科學普及
實驗室的硨磲樣品
志愿者講解石筍和鐘乳石的形成。
張梅 文/圖
溶洞中都有哪些生物呢，溶洞中哪些是石筍，哪些是鐘乳石，哪些是石柱，它們是彩色的嗎？它們都有什么區(qū)別呢？硨磲是什么啊？硨磲能吃嗎？硨磲自己吃什么啊？硨磲怎么生小寶寶……
在中國科學院地球環(huán)境研究所的主題公眾開放活動中，參與公眾在科普志愿者的帶領下找到了這些問題的答案。這一期，我們通過公眾開放活動，了解那些記錄著地球氣候環(huán)境變化信息的“寶貝”。
溶洞中的石筍和鐘乳石并不像我們平常旅游中所見到的五光十色，絢爛無比，那是旅游開發(fā)者打上燈光后的效果，他們實際非常低調，一般自然的溶洞深處都是暗無天日的。在喀斯特地區(qū)，由于滴水的作用，溶洞中會形成各種各樣的自然景觀，例如石筍，鐘乳石，石柱，石幔，石花，鵝管等。溶洞里長期無光，所以會衍生出一些無眼食人魚和洞螈等視力退化的生物。科學家們通過各種地球化學手段提取石筍中包含的氣候信息便可得知過去氣候的變化。
那么，石筍和石鐘乳有什么區(qū)別呢？鐘乳石又稱石鐘乳，是指碳酸鹽巖地區(qū)洞穴內在漫長地質歷史中和特定地質條件下形成的石鐘乳、石筍、石柱等不同形態(tài)碳酸鈣沉淀物的總稱。鐘乳石的形成往往需要上萬年或幾十萬年時間。由于形成時間漫長，鐘乳石對遠古地質考察有著重要的研究價值。
石筍和石鐘乳是怎樣形成的？碳酸鈣遇到溶有二氧化碳的水時，會反應生成溶解性較大的碳酸氫鈣；溶有碳酸氫鈣的水遇熱或當壓強突然變小時，溶解在水里的碳酸氫鈣就會分解，重新生成碳酸鈣沉積下來，同時放出二氧化碳。洞頂的水在慢慢向下滲漏時，水中的碳酸氫鈣發(fā)生上述反應，有的沉積在洞頂，有的沉積在洞底，日久天長洞頂的形成石鐘乳，洞底的形成石筍。簡單說就是，自下向上生長的是石筍，從上往下生長的是石鐘乳。
硨磲被認為是海洋瑰寶。硨磲是海洋中最大的貝殼類生物，在氣候研究領域的地位和珊瑚類似。硨磲具有明顯的生長紋層，分辨率能到月甚至是天。利用其中的氧同位素、鍶鈣比并結合其他器測記錄就能夠精確反演過去百年甚至千年的氣候變化和海表溫度變化。
硨磲是目前海洋中最大的雙殼類貝殼，它的碳酸鹽殼體具有清晰的年紋層，是一種理想的高分辨率古氣候研究載體。在地球環(huán)境研究所流傳著這樣的“故事”：如果哪位參觀者能一個人將1.2米的大硨磲從5樓實驗室搬到1樓，這個大硨磲寶貝就送給他。至今，沒有人能挪動它，因為這個大寶貝重達300斤，需要2—3個成年男子才能抬得動。
近年來，地球環(huán)境所對南海硨磲開展了細致的研究并取得了顯著的進展。同時，硨磲與珊瑚的集合研究則表明，硨磲與珊瑚記錄的結合將有可能獲得連續(xù)的、準確可靠的、月分辨率的定量熱帶海洋溫度記錄，這對研究人員準確了解晚全新世地球氣候變化歷史有重要意義。
在四季變化明顯的地區(qū)，樹木一般每年形成一個生長輪，即年輪。年輪的寬窄同當年的降水或溫度關系十分密切，故可以用于恢復古氣候，是一種定年最簡便，參數最客觀的代用資料。樹輪具有層狀結構，通過一層一層的寬窄變化，也能夠提取到氣候變化的信息。
在一般情況下，在高緯度地區(qū)的森林分布北界，樹輪資料能夠提供歷史時期溫暖季節(jié)的溫度變化規(guī)律；典型干旱或半干旱地區(qū)的樹輪記錄更多反映了濕度或降水的波動信息。同時，對年輪密度分析是樹輪研究方法上的重要突破。年輪密度是某年生長季節(jié)與前期生長影響的綜合結果，表現出一種平均的生長狀況，在同一年輪內可有不同的變化，因而在同一年輪內，根據密度變化可以看出生長早期、晚期的氣候條件，具有更高的時間分辨。
