邢如連、原思訓(xùn)等對(duì)石花洞銀旗洞府內(nèi)殘斷的石筍（石筍-Ⅰ、石筍-Ⅱ）進(jìn)行了ESR測(cè)年研究，石筍-Ⅰ的ESR年齡值為130 ka、235 ka，石筍-Ⅱ的ESR年齡值為245 ka、267 ka、316 ka、472 ka、518 ka，并與鈾系年齡進(jìn)行了對(duì)比研究[9]。

根據(jù)國(guó)際地層表規(guī)定，126～781 ka為中更新世(Qp2)，上述年齡均在此范圍。濕熱氣候，滴水較多，形成直徑較大的粗獷石筍。與此同時(shí)，北京猿人在周口店一帶活動(dòng)，洞外形成離石黃土。

3.3 晚更新世桿狀石筍沉積（石花洞組）

該類石筍在石花洞最多，測(cè)年資料和方法也最多，定名石花洞組（Qp3sh）。9510樣品采于4層鎖孔狀洞斷面南側(cè)崩塌塊鈣華之上，石筍長(zhǎng)116 cm，直徑8～11 cm（圖4），為晚更新統(tǒng)桿狀石筍沉積。

230Th/234U法測(cè)年，230Th半衰期為75.2 ka，其特效測(cè)年范圍通常以5個(gè)半衰期計(jì)，所以230Th/234U法測(cè)年范圍是350 ka以內(nèi)。

通過230Th/234U年代測(cè)定，年齡為42.9±2.0～100.3±11.1 ka（表3），相當(dāng)于馬蘭期，碳酸鈣沉積速率為0.012～0.04 mm/a。

表3 石花洞9510石筍的230Th/234U年代測(cè)定結(jié)果Table 3230Th/234U dating of 9510 stalagmite in the Shihua Cave

根據(jù)國(guó)際地層表規(guī)定，11.5～126 ka為晚更新世(Qp3)，表3示出的年齡在此范圍。

石花洞內(nèi)崩塌巖塊反映古環(huán)境。在這些巖塊上多為鈣華沉積。石筍采自鈣華沉積之上。石筍的根部年代，反映洞內(nèi)崩塌后的年代。根據(jù)9510石筍根部年代為100.3 ka的分析結(jié)果，可以推知，石花洞地區(qū)在距今100.3 ka以前有一次古地震，造成洞內(nèi)基巖崩塌以及一些老的鐘乳石倒塌。

由表3可見，9510石筍從根部至頂部年代為距今100.3～42.9 ka?？煞譃?個(gè)時(shí)間段，其中在距今100.3～81.5 ka，沉積約23 cm；距今81.5～64.6 ka，沉積約22 cm，沉積速率為0.012 mm/a；在距今51.8～42.9 ka的9 ka中沉積約42 cm，比上2個(gè)時(shí)間段沉積速率快。以9510樣為代表的桿狀石筍發(fā)育，說明石花洞距今100 ka～40 ka左右桿狀石筍較為發(fā)育。干冷氣候，滴水較少，形成直徑較小的桿狀石筍。與此同時(shí)，山頂洞人在周口店一帶活動(dòng)，洞外形成馬蘭黃土。

3.4 全新世的微層理石筍沉積（守備支洞組）

對(duì)于1995年11月4日傍晚在石花洞內(nèi)南北大走廊南端向東轉(zhuǎn)彎處泥池中采得的石筍，經(jīng)趙樹森等前處理后，樣品編號(hào)9512，譚明等編為TS9501（圖5）。石筍長(zhǎng)21 cm，直徑11 cm，具有透光微層（為連續(xù)生長(zhǎng)年代較長(zhǎng)的沉積旋回），頂部有未飽和水（圖6）。李鐵英（北京石花洞地區(qū)洞穴資源開發(fā)與環(huán)境保護(hù)研究）、趙樹森（北京石花洞洞穴碳酸鈣年代學(xué)與古氣候環(huán)境研究—子課題）、李紅春[10]、劉東生[3]、譚明[11]、秦小光[12]、呂金波[5]等進(jìn)行了研究，定名為守備支洞組（Qhsh）。

AMS14C測(cè)年結(jié)果（表4），距石筍頂4 mm處為130±100 a，距石筍頂23 mm處為670±130 a。常規(guī)14C測(cè)年，距石筍頂24 mm處為580 a，距石筍頂104 mm處為2500 a。碳酸鈣沉積速率為0.04 mm/a，生長(zhǎng)微層理可能代表年層。

根據(jù)國(guó)際地層表規(guī)定，＜11.5 ka為全新世（Qh），表4示出的年齡均在此范圍。

該樣品在美國(guó)南加州大學(xué)進(jìn)行了210Pb測(cè)年，距石筍頂4 mm，年齡小于100 a。

210Pb是鈾系衰變系列的核素。210Pb的母核是226Ra（半衰期為1.62 ka），210Pb衰變成氣體222Rn（半衰期為3.8 d），即由222Rn很快衰變成210Pb。210Pb的半衰期是22.4 a，所以應(yīng)用210Pb可精確測(cè)定近100 a以來的樣品年代。

表4 石花洞9512（或TS9501）石筍14C年代測(cè)定結(jié)果Table 414C dating of 9512（or TS9501）stalagmite in the Shihua Cave

圖3 中更新世粗獷石筍（擎天鴛鴦柱）Fig.3 Wide stalagmite deposited from drip water in Middle Pleistocene

圖5 全新世淺黃色半透明石筍（9512或TS9501）Fig.5 Translucent stalagmite deposited from drip water in Holocene（9512 or TS9501）

圖4 晚更新世桿狀石筍（樣品9510,直徑8～11 cm）Fig.4 Rod-like stalagmite deposited from drip water in Upper Pleistocene(sample 9510)

圖6 石花洞全新世石筍（樣品9512或TS9501）微層理Fig.6 Holocene stalagmite transparent in Shihua Cave(sample 9512 or TS9501)

樣品中的210Pb可分為兩部分：一部分來自水中226Ra的衰變（成為支持210Pb），這部分的210Pb與226Ra很快達(dá)到放射性平衡。另一部分210Pb來自水中溶解的氣體222Rn以及洞穴大氣中的222Rn衰變（成為過剩210Pb）。過剩的210Pb由于CaCO3（如鐘乳石類沉積）沉淀時(shí)，Rn氣逸出，210Pb則由于CaCO3沉淀中按其衰變規(guī)律自然衰變。所以樣品中的210Pb強(qiáng)度隨樣品深度呈指數(shù)衰減（假設(shè)226Ra強(qiáng)度為相對(duì)恒定條件），則表明樣品存在過剩210Pb，則可測(cè)定這種小于100 a的樣品年代。

應(yīng)用210Pb法測(cè)定近100 a以來洞穴碳酸鈣年代，在國(guó)內(nèi)是首次嘗試，采集石筍頂部樣品做了210Pb測(cè)定（表5）。

表5 石花洞9512（或TS9501）石筍210Pb年代測(cè)定結(jié)果Table 5210Pb dating of 9512（or TS9501）stalagmite in the Shihua Cave

劉東生、譚明、秦小光、趙樹森、李鐵英、呂金波、張德二研究了我國(guó)北部季風(fēng)氣候區(qū)全新世石筍的微生長(zhǎng)層及其氣候意義，在北京石花洞全新世石筍中發(fā)現(xiàn)微生長(zhǎng)層。通過年代測(cè)定、氣候事件控制分析，初步提出了石筍微層的年層時(shí)標(biāo)含義及層厚變化主要響應(yīng)降水變化的氣候意義，試圖利用微層層厚-降水響應(yīng)關(guān)系，重建北京地區(qū)1130 a來干濕變化的年分辨率趨勢(shì)，通過功率譜分析發(fā)現(xiàn)136 a、50 a、16～18 a、11 a、5.8 a的降水周期變化[3]。

全新世石筍發(fā)育大量紋層，有的可以直接用肉眼識(shí)別，而有的只能在顯微鏡下觀測(cè)；一些紋層時(shí)間跨度大，為多年層；一些紋層時(shí)間跨度小，為年層。石筍9512（或TS9501）微層屬于時(shí)間跨度小的顯微紋層，由3塊上下銜接的薄片組成，剖面長(zhǎng)度約15 cm，顯微層理與方解石晶體生長(zhǎng)方向（即晶體長(zhǎng)軸方向）垂直，是方解石晶體的生長(zhǎng)線（生長(zhǎng)紋），代表石筍當(dāng)時(shí)的外表面，一般微層層厚15×10-6～150×10-6m，在透射顯微鏡下表現(xiàn)為由亮帶與暗帶構(gòu)成的亮暗相間變化，基本1個(gè)亮帶與1個(gè)暗帶組成1個(gè)“微層理對(duì)”，每個(gè)“微層理對(duì)”不僅厚度不同，亮度也存在變化?！拔永韺?duì)”主要根據(jù)紋線劃分，在紋線被暗色有機(jī)物掩蓋時(shí)常會(huì)出現(xiàn)一個(gè)突然的亮暗變化界面，可以作為微層的分界。微層層面一般平直穩(wěn)定，局部會(huì)出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象。樣品剖面，微層的厚度、灰度都比較均勻，層與層之間的邊界十分一致，條帶狀紋線的厚度穩(wěn)定，因此各微層空間上可以由條帶狀紋線確定，時(shí)間上應(yīng)該為年層[12]。

全新世石筍的“微層理對(duì)”反映了全球氣候在總體變暖的趨勢(shì)下有冷的顫動(dòng)。洞內(nèi)石筍具有微層理，洞外北部門頭溝齋堂清水河谷二級(jí)階地上的胡林人（吃樸樹子、佩戴紫游螺Neritina violacea串合而成的項(xiàng)鏈）出現(xiàn)，人類逐漸脫離蠻荒進(jìn)入文明期。北京平原形成。

綜上所述，石花洞早在20世紀(jì)80年代就開始了年代學(xué)研究[14]。已對(duì)洞內(nèi)石筍進(jìn)行了鈾系（U）測(cè)年、電子自旋共振（ESR）測(cè)年[9]和14C測(cè)年[8]，建立了可信的鐘乳石測(cè)年方法，初步提供了石花洞洞穴沉積距今350 ka至540 a的沉積年代序列（表6）。

4 第四紀(jì)石筍剖面的初步建立

第四紀(jì)石筍剖面從下至上依次劃分為鈣板組（Qp2g）、云水洞組（Qp2y）、石花洞組（Qp3sh）、守備支洞組（Qhsh）和正在形成的鈣華（Qhg）。

鈣板組（Qp2g）為洞穴形成之初的鈣華沉積，為底流石，層理與洞穴底板平行。云水洞組（Qp2y）為粗獷石筍沉積，反映了周口店期（Qp2）的濕熱環(huán)境。石花洞組（Qp3sh）為桿狀石筍沉積，反映了馬蘭期（Qp3）的干冷環(huán)境。守備支洞組（Qhsh）為具有微層理的石筍沉積，反映全新世(Qh)以來全球變暖的總趨勢(shì)下，冷暖相間的沉積環(huán)境。

第四紀(jì)石筍剖面如下:

上覆地層：正在形成的鈣華（Qhg）

平行不整合

（3）守備支洞組（Qhsh）

距今3 ka以來的全新世，洞穴化學(xué)沉積發(fā)育，質(zhì)較純，具有透光微層和熒光微層。石筍類沉積普遍，但體積不太大，多為高約20 cm，直徑7 cm以下大小。沉積速率為0.04 mm/a左右。

平行不整合

（2）石花洞組（Qp3sh）

距今40～100 ka的晚更新世，桿狀石筍非常發(fā)育，體積不等，最高達(dá)110～320 cm以上，直徑約10 cm，沉積速率為0.012～0.004 mm/a。其中距今70 ka僅測(cè)個(gè)別數(shù)據(jù)。

平行不整合

（1）云水洞組（Qp2y）

距今180～240 ka為粗獷石筍沉積階段，高度＞7 m，直徑1.5 m。

平行不整合

下伏地層：鈣板組（Qp2g），距今334.99～366.74 ka的中更新世，碳酸鈣為洞穴形成之初的鈣華沉積。

5 附近不同地質(zhì)體之間的剖面對(duì)比

第四紀(jì)石筍剖面初步建立后，可與同為房山花崗巖體邊緣向形帶奧陶系馬家溝組石灰?guī)r的周口店（圖2）洞穴群碎屑沉積物剖面對(duì)比，也可與中國(guó)特有的地質(zhì)體黃土剖面進(jìn)行對(duì)比（表7）。

表6 石花洞鐘乳石210Pb、14C、230Th/234U、ESR年代測(cè)定結(jié)果/kaTable 6210Pb、14C、230Th/234U、ESR dating of speleothems in Shihua Cave（ka）

由表7可見，第四紀(jì)石筍剖面從下至上劃分如下：

鈣板組(Qp2g)：為石花洞最早的碳酸鈣沉積，鈾系年齡＞350 ka，為底流石，反映了在濕熱氣候影響下，隨著洞穴底板面狀水流的流動(dòng)，二氧化碳析出，碳酸鈣沉積為底流石的過程。相當(dāng)于周口店北京猿人洞西壁第8層的沉積，均發(fā)育鈣板層。

云水洞組（Qp2y）：為滴水沉積形成的粗獷石筍，鈾系年齡180 ka～240 ka，反映了濕熱環(huán)境下，滴水較多，落在底板，形成直徑較大，一層層向上生長(zhǎng)的石筍。相當(dāng)于周口店北京猿人遺址西壁第1、第2和第3層的沉積，也相當(dāng)于離石黃土沉積。該時(shí)期，周口店出現(xiàn)了北京猿人，黃土高原出現(xiàn)了離石黃土。由于地殼相對(duì)穩(wěn)定，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的差異性升降相對(duì)平緩，太行山河谷中出現(xiàn)階面較寬的階地，永定河的中更新統(tǒng)階地可見沖積砂礫石之上沉積淺紅黃色黃土，為次生離石黃土。

石花洞組(Qp3sh)：為滴水沉積形成的桿狀石筍，鈾系年齡40 ka～100 ka，反映了干冷氣候環(huán)境下，滴水較少，落在底板，形成直徑較小，一層層向上生長(zhǎng)的石筍。相當(dāng)于周口店山頂洞灰色砂質(zhì)土夾大量灰?guī)r角礫，也相當(dāng)于馬蘭黃土沉積。該時(shí)期，周口店出現(xiàn)了山頂洞人，黃土高原出現(xiàn)了馬蘭黃土。由于氣候干冷，河谷沖積物處于加積狀態(tài)，太行山河谷中出現(xiàn)階面較窄、韻律明顯的氣候型階地，永定河的晚更新統(tǒng)階地可見韻律明顯的馬蘭礫石層，與馬蘭黃土同時(shí)異相或稍晚。

守備支洞組(Qhsh)：為滴水沉積形成具有微層理的石筍，碳十四年齡＜3 ka，反映了全新世氣候總體變暖的環(huán)境下，又有冷的顫動(dòng)，滴水沉積形成具有黑白相間微層理對(duì)的石筍。相當(dāng)于北京平原的全新世沖洪積物沉積。該時(shí)期，北京平原形成了永定河和潮白河兩大沖洪積扇；氣候逐漸溫暖濕潤(rùn)，永定河水量增加，山區(qū)風(fēng)化物質(zhì)被搬運(yùn)至北京平原堆積下來；沉積以天然堤相、決口扇相為主，沉積速率大增[15]。

6 討論

第四紀(jì)石筍剖面的初步建立尚屬首次，前人只是進(jìn)行了石筍微層理的研究。石花洞石筍的疊置關(guān)系明顯，不同時(shí)期呈現(xiàn)不同的形態(tài)，形態(tài)可以反推時(shí)代，為從巖石地層學(xué)角度建立第四紀(jì)石筍剖面奠定了基礎(chǔ)，所以本文以《第四紀(jì)石筍剖面的初步建立—以北京石花洞為例》為題進(jìn)行探討。剖面建立后不

僅可以進(jìn)行不同洞穴之間的石筍剖面對(duì)比，還可以與不同地質(zhì)體進(jìn)行區(qū)域?qū)Ρ取ｋS著研究的深入，將來可以進(jìn)行全國(guó)乃至全球不同洞穴間的第四紀(jì)石筍剖面對(duì)比，其中石花洞全新世石筍微層理的研究已經(jīng)具有全球變化研究的意義[3]，石筍剖面的初步建立為全球變化的研究拓展到整個(gè)第四系帶來了希望。建議不同巖溶洞穴建立各自的石筍剖面，為實(shí)現(xiàn)全國(guó)乃至全球不同洞穴之間石筍剖面的區(qū)域?qū)Ρ妊芯孔鰷?zhǔn)備，增加一種探討全球氣候變化研究的新介質(zhì)。

表7 石花洞內(nèi)石筍剖面、周口店洞穴群碎屑沉積物剖面和黃土剖面對(duì)比Table 7 Correlation among stalagmites in Shihua cave,sediments in Zhoukoudian caves and loess sections

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Primary Establishment of Quaternary Stalagmite Section in the Shihua Cave,Beijing

Lü Jin-bo1,LI Tie-ying1,WANG Xun-yi2,ZHAO Shu-sen3,LI Hong-chun4

（1.Beijing geological survey,Beijing 102206,Beijing China;2.Institute of karst geology CAGS,Guilin 541004,Guangxi China；3.Institute of geology and geophysics,Chinese academy of sciences,Beijing 100029,China; 4.Department of earth sciences，university of southern California，LosAngeles，CA90089）

Beijing Shihua Cave sits at the northeastern of granite fringe synclial belt in Fangshan,and is face to face with Peking Man(Homo erectus pekinensis)Site.Their layer is limestone in Ordovician Period.Among Chinese Karst caves,Beijing Shihua Cave has got the most complete sorts of speleothems.There is the superimposed relationship of stalagmite from drip water is evident and the microbanding of stalagmite grows clear in Holocene. The speleothems recorded the changing information of Beijing Western Hills antique environment since Middle Pleistocene,which could set up Quaternary section of stalagmite.The U dating of calcareous plate is 334.99～366.74 ka,，named Gaiban Fm.The U dating of wide stalagmite is 169～235 ka,and the ESR dating of wide stalagmite is 130～518 ka,all of which were deposited in Middle Pleistocene，named Yunshuidong Fm.The U dating of rod-like stalagmite is 14.9±2.1～100.3±11.1 ka,which was deposited in Upper Pleistocene，named Shihuadong Fm.In Holocene stalagmite,usually there is an about 1μm-thick dark stripe deposited between two microbandings,which in fact is the boundary of two microbandings.It is a mark of microbanding quantities.14C dating of microbanding stalagmite is 0.58～2.50 ka，named Shoubeizhidong Fm.

Quaternary section of stalagmite;stalagmite microbanding;superimposed relationship of stalagmite; Beijing Shihua Cave

P534.63文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1672-4135（2013）01-0063-08

2011-09-01

北京市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)855600400號(hào)與中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局20001300005031號(hào)項(xiàng)目共同資助

呂金波（1956-），男，博士，教授級(jí)高工，從事巖溶地質(zhì)研究，Email：ljb5610@sohu.com。